獻(xiàn)縣樞紐除險(xiǎn)加固工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段建管結(jié)合效果分析

宗同娟

獻(xiàn)縣樞紐除險(xiǎn)加固工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段建管結(jié)合效果分析

宗同娟

（河北省子牙河河務(wù)管理處，河北 衡水 053000）

一項(xiàng)工程的建設(shè)管理和運(yùn)行管理有機(jī)結(jié)合是提高水利工程效益的必要條件，獻(xiàn)縣樞紐除險(xiǎn)加固工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段將建設(shè)管理與運(yùn)行管理有機(jī)結(jié)合，使設(shè)計(jì)方案得到優(yōu)化，在節(jié)約投資、提高工程管理水平、發(fā)揮工程調(diào)洪、泄洪方面有重要意義。

除險(xiǎn)加固；規(guī)劃設(shè)計(jì)；建管結(jié)合；方案優(yōu)化

工程的建設(shè)與管理本身是一個(gè)有機(jī)整體，運(yùn)行管理階段是建設(shè)階段的延續(xù)。幾乎所有工程尤其是水利工程，其效益的發(fā)揮是在運(yùn)行階段，在工程項(xiàng)目生命周期的各個(gè)階段進(jìn)行建管結(jié)合是保證水利工程運(yùn)行期社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的正常發(fā)揮的前提條件。近十多年，病險(xiǎn)水利工程相繼進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，使工程的大部分安全隱患得到解決，但建管結(jié)合沒有得到足夠重視。在項(xiàng)目實(shí)施中堅(jiān)持建設(shè)管理與運(yùn)行管理相結(jié)合，對于提高水利工程管理水平以及水利工程功能的發(fā)揮具有積極意義。工程前期管理數(shù)據(jù)為項(xiàng)目規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)提供了重要參考，獻(xiàn)縣樞紐除險(xiǎn)加固工程在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段充分考慮了運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)方案更加完善，更加適應(yīng)工程管理的需要。

1 獻(xiàn)縣樞紐概況

獻(xiàn)縣樞紐1967年建成，位于河北獻(xiàn)縣縣城西北3公里處，由子牙河節(jié)制閘、子牙新河主槽進(jìn)洪閘、灘地溢流堰三個(gè)建筑物組成，主要任務(wù)是上承滹沱河、滏陽河、滏陽新河來水，使洪水主要由子牙新河下泄，控制子牙河不再擔(dān)負(fù)主要的泄洪任務(wù)，只作為供水、排水及相機(jī)泄洪的河道。承擔(dān)著保護(hù)京津兩市、京九鐵路、京滬鐵路、石德鐵路、華北油氣田和下游廣大地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重任，在子牙河河系洪水控制調(diào)度中發(fā)揮著重要作用。節(jié)制閘共三孔，每孔凈寬10m，高6.5m，原設(shè)計(jì)過閘流量600m3/s，設(shè)計(jì)水位16.3m。進(jìn)洪閘共六孔，每孔凈寬8m，高6.5m，原設(shè)計(jì)過閘流量943 m3/s，設(shè)計(jì)水位16.3m。溢流堰為漿砌石駝峰堰，長1000m，寬14m，堰頂高程13.5m，水位高時(shí)自由漫溢。

2 項(xiàng)目規(guī)劃階段建管結(jié)合

通過對獻(xiàn)縣樞紐工程的技術(shù)指標(biāo)、運(yùn)行管理、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行調(diào)查、匯總、分析，對多種建設(shè)方案進(jìn)行論證，并對除險(xiǎn)加固后的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行預(yù)測和評估，使項(xiàng)目規(guī)劃報(bào)告在工程技術(shù)上更可行、經(jīng)濟(jì)上更合理。

2.1 工程安全鑒定

2008年由經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)管理人員組成工作組，通過認(rèn)真勘查、檢測，并查閱相關(guān)的運(yùn)行管理資料，完成了《獻(xiàn)縣樞紐工程現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告》，同時(shí)委托河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院、河北省水利工程質(zhì)量檢測中心對獻(xiàn)縣樞紐進(jìn)行安全鑒定工作。 2009年3月26日，由河北省水利廳主持召開了獻(xiàn)縣樞紐工程安全鑒定會議，根據(jù)《水閘安全鑒定規(guī)定》（SL214-98），該樞紐被定為3類水工建筑物，為獻(xiàn)縣樞紐工程進(jìn)行除險(xiǎn)加固提供了理論依據(jù)。

