譚堯水庫金屬結(jié)構(gòu)安全評價分析

馬洪雁

（黔南州水利水電工程質(zhì)量安全技術(shù)中心，貴州 黔南州 558000）

0 引言

譚堯水庫工程目前已按期建成并投入使用，2007 年8 月10 日水庫正式下閘蓄水，2008 年初樞紐工程全面完工。本文對該水庫金屬結(jié)構(gòu)的安全評價進行了分析，通過對水庫金屬結(jié)構(gòu)進行質(zhì)量安全評價，有利于掌握金屬結(jié)構(gòu)在使用期間存在的質(zhì)量問題，從而為水庫工程的運行管理奠定基礎(chǔ)。

1 項目概況

譚堯水庫（圖1）位于貴州省黔南州獨山縣南部，水庫樞紐建在珠江流域紅水河水系六硐河的一級支流里旺河上，壩址在獨山縣上司鎮(zhèn)堯壩河寨，距獨山縣城23 km。譚堯水庫工程是解決獨山縣南部地區(qū)嚴重缺水的骨干水庫，水庫安全評價涉及金屬結(jié)構(gòu)部分的各類閘門（含攔污柵及閥門）5 扇，啟閉機械共4 臺。由于工程建成后未進行竣工驗收，運行較少，金屬結(jié)構(gòu)銹蝕不嚴重，未進行探傷檢測。本次金屬結(jié)構(gòu)安全評價主要采用現(xiàn)場檢查法、歷史資料分析法進行評價。

圖1 譚堯水庫

2 譚堯水庫金屬結(jié)構(gòu)的運行現(xiàn)狀

2.1 左岸沖沙兼導(dǎo)流隧洞進口事故閘門、 出口工作閘門及啟閉設(shè)備現(xiàn)狀

2.1.1 進口事故閘門與啟閉設(shè)備

查看歷史資料《譚堯水庫蓄水安全鑒定報告》得知：左岸沖沙兼導(dǎo)流隧洞進口事故閘門為滾輪式平面鋼閘門，孔口尺寸為2.5 m×2.5 m-24 m（寬×高-設(shè)計水頭）[1]。閘門處的主支承與側(cè)支撐分別是φ600 和φ200 的懸臂輪。閘門工作條件為動閉靜啟，平壓方式采用充水閥進行充水平壓，事故閘門配置固定卷揚式啟閉機一套，型號為QPG 250 kN-26 m。

進口事故閘門及啟閉機現(xiàn)場檢查情況如下：①閘門面板局部銹蝕。②4 個主輪與右下側(cè)輪存在卡阻現(xiàn)象，不能轉(zhuǎn)動。③閘門水封平整，但閘門涂漆保養(yǎng)時，水封局部被涂漆。④門槽軌道埋件處出現(xiàn)了銹蝕的情況。⑤事故閘門四周由欄桿封閉，檢修不方便。⑥啟閉機外觀形態(tài)完整，基礎(chǔ)完好，無位移；啟閉機機架、卷筒及鋼絲繩無明顯銹蝕現(xiàn)象。⑦啟閉機控制柜銘牌上標(biāo)有啟閉機容量為250 kN，未見啟閉機揚程。經(jīng)管理人員了解得知，每年水庫汛期來臨之前都會對啟閉機進行養(yǎng)護?，F(xiàn)場管理人員對設(shè)備進行開關(guān)操作，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行狀態(tài)良好[2]，但是當(dāng)啟閉機開啟到極限高度時，閘門不能全部提出孔口。經(jīng)過多方查證得知，水庫蓄水之后，該閘門一直鎖定在檢修平臺，未運行工作過。圖2 為進口事故閘門及啟閉機運行現(xiàn)狀。

圖2 進口事故閘門及啟閉機運行現(xiàn)狀

2.1.2 出口工作閘門與啟閉設(shè)備

查看歷史資料《譚堯水庫蓄水安全鑒定報告》得知：出口工作閘門為圓柱鉸支直臂式弧形鋼閘門，孔口尺寸 2.0 m×2.0 m-30 m（寬×高-設(shè)計水頭），閘門支鉸高度為3 m，弧形面板曲率半徑為4 m。頂水封設(shè)置兩道，一道為設(shè)置在閘門上，一道設(shè)置在門楣上。閘門工作條件為動水啟閉，工作閘門配置液壓式啟閉機一臺，型號為QHSY 500/100 kN-3.0 m。

出口工作閘門及啟閉機現(xiàn)場檢查情況如下：①閘門面板、梁格與支臂等部位均存在銹蝕現(xiàn)象。②閘門底部、側(cè)部及頂部止水有漏水現(xiàn)象發(fā)生。③閘門在運行中出現(xiàn)氣蝕，現(xiàn)場能聽到氣蝕的聲音。④啟閉機基礎(chǔ)發(fā)生開裂，基座已經(jīng)變形。⑤啟閉機基礎(chǔ)錨固螺栓存在損壞。⑥啟閉機活塞桿有銹蝕的現(xiàn)象。⑦由于啟閉機的控制開關(guān)存在接觸不良的問題，現(xiàn)場無法對啟閉機進行開關(guān)操作，且外觀沒有發(fā)現(xiàn)銘牌，無法核對啟閉機啟門力、閉門力及啟閉機行程。圖3 為出口工作閘門及啟閉機運行現(xiàn)狀。

