淺析沿塘水閘安全鑒定分析評價工作的關(guān)鍵點

鄭敏生,蘇玉杰

(1.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020;2.浙江省水庫大壩安全監(jiān)測中心,浙江 杭州 310020)

水閘是一種低水頭控制水流的水工建筑物,具有擋水和泄水雙重作用,在水力發(fā)電、灌溉、航運、防洪、擋潮、排澇等水利工程中都占有重要地位。浙江省沿海在河道的入?？?設(shè)有眾多水閘,它是海塘的重要組部分,起著擋潮、排澇、蓄淡、灌溉、航運等多重作用。

水閘安全鑒定是每隔一定時期,對水閘運行狀態(tài)進行一次綜合分析評價,并確定其安全類別的一項工作,是水閘安全運行管理的一項重要內(nèi)容,也是進行水閘除險加固或報廢重建的一項前期工作。水利部于1998年發(fā)布了SL 214—98《水閘安全鑒定規(guī)定》,2008年出臺了 《水閘安全鑒定管理辦法》(水建管[2008].214號文),規(guī)定首次安全鑒定應(yīng)在水閘竣工驗收后5 a內(nèi)進行,以后每隔10 a進行一次全面的安全鑒定工作。

1 浙江省沿塘水閘基本情況

據(jù)2008年調(diào)查浙江省沿塘水閘1 334座,其中浙東海塘1 271座,錢塘江海塘63座。浙東海塘上大(2)型水閘4座,中型水閘80座,小型水閘1 187座;錢塘江海塘上大(2)水閘3座,中型水閘25座,小型水閘35座 (見圖1)。

圖1 浙江省沿塘水閘規(guī)模分布圖

浙江省沿塘水閘大多數(shù)建于20世紀50—70年代,至今已運行達40～60 a,且工程建設(shè)標準低,普遍存在問題,嚴重的已危及工程安全?，F(xiàn)狀主要問題有:塘閘標準不配套、排澇標準低、工程老化、年久失修、設(shè)計施工未到位、功能被任意改變、水閘管理資金不足等。水閘的問題也影響海塘防潮功能的整體發(fā)揮,并成為防御洪潮的薄弱環(huán)節(jié),需及時進行安全鑒定,以此作為水閘除險加固或報廢重建的重要依據(jù)。

2 水閘安全鑒定的主要內(nèi)容

水閘安全鑒定包括:水閘安全評價、水閘安全評價成果審查和水閘安全鑒定報告書審定3方面,其中水閘安全評價是最基本的,是水閘安全鑒定工作的基礎(chǔ)和水閘安全類別確定的重要技術(shù)依據(jù),它包括工程現(xiàn)狀調(diào)查分析、現(xiàn)場安全檢測、工程復核計算及安全狀態(tài)綜合評價4方面內(nèi)容。

3 水閘安全評價工作的關(guān)鍵點

水閘安全鑒定雖然從技術(shù)層面上出臺了SL 214—98《水閘安全鑒定規(guī)定》,規(guī)定了安全鑒定的各項內(nèi)容和安全類別的判別標準。但在實際工作中仍然存在關(guān)鍵內(nèi)容把握不好、判定尺度不準的問題。就此問題,結(jié)合近期水閘安全鑒定的工作,談幾點體會。

3.1 工程現(xiàn)狀調(diào)查分析

現(xiàn)狀調(diào)查分析是摸清水閘的建設(shè)和維護加固歷史,水閘安全技術(shù)管理的現(xiàn)狀,從水閘的運行歷史、現(xiàn)狀的外觀情況,對水閘存在的工程缺陷和安全狀態(tài)進行初步分析和直觀評判,并提出進一步安全評價所需現(xiàn)場檢測的項目、工程復核計算內(nèi)容及水閘大修或除險加固建議等?，F(xiàn)狀調(diào)查分析是水閘評價非常重要的內(nèi)容,是水閘安全鑒定的一項基礎(chǔ)性工作。

現(xiàn)狀調(diào)查力求全面并突出重點,抓住水閘的隱蔽部位、薄弱環(huán)節(jié)、運行中存在破壞經(jīng)修復之處。為此,現(xiàn)狀調(diào)查就需要組織熟悉該工程情況、具有水閘工程安全運行管理經(jīng)驗并具有一定技術(shù)水平的人員共同參與,工程現(xiàn)狀調(diào)查需記錄調(diào)查的相關(guān)情況并形成調(diào)查報告。SL 214—98中規(guī)定了水閘現(xiàn)狀調(diào)查分析報告由水閘管理單位編寫,2008年出臺的 《水閘安全鑒定管理辦法》作了進一步的規(guī)定,水閘現(xiàn)狀調(diào)查報告是在水閘管理單位進行工程現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上,由鑒定承擔單位編寫。

浙江省的一般做法是水閘運行管理單位組織人員進行工程現(xiàn)狀調(diào)查,編寫水閘工程運行管理自查報告。安全鑒定承擔單位再組織有經(jīng)驗的技術(shù)與管理人員對水閘歷史資料進行查閱,工程安全狀況進行現(xiàn)場檢查,并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合運行管理單位的自查報告,編寫調(diào)查分析報告。