2.2 專項(xiàng)規(guī)劃報(bào)告編制

根據(jù)獻(xiàn)縣樞紐安全鑒定結(jié)論：節(jié)制閘存在機(jī)架橋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不滿足要求、啟閉機(jī)陳舊老化、變壓器屬淘汰產(chǎn)品、監(jiān)控設(shè)備落后等問題；進(jìn)洪閘存在閘底板計(jì)算裂縫寬度超過規(guī)范要求、海漫長度不滿足要求、啟閉機(jī)陳舊老化、變壓器屬淘汰產(chǎn)品、監(jiān)控設(shè)備落后等問題，被評為三類閘，工程存在較大的安全隱患，需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固以保證工程運(yùn)行安全。在編制專項(xiàng)規(guī)劃報(bào)告時(shí)，以鑒定的病險(xiǎn)工程情況為除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容，通過1968年、1969年、1970年、1977年、1996年幾次較大洪水的調(diào)度運(yùn)用做參考，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)及技術(shù)比較，制定出此次除險(xiǎn)加固的規(guī)劃方案。

3 設(shè)計(jì)階段的建管結(jié)合

獻(xiàn)縣樞紐除險(xiǎn)加固工程規(guī)劃報(bào)告得到批準(zhǔn)后進(jìn)入工程設(shè)計(jì)階段。設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣直接影響著工程造價(jià)和建成后的運(yùn)行效果。設(shè)計(jì)方案應(yīng)在實(shí)現(xiàn)除險(xiǎn)加固目標(biāo)的前提下，最大限度地減少資金投入，方便管理單位的運(yùn)行管理。，在工程設(shè)計(jì)階段運(yùn)行管理單位參與其中，形成設(shè)計(jì)與管理實(shí)踐的結(jié)合，及時(shí)修改完善了設(shè)計(jì)方案。

3.1 運(yùn)行管理中發(fā)現(xiàn)的問題

管理單位在多年的運(yùn)行管理中，對獻(xiàn)縣樞紐工程出現(xiàn)的問題、采取的維修措施等都做詳細(xì)的記錄，這些工程檔案是除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料。

3.1.1 節(jié)制閘存在問題

節(jié)制閘閘墩中下部布滿剝蝕坑，水位變化區(qū)混凝土保護(hù)層剝落。機(jī)架橋T梁混凝土部分剝落、開裂，排架柱表層分布細(xì)小裂紋。通航孔閘門鋼絲繩與T梁腹板摩擦碰撞使混凝土剝落露筋。下游左側(cè)混凝土塊海漫部分已架空。閘門下部涂層部分脫落，啟閉機(jī)陳舊老化、抱閘銹蝕嚴(yán)重、電機(jī)電流不平衡超出正常范圍。節(jié)制閘變壓器S7型無功損耗過大，屬淘汰產(chǎn)品。

3.1.2 進(jìn)洪閘存在問題

進(jìn)洪閘上下游兩側(cè)混凝土砌塊護(hù)坡多處塌陷、架空、破碎，下部砌石護(hù)坡坍塌沉陷。啟閉機(jī)陳舊老化、抱閘銹蝕較重。

3.1.3 自動化監(jiān)控系統(tǒng)存在問題

節(jié)制閘現(xiàn)有測壓管10個(gè)、沉降標(biāo)點(diǎn)2個(gè)；進(jìn)洪閘現(xiàn)有測壓管13個(gè)、沉降標(biāo)點(diǎn)4個(gè)，兩閘觀測設(shè)施滿足使用要求。2000年應(yīng)急處理時(shí)對每個(gè)測壓管安裝了滲壓計(jì)進(jìn)行自動觀測，經(jīng)10多年運(yùn)行大部分精度降低，需要更新。

