水工建筑物工程老化程度評(píng)價(jià)指標(biāo)

陶佳亮

(南昌市水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督站，南昌330000)

水工建筑物工程老化程度評(píng)價(jià)指標(biāo)

陶佳亮

(南昌市水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督站，南昌330000)

文章通過(guò)對(duì)臨港鎮(zhèn)朱田塢小型水庫(kù)老化現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，并現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了部分水利工程，以為研究其老化現(xiàn)象和機(jī)理提供依據(jù)，提出水工建筑物工程老化程度的判斷與評(píng)價(jià)，必須根據(jù)建筑物的功能性進(jìn)行分析，其方法要根據(jù)系統(tǒng)分析的原理與層次分析方法，結(jié)合水利工程自身的特點(diǎn)，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立起來(lái)。

水利工程;建筑物;老化;評(píng)價(jià)指標(biāo);評(píng)價(jià)方法;評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1 水利工程常見(jiàn)老化現(xiàn)象

關(guān)于水利工程的老化現(xiàn)象可以從兩個(gè)方面進(jìn)行判斷，即在水利工程運(yùn)行的過(guò)程中，其總體(部分)的安全性能有所降低;使用功能上出現(xiàn)了明顯的退化趨勢(shì)［1］。根據(jù)水利工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以對(duì)于水利工程中常見(jiàn)的老化現(xiàn)象予以總結(jié):①擋水建筑物出現(xiàn)了多處裂縫，滑坡體出現(xiàn)破損，而且有明顯的滑坡。在工程施工中所埋下的安全隱患受到環(huán)境影響而逐一暴露出來(lái)。②泄水建筑物的的防沖設(shè)施嚴(yán)重?fù)p壞而無(wú)法正常運(yùn)行，泄水建筑物主要承擔(dān)著泄水能力，以調(diào)整水位，然而由于老化而出現(xiàn)泄洪能力衰弱，包括水閘以及啟閉設(shè)施由于破損而使正常功能無(wú)法發(fā)揮出來(lái)。③輸水建筑物承擔(dān)著輸水的功能，由于嚴(yán)重老化而使這一功能降低，包括干支渠道在輸水能力上有明顯降低的現(xiàn)象。

2 水利工程老化程度指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

2.1 單個(gè)建筑物老化程度評(píng)價(jià)指標(biāo)休系

關(guān)于水利工程的老化程度，主要體現(xiàn)在對(duì)單個(gè)建筑物的評(píng)價(jià)。方法很簡(jiǎn)單，就是對(duì)建筑物所呈現(xiàn)出來(lái)的老化現(xiàn)象進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并分項(xiàng)按照所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)判，并劃分出老化的等級(jí)。在對(duì)建筑物的老化程度指標(biāo)制定的過(guò)程中，要再按照所獲得的老化現(xiàn)象統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，計(jì)算出老化程度指標(biāo)，并以此為依據(jù)判定水利建筑物的老化程度:①壩體老化程度指標(biāo)包括4項(xiàng)，即壩體建筑物有裂縫出現(xiàn)，并有滲漏現(xiàn)象發(fā)生，滑坡和護(hù)坡的損壞等都是壩體老化的重要標(biāo)志［2］;②溢洪道老化程度指標(biāo)包括5項(xiàng)，諸如溢洪道的泄洪能力，閘室是否穩(wěn)定、啟閉設(shè)施以及消能設(shè)施是否能夠靈活操作以及岸墻的穩(wěn)定性等;③輸水洞老化程度指標(biāo)包括4項(xiàng)，即混凝土強(qiáng)度是否達(dá)標(biāo)，輸水洞的水泥建筑有裂縫出現(xiàn)，并已經(jīng)滲漏，鋼筋銹蝕程度等都是判斷標(biāo)準(zhǔn);④輸水建筑物老化程度指標(biāo)主要包括3項(xiàng)，即渠道的輸水能力和渠系建筑物輸水能力、輸水建筑物的灌溉能力。

例如:朱田塢水庫(kù)位于臨港鎮(zhèn)鵲山村，是一座以灌溉為主兼養(yǎng)殖等綜合效益的小(1)型水庫(kù)。朱田塢壩址以上控制集雨面積1.51 km2?？値?kù)容146×104m3，水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積2.75 hm2，由于水庫(kù)存在安全隱患，影響蓄水，未能達(dá)到灌溉效益，實(shí)際灌溉面積2.07 hm2。存在的主要問(wèn)題有:①壩體、壩基和壩肩存在滲漏問(wèn)題，下游壩坡抗滑穩(wěn)定不滿足要求，壩坡滲水出口無(wú)保護(hù);②溢洪道未襯砌，且出口無(wú)消能設(shè)施及出水渠;③壩下涵管管壁混凝土剝蝕、局部露筋、裂縫;斜管多處裂縫，放水孔破損;④水庫(kù)無(wú)水、雨情測(cè)報(bào)系統(tǒng)和大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，通訊、管理設(shè)施簡(jiǎn)陋，無(wú)上壩公路和庫(kù)區(qū)公路。上述險(xiǎn)情的存在，使得工程運(yùn)行潛在隱患極大，工程效益不能充分發(fā)揮。