圖3 出口工作閘門及啟閉機運行現(xiàn)狀

2.2 左岸引水隧洞進口攔污柵、事故閘門及啟閉設(shè)備與出口工作閘門現(xiàn)狀

2.2.1 進口攔污柵與啟閉設(shè)備

左岸引水隧洞進口布置平面滑動式攔污柵一套，孔口尺寸為2.5 m×2.0 m-3.0 m（寬×高-設(shè)計水頭），主支承主要為鋼滑塊。

現(xiàn)場檢查情況如下：①攔污柵的外露埋件存在銹蝕。②現(xiàn)場未見攔污柵啟閉設(shè)備。③由于水庫蓄水，攔污柵無啟閉設(shè)備未能對攔污柵柵體結(jié)構(gòu)進行檢查。圖4 為進口攔污柵及啟閉機運行現(xiàn)狀。

圖4 進口攔污柵及啟閉機運行現(xiàn)狀

2.2.2 進口事故閘門與啟閉設(shè)備工作現(xiàn)狀

查看歷史資料《譚堯水庫蓄水安全鑒定報告》得知：左岸引水隧洞進口事故閘門為滾輪式平面鋼閘門，閘門孔口尺寸為1.8 m×1.8 m-12.5 m（寬×高-設(shè)計水頭），主支承采用φ500 懸臂輪，工作條件為動水啟閉。閘門配套固定卷揚式啟閉機一臺，型號為QPG 160 kN-15 m。

現(xiàn)場檢查情況以下：①閘門面板、主梁邊梁等各部位存在局部銹蝕現(xiàn)象。②閘門4 個主輪卡死，不能轉(zhuǎn)動；閘門靠右下側(cè)輪卡死，上側(cè)輪固定螺栓丟失。③閘門水封平整，但在閘門維護涂漆時，水封局部被涂漆。④事故閘門四周布置有固定的欄桿，檢修不方便。⑤啟閉機外觀整體良好，基礎(chǔ)完好，無位移情況。⑥啟閉機機架、卷筒與鋼絲繩沒有明顯的銹蝕情況發(fā)生。⑦啟閉機銘牌迷糊不清，啟閉銘牌上標(biāo)有啟閉機容量為160 kN，未見啟閉機揚程。經(jīng)管理人員了解得知，每年水庫汛期來臨之前都會對啟閉機進行養(yǎng)護。通過現(xiàn)場開關(guān)操作得知，設(shè)備運行情況良好[3]。

2.2.3 引水隧洞出口工作閥門運行現(xiàn)狀

查看歷史資料《譚堯水庫蓄水安全鑒定報告》得知：隧洞出口位置布置一套直徑1000 mm 錐形閥，設(shè)計水頭為13 m，錐形閥額定使用水頭為55 m。

現(xiàn)場檢查情況如下：①錐形閥啟閉搖桿存在銹蝕現(xiàn)象。②錐形閥閥體銹蝕。經(jīng)管理人員了解，錐形閥一直處于關(guān)閉狀態(tài)。由于水庫蓄水，未能現(xiàn)場對錐形閥進行開關(guān)操作。

3 譚堯水庫金屬結(jié)構(gòu)安全評價

3.1 金屬結(jié)構(gòu)鑒定依據(jù)

本次鑒定收集了工程運行以來的管理資料，結(jié)合查閱工程設(shè)計、施工、監(jiān)理、蓄水安全鑒定、譚堯水庫工程金屬結(jié)構(gòu)施工圖、巡查檢查及相關(guān)驗收的有關(guān)資料，掌握了水庫水工金屬結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，按照《水庫大壩安全鑒定辦法》（水建管〔2003〕271 號）、《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL 258—2017）的有關(guān)規(guī)定，《水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》（SL 74—2019）、《水利水電工程啟閉機設(shè)計規(guī)范》（SL 41—2018）、《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL 258—2017）開展金屬結(jié)構(gòu)安全評價，提出了安全評價意見。

3.2 金屬結(jié)構(gòu)安全復(fù)核建議

3.2.1 結(jié)構(gòu)安全復(fù)核

查閱相關(guān)資料得到結(jié)論為：金屬結(jié)構(gòu)選型布置合理，閘門、攔污柵的結(jié)構(gòu)及其主要零部件的強度、剛度及穩(wěn)定性均符合規(guī)范要求，啟閉機的容量及揚（行）程均滿足閘門運行的需要，金屬結(jié)構(gòu)制造和安裝質(zhì)量均合格。

譚堯水庫工程建設(shè)指揮部委托南京水利科學(xué)研究院進行獨山縣譚堯水庫蓄水安全鑒定的結(jié)論為：譚堯水庫工程設(shè)計基本合理，施工滿足規(guī)范和設(shè)計要求。達到應(yīng)補充完成的工程形象面貌要求，解決庫區(qū)移民搬遷后，可以下閘蓄水，工程蓄水安全。

通過歷史資料分析得到結(jié)論為：金屬結(jié)構(gòu)安全。

3.2.2 左岸沖沙兼導(dǎo)流隧洞進口事故閘門及啟閉設(shè)備安全復(fù)核建議

建議對事故閘門門體及埋件進行除銹處理和涂漆保護，檢修閘門主輪和側(cè)輪，清理閘門水封；將固定欄桿調(diào)整為活動式欄桿，檢修時確保閘門能移出孔口進行檢修；定期對閘門及啟閉機進行檢修維護。

3.2.3 左岸沖沙兼導(dǎo)流隧洞出口工作閘門及啟閉設(shè)備安全復(fù)核建議

建議對工作閘門面板主梁以及支臂等各部位進行檢修維護和防腐處理，檢查維修或更換止水水封，檢修維護液壓啟閉機，并對銹蝕部位做防腐處理，維修加固啟閉機基礎(chǔ)；檢查維修液壓啟閉機開關(guān)控制系統(tǒng