3.2 通過復(fù)核計(jì)算驗(yàn)證工程穩(wěn)定性

對節(jié)制閘和進(jìn)洪閘的過流能力、消能、閘基滲流、穩(wěn)定、閘底板、閘墩進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，均能滿足要求。對節(jié)制閘排架柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算，發(fā)現(xiàn)在閘門正常運(yùn)用+地震工況情況下2號排架柱加固段、3號排架柱加固段和中間橫梁、4號排架中間橫梁計(jì)算配筋面積均大于實(shí)際配筋面積，排架結(jié)構(gòu)不滿足規(guī)范要求。節(jié)制閘鋼閘門經(jīng)復(fù)核計(jì)算，上節(jié)門面板蝕余厚度已到允許臨界值，下節(jié)門面板蝕余厚度不滿足要求、主梁最大彎應(yīng)力不滿足要求。

3.3 除險(xiǎn)加固內(nèi)容的確定

根據(jù)工程存在問題及復(fù)核計(jì)算結(jié)果，確定除險(xiǎn)加固的內(nèi)容。針對安全鑒定時(shí)“進(jìn)洪閘存在閘底板計(jì)算裂縫寬度不滿足規(guī)范要求”的結(jié)論，通過復(fù)核計(jì)算，進(jìn)洪閘閘底板裂縫計(jì)算寬度基本滿足要求，取消底板加厚工程，采取對局部破損表面進(jìn)行處理的措施即可。除險(xiǎn)加固工程主要包括：節(jié)制閘排架柱及機(jī)架橋拆除重建、下游護(hù)坡維修；節(jié)制閘、進(jìn)洪閘混凝土表面破損部位處理、進(jìn)洪堰堰面及防沖槽維修；金屬結(jié)構(gòu)和電氣設(shè)備及自動化監(jiān)測系統(tǒng)更新改造等。

3.4 設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

在工程設(shè)計(jì)方案提出時(shí)參考管理單位的需求及意見，設(shè)計(jì)單位力求將除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案在滿足規(guī)范要求的前提下更加適應(yīng)該工程的運(yùn)行管理，保證工程的安全運(yùn)行。

3.4.1 節(jié)制閘機(jī)架橋拆除重建工程

節(jié)制閘機(jī)架橋結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不滿足要求，簡單采取加固處理措施解決不了問題，擬拆除重建。由于啟閉機(jī)常年裸露而導(dǎo)致老化加速，惡劣天氣時(shí)工作人員操作不安全，因此設(shè)計(jì)中在機(jī)架橋上增建輕型啟閉機(jī)室以利于設(shè)備維護(hù)和日常管理。通航孔排架柱在1968年施工拆模后就發(fā)現(xiàn)框架存在先天性設(shè)計(jì)缺陷，隨時(shí)進(jìn)行了加固處理，經(jīng)過復(fù)核計(jì)算將排架柱的斷面尺寸由原來的0.8m×0.4m改為0.8m× 0.6m，橫梁斷面由0.3m×0.6m改為0.4m×0.6m，增強(qiáng)了其安全性。

3.4.2 混凝土表面防碳化處理工程

節(jié)制閘和進(jìn)洪閘閘墩、閘底板等閘室部位混凝土老化，部分保護(hù)層脫落，有的出現(xiàn)裂紋，露筋現(xiàn)象。依據(jù)多年維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)，采取防碳化處理就能解決問題。對混凝土缺陷較嚴(yán)重部位采用TB—砼寶Ⅲ型及TB膠施工工藝。這種方案既能保證工程的安全又能節(jié)約投資。

3.4.3自動化監(jiān)測系統(tǒng)更新改造工程

獻(xiàn)縣樞紐現(xiàn)在使用的是2000年應(yīng)急處理時(shí)安裝的系統(tǒng)，經(jīng)過10多年的運(yùn)用，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)很容易出現(xiàn)故障，安全性、可靠性較差，觀測數(shù)據(jù)精度降低。因此在這次除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)時(shí)，采取更換監(jiān)控主機(jī)、滲壓計(jì)、現(xiàn)地控制設(shè)備。對自動監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，使其既能實(shí)現(xiàn)方便管理，又能準(zhǔn)確調(diào)度控制。設(shè)計(jì)更換每個(gè)測壓管內(nèi)滲壓計(jì)，并由現(xiàn)地PLC采集滲壓計(jì)數(shù)據(jù)，并上傳至監(jiān)控主機(jī)，由監(jiān)控主機(jī)完成對安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析處理。此種設(shè)計(jì)方案更加方便提取工程測壓管觀測數(shù)據(jù)，監(jiān)測工程運(yùn)行狀況。