2.2 水利工程整體老化程度評(píng)價(jià)指標(biāo)

水利整體老化程度的評(píng)價(jià)是建立在單個(gè)建筑物老化程度評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)之上的。在計(jì)算其綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的時(shí)候，主要根據(jù)其對(duì)整個(gè)水利工程的安全影響判定水利工程整體老化程度。壩體滲漏老化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 壩體滲漏老化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3 水工建筑物工程老化程度評(píng)價(jià)方法

3.1 壩體滲漏土壩壩體和壩基有滲漏現(xiàn)象

滲漏可以劃分為正常滲漏和異常滲漏，正常滲漏對(duì)于壩體具有一定的保護(hù)作用，而如果滲漏量過(guò)大，就會(huì)導(dǎo)致土體破壞，影響了蓄水功能的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致工程局部或者整體都出現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)。這種異常滲漏，通常會(huì)被作為考核壩體老化的一項(xiàng)重要因素。

3.2 導(dǎo)致滑坡土壩滑坡的因素

壩坡設(shè)計(jì)過(guò)于陡峭，壩體以及壩基抗剪強(qiáng)度不夠，一些自然環(huán)境中所出現(xiàn)的不可抗拒因素，諸如地震等，都會(huì)導(dǎo)致壩體出現(xiàn)局部或者整體性滑動(dòng).對(duì)于壩體的設(shè)計(jì)都具有穩(wěn)定安全系數(shù)，其抗滑能力通過(guò)系數(shù)表達(dá)出來(lái)，作為老化程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。壩體現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的有關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)，諸如內(nèi)摩擦角、黏聚力、干容重等，會(huì)參考水庫(kù)運(yùn)行的環(huán)境條件，通過(guò)穩(wěn)定計(jì)算，求出壩體現(xiàn)狀最小穩(wěn)定安全系數(shù)Kc值，按表2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行老化程度評(píng)價(jià)。

表2 壩體抗滑穩(wěn)定等級(jí)評(píng)價(jià)

3.3 護(hù)坡?tīng)顩r

護(hù)坡作為土壩的重要組成部分，出現(xiàn)老化現(xiàn)象主要是由于各種自然現(xiàn)象而引起的。土壩的壩坡對(duì)于水利工程的防護(hù)是非常重要的，一旦出現(xiàn)不同程度的毀壞，就會(huì)威協(xié)到大壩的安全，主要體現(xiàn)在壩體碾壓不實(shí)、護(hù)坡墊層設(shè)計(jì)不符合工程施工的要求。塊石與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相比偏小、砌筑不符合質(zhì)量要求、設(shè)計(jì)不完善，加之經(jīng)歷風(fēng)流的長(zhǎng)久沖刷，就會(huì)導(dǎo)致壩體出現(xiàn)不均勻的沉陷。當(dāng)塊石出現(xiàn)風(fēng)化變質(zhì)的時(shí)候，也是導(dǎo)致水利工程老化的直接原因。因此，對(duì)其老化評(píng)價(jià)采用定量與定性相結(jié)合的方法。

3.4 土壩裂縫較為常見(jiàn)

壩體表面的裂縫很容易就能發(fā)現(xiàn)，而一些裂縫極具隱蔽性，開(kāi)挖后才能夠發(fā)現(xiàn)。隱藏在壩體內(nèi)部裂縫，寬度不等，長(zhǎng)短不一。寬度最大可以達(dá)到500 mm，最窄的還不到1 mm;裂縫的長(zhǎng)度短的為1 m以內(nèi)，長(zhǎng)的甚至可以達(dá)到數(shù)百米;不到1 m深度的裂縫較為普遍，最深的可以到達(dá)壩基處;從裂縫的走向上來(lái)看，有縱向裂縫和平行裂縫?？v向裂縫平行壩軸線，橫縫則與壩軸線相垂直。還有一些裂縫是縱橫交錯(cuò)的，各種不規(guī)則的傾斜裂縫參雜在其中。這些裂縫對(duì)于土壩的正常使用都存在著不利影響。特別是橫向裂縫，由于其貫穿壩體，所以會(huì)直接威脅到壩體的穩(wěn)定性。此外，橫向裂縫很容易進(jìn)一步發(fā)展，如果不及時(shí)補(bǔ)修，就會(huì)穿過(guò)壩身形成滲流通道，導(dǎo)致土壩嚴(yán)重?fù)p壞，一些隱性的裂縫，比如發(fā)生在防滲體內(nèi)部的裂縫，會(huì)導(dǎo)致防滲體斷裂而形成滲流通道，妨礙了正常的防滲作用。