現(xiàn)狀調(diào)查分析要以現(xiàn)場實況檢查、歷史資料的調(diào)查和定性分析3者相結(jié)合,為了便于描述與分析,現(xiàn)場檢查宜按水閘結(jié)構(gòu)部位進行,可分為上游連接段、閘室、下游連接段、堤閘連接段等。沿塘水閘具有自身特點,在進行現(xiàn)狀調(diào)查時,應(yīng)重點抓住以下幾個方面:

(1)下游連接段:主要是護坦、海漫、下游防沖槽、下游翼墻、下游護坡等,這些部位由于潮水漲落、風暴潮的作用,結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)破損。

(2)閘室段:重點閘底板、止水設(shè)施、閘墩、閘門、胸墻、啟閉平臺大梁、交通橋等;由于海水入侵和潮水的沖淘、易使閘板基礎(chǔ)脫空致使閘底板出現(xiàn)裂縫,止水設(shè)施破壞;混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)由于海水中氯離子入侵,引起鋼筋銹蝕而導致混凝土脹裂破壞,鋼結(jié)構(gòu)銹蝕。

(3)上游連接段:重點內(nèi)容同下游連接段。對于兼用養(yǎng)殖具有納潮排水作用的水閘,更加要注重其消能防沖設(shè)施檢查。

(4)堤閘連接段:檢查連接狀況,重點檢查堤閘因不均質(zhì)沉降而產(chǎn)生的拉裂、錯位及產(chǎn)生異常接觸滲漏等問題。

(5)閘頂高程測量:由于許多沿塘水閘建設(shè)年代較早,建設(shè)標準較低,造成堤閘標準不配套,閘頂高程不足。

3.2 現(xiàn)場安全檢測

根據(jù)SL 214—98要求,水閘現(xiàn)場檢測項目一般包括:地基土、填料土的基本工程性質(zhì);防滲導滲和消能防沖設(shè)施的有效性;混凝土結(jié)構(gòu)的強度變形和耐久性;閘門啟閉機的安全性;電氣設(shè)備的安全性;觀測設(shè)施的有效性;其它有關(guān)專項測試。

現(xiàn)場安全檢測需建立在現(xiàn)有工程資料及工程現(xiàn)狀調(diào)查分析的基礎(chǔ)上,如現(xiàn)狀工程調(diào)查的情況已能滿足安全鑒定分析要求的可不再進行現(xiàn)場檢測。對于需要進行現(xiàn)場安全檢測的項目應(yīng)由現(xiàn)狀調(diào)查分析后提出,并考慮與復核計算內(nèi)容相適應(yīng),并為復核計算提供必需的工程現(xiàn)狀參數(shù)。

海塘水閘的工程檢測要針對其運行的工程環(huán)境,水閘在潮水、風浪反復作用下,關(guān)鍵要抓住閘底板的淘空、金屬結(jié)構(gòu)的銹蝕、消能防沖設(shè)施及防滲止水導滲的有效性、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性、電氣設(shè)備安全性等方面的檢測及堤閘連接段滲流安全性的探查。

3.3 工程復核計算

工程復核計算是水閘安全鑒定的重要內(nèi)容;需聯(lián)系現(xiàn)場安全檢測成果,是分析水閘破壞現(xiàn)象,評價水閘安全類別的重要基礎(chǔ)。主要內(nèi)容包括8個方面,即防洪(潮)標準、過水能力、消能防沖、抗?jié)B穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性、混凝土結(jié)構(gòu)強度和變形、鋼閘門結(jié)構(gòu)強度和變形、抗震能力復核。對于浙江省來說,一般不需要做抗震復核。其他7個方面應(yīng)結(jié)合水閘現(xiàn)狀調(diào)查情況和水閘運行遭遇的工況,有針對性地進行選擇并確定重點復核內(nèi)容,在現(xiàn)狀調(diào)查分析報告中提出。

對復核內(nèi)容的選擇,SL 21—98作了原則性的規(guī)定,但需要結(jié)合水閘工程的具體情況及該流域或海塘規(guī)劃情況總體考慮,重點把握好以下幾點:

(1)當流域、海塘規(guī)劃標準提高,堤閘擋潮標準不配套,水閘沉降過大,出現(xiàn)過超過設(shè)防水位的大洪水或高潮位時,應(yīng)進行防洪、擋潮標準的復核。

(2)當流域規(guī)劃標準提高,上下河道發(fā)生嚴重游積或沖刷而引起上下水位發(fā)生較大變化時,應(yīng)進行過水能力的復核。

(3)當流域規(guī)劃數(shù)據(jù)改變,消能防沖設(shè)施遭受破壞,上下游水位差增大時,應(yīng)進行消能防沖的復核。

(4)當規(guī)劃數(shù)據(jù)的改變而影響水閘抗?jié)B穩(wěn)定,閘室或岸墻翼墻的地基出現(xiàn)異常滲流,止水設(shè)施破壞,堤閘連接段有接觸滲漏時,應(yīng)進行抗?jié)B穩(wěn)定性的驗算。

(5)當規(guī)劃數(shù)據(jù)的改變而影響水閘結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,閘室或岸墻翼墻發(fā)生異常沉降傾斜滑移;閘底板基礎(chǔ)出現(xiàn)淘空時,應(yīng)進行整體穩(wěn)定性的復核。

(6)當規(guī)劃數(shù)據(jù)的改變而影響水閘結(jié)構(gòu)強度和變形,結(jié)構(gòu)荷載標準的提高而影響結(jié)構(gòu)安全,結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)超過允許值的裂縫或變形,主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生鋼筋銹脹裂縫或表面剝蝕磨損而導致鋼筋保護層破壞和鋼筋截面減少時,應(yīng)進行混凝土結(jié)構(gòu)的復核。

(7)當規(guī)劃數(shù)據(jù)的改變而影響水閘結(jié)構(gòu)強度和變形,鋼閘門結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重銹蝕而導致截面削弱,閘門的零部件和埋件等發(fā)生嚴重銹蝕或磨損時,應(yīng)進行鋼閘門結(jié)構(gòu)強度和變形的復核。對于水閘工程復核計算只要搞清楚需要重點復核的內(nèi)容,才能做到有的放矢,得出合理的評價結(jié)論。工程復核具體計算內(nèi)容與要求可參照SL 214—98、SL 265—2001及相關(guān)的規(guī)程、規(guī)范進行。

3.4 水閘安全狀況總體評價

水閘安全狀況總體評價是建立在工程現(xiàn)狀調(diào)查分析、現(xiàn)場安全檢測、工程復核計算的基礎(chǔ)上,對水閘從防洪擋潮能力、水閘穩(wěn)定性和抗?jié)B穩(wěn)定性、抗震能力、消能防沖、過水能力、混凝土結(jié)構(gòu)、閘門與啟閉機、電氣設(shè)備、觀測設(shè)施及其他等進行安全性評價,并提出建議的安全類別。

根據(jù)SL 214—98水閘的安全類別標準,水閘安全類別分為一、二、三、四類,通常稱之為正常閘、可用閘、病閘和險閘;在安全鑒定過程中要重點把握好三、四類水閘的判別。

三類閘側(cè)重于 “病”,對于一些適用指標達不到要求,如過流能力不足(因河道淤積產(chǎn)生的除外)、消能防沖能力不足、啟閉機設(shè)施老化、閘門不能正常使用、胸墻漏水、翼墻不穩(wěn)定等可歸為三類閘。

四類閘側(cè)重于“險”,對于控制水閘安全的關(guān)鍵項不符合要求的,如防洪擋潮能力、整體抗滑穩(wěn)定、抗?jié)B穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強度等嚴重不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的,可歸為四類閘。

4 存在的主要問題及建議

(1)基礎(chǔ)資料缺乏。浙江省沿塘水閘大多數(shù)建于20世紀50—70年代,有的始建于建國前,許多水閘已沒有設(shè)計、施工等方面檔案資料;加上運行管理的不規(guī)范,運行管理、維修加固、定期檢查等有關(guān)資料相對缺乏,致使工程調(diào)查分析報告無法全面反映實際情況,給結(jié)構(gòu)復核計算和綜合評價帶來困難。

(2)安全鑒定重點把撐不準。雖然SL 21—98從技術(shù)層面上對水閘安全鑒定各項內(nèi)容進行原則性的規(guī)定,但在實際執(zhí)行過程中仍然存在著現(xiàn)狀調(diào)查項目設(shè)置不合理,復核計算內(nèi)容重點不切合實際、安全類別尺度把握不準等情況。

(3)安全鑒定評價深度不足。由于缺乏基本資料,復核計算工作不夠深入,安全分析評價難以準確判別工程隱患的性質(zhì)、分析病險的原因、揭示病險程度,從而影響安全鑒定結(jié)論的準確性。

(4)建議:①規(guī)范工程管理,建立工程管理督查制度,完善水閘工程資料建檔工作;②加強水閘安全管理人員和安全評價人員的技術(shù)培訓,熟悉水閘安全鑒定工作內(nèi)容及有關(guān)要求,掌握安全評價關(guān)鍵內(nèi)容。

5 結(jié) 語

海塘是用于抵御潮水入侵、防御風暴潮的重要水利工程,是沿海人民的生命線,沿塘水閘是海塘的重要組成部分,它的安全涉及到海塘的整體安全,做好沿塘水閘的安全鑒定工作也是保障海塘安全運行的一項重要內(nèi)容。在對沿塘水閘的安全鑒定中,要把握好安全鑒定分析評價的關(guān)鍵點,更好地揭示工程存在的問題,為沿塘水閘的運行管理和除險加固提供科學依據(jù)。