3.4.4 金屬結(jié)構(gòu)更新改造工程

根據(jù)安全檢測報(bào)告及閘門復(fù)核計(jì)算，節(jié)制閘三扇閘門面板大多已銹損，部分已銹穿，面板蝕余厚度及主梁彎應(yīng)力不滿足要求，部分主輪銹死無法維修；進(jìn)洪閘和節(jié)制閘啟閉機(jī)陳舊老化，大大超過使用年限，抱閘失靈，閘門運(yùn)行穩(wěn)定性受到很大影響；進(jìn)洪閘6扇閘門利用歲修資金在2008年至2010年陸續(xù)進(jìn)行了更換，閘門型式由弧形改為更為方便管理的平板閘門。此次設(shè)計(jì)節(jié)制閘三扇閘門和兩閘的所有啟閉機(jī)進(jìn)行更換。

由于2000年曾對節(jié)制閘閘底板裂縫進(jìn)行處理時(shí)將底板加厚了0.2m，設(shè)計(jì)閘門高度由原來的6.5m改為6.3m，設(shè)計(jì)擋水位由原來為17.4m改為18.0m，通航孔活動式閘門（上扇）胸墻高度由4.4m改為4.8m。進(jìn)洪閘在更新改造時(shí)將主輪改為免維護(hù)式，經(jīng)過這幾年運(yùn)用，給運(yùn)行管理帶來諸多方便。在這次設(shè)計(jì)中管理單位推薦節(jié)制閘閘門主輪也采用免維護(hù)式。節(jié)制閘由于閘門高度降低的緣故，每扇閘門重由原來的48T改為36T，啟閉機(jī)由2×63T更換為2×400kN；活動式閘門高度增加引起門重由14T增至16T，選用2×160kN啟閉機(jī)。這樣的改動既滿足了閘門擋水高度的要求及啟閉力的需要，又節(jié)省了投資。

3.4.5 電氣設(shè)備更新改造工程

獻(xiàn)縣樞紐主要用電設(shè)備包括3孔節(jié)制閘和6孔進(jìn)洪閘的啟閉設(shè)施、監(jiān)控、通信及管理生活用電負(fù)荷。工程現(xiàn)配置兩臺變壓器和1臺柴油發(fā)電機(jī)。日常生活用小容量變壓器，操作閘門時(shí)用大變壓器，兩臺變壓器不能同時(shí)使用。變壓器為S7型屬淘汰產(chǎn)品，設(shè)計(jì)工況下原有柴油發(fā)電機(jī)組啟閉閘門時(shí)電壓降不滿足規(guī)程要求，需要加大容量。本次設(shè)計(jì)變壓器更換為SCII型干式，大變壓器仍為315kVA；由于日常用電負(fù)荷的增加，小變壓器容量由80kVA調(diào)整為100kVA；增加一臺200kW的移動式柴油發(fā)電機(jī)組兩閘公用。

4 結(jié) 語

運(yùn)行管理單位全方位、全過程參與工程規(guī)劃設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)建管結(jié)合，管理人員可以站在使用者的角度在設(shè)計(jì)階段核查產(chǎn)品的技術(shù)性能、使用環(huán)境等與未來使用條件的一致性和合理性，最大限度地減少設(shè)計(jì)疏漏與缺陷，及時(shí)提出優(yōu)化意見，消除運(yùn)行中的安全隱患，既可以方便運(yùn)行管理又能節(jié)省部分技術(shù)改造投資，使設(shè)計(jì)成果技術(shù)上更可行、經(jīng)濟(jì)上更合理，工程的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益得以充分發(fā)揮。

[1] 彭興泉.建管結(jié)合以管為主促進(jìn)水利工程建設(shè)管理健康發(fā)展.水利發(fā)展研究,2003(5).

[2] 楊英.水利工程建管結(jié)合模式的實(shí)踐與思考.海河水利,2010(4).

[3] 尹艷青.水利工程建設(shè)與運(yùn)行管理有機(jī)結(jié)合研究.水利經(jīng)濟(jì),2006(3).

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.03.007

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1008-1305（2014）03-0022-03

宗同娟（1965年-），女，高級工程師。