4 水利工程整體老化程度評(píng)價(jià)法

1)通過(guò)以上各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)復(fù)核計(jì)算，朱田塢水庫(kù)P=0.33%(校核時(shí)洪峰流量)為34.60 m3/s，P=3.33%(設(shè)計(jì)時(shí)洪峰流量)為22.20 m3/s。相應(yīng)水位分別為90.02 m和89.52m，大壩所需壩頂高程為90.84 m，現(xiàn)狀壩頂高程91.56～92.06 m，故大壩壩頂高度滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。依據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》規(guī)定，大壩抗洪能力評(píng)價(jià)為C級(jí)。

2)通過(guò)對(duì)朱田塢水庫(kù)的大壩計(jì)算滲流分析，從各種計(jì)算工況下的穩(wěn)定滲流中，大壩體內(nèi)計(jì)算的最大水平滲透坡降值和滲漏量可知，各種計(jì)算工況下，防滲心墻內(nèi)最大水平坡降為0.065，大壩最大出逸坡降為0.133，小于允許出逸坡降0.40，且大壩壩體浸潤(rùn)線位置偏高，滲流從壩坡出逸，滲流出口無(wú)保護(hù)，可以認(rèn)為在壩腳下游可能產(chǎn)生滲透破壞，這與大壩安全檢查發(fā)現(xiàn)壩腳附近有多處集中滲漏相吻合。計(jì)算的滲漏量較大，也與實(shí)際基本吻合。若不采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?，在下游坡極易產(chǎn)生滲透破壞。

3)溢洪道進(jìn)口段和控制段底板及邊墻均無(wú)襯護(hù)。溢洪道堰上擋土墻高度、陡槽兩側(cè)邊墻高度不滿足規(guī)范要求，而且局部出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，因此泄洪期間，將會(huì)對(duì)安全帶來(lái)隱患。溢洪道無(wú)消能設(shè)施不滿足規(guī)范要求，因此可以斷定這將給溢洪道在將來(lái)洪水過(guò)流期間帶來(lái)極大的安全隱患。溢洪道兩側(cè)及底板未襯護(hù)，容易沖刷，給汛期泄洪帶來(lái)極大的安全隱患。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》分級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，朱田塢水庫(kù)溢洪道結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)為C級(jí)，應(yīng)盡快對(duì)溢洪道進(jìn)行除險(xiǎn)加固工程以確保行洪時(shí)大壩的安全。

4)灌溉輸水平涵由于年久失修，坍塌嚴(yán)重，漏水嚴(yán)重，止水不嚴(yán)。涵管灌溉輸水過(guò)流能力不滿足設(shè)計(jì)要求，由于始建年代較早，涵管為素混凝土結(jié)構(gòu)，不能滿足要求。斜涵為素混凝土結(jié)構(gòu)，原施工時(shí)采用人工攪拌，施工質(zhì)量差，經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，涵管管身破損嚴(yán)重，且出現(xiàn)多處蜂窩麻面和裂縫，漏水嚴(yán)重。根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》分級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，朱田塢水庫(kù)灌溉輸水涵管結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)為C級(jí)。

綜上所述，通過(guò)對(duì)朱田塢水庫(kù)的各項(xiàng)建筑物檢查、復(fù)核，根據(jù)《水庫(kù)大壩安全鑒定辦法》和《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》規(guī)定的大壩安全分類標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)定本工程大壩屬三類壩。各項(xiàng)建筑物評(píng)價(jià)見(jiàn)表3。

表3 朱田塢水庫(kù)工程安全分項(xiàng)評(píng)價(jià)表

5 結(jié)論

采用以上的方法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試臨港鎮(zhèn)朱田塢水庫(kù)，所獲得的測(cè)試結(jié)果與實(shí)際情況基本符合，為水庫(kù)除險(xiǎn)加固提供有利條件，確保水庫(kù)充分發(fā)揮工程效益，保障了下游人民的生命財(cái)產(chǎn)和公共設(shè)施的安全。

［1］吳心淼，郄志紅.建筑物老化評(píng)級(jí)與補(bǔ)修智能決策系統(tǒng)［J］. 海河水利，1998(02):32-35.

［2］劉華鑫.水工建筑物的老化問(wèn)題［J］.河南水利與南水北調(diào)，2012(14):151-152.

Brief Discussion on Aging Degree Evaluation for Hydraulic Structures

TAO Ja-liang
(Nanchang City Water Conservancy Construction Quality ＆ Safety Supervision Station，NanChang 330000，China)

Through the investigation for the ageing phenomenon of Zhen Wu small-scale reservoir in Lin Gang Town，combined with the field tested some water conservancy projects，They provide the basis for the study of the phenomena and mechanism of aging，Then the judgment and evaluation of hydraulic structure engineering aging degree，which must be analyzed according to the function of the building.The evaluation methods are based on the system analysis principles and level analysis methods，combine with the characteristics of water conservancy engineering itself，and establish evaluation index system.

hydraulic engineering; structure; aging; evaluation index; evaluation method;evaluation standard

TV698

B

1007-7596(2014)06-0020-03

2014-03-18

陶佳亮(1957-)，男，湖北武漢人，工程師，研究方向?yàn)樗そㄖ?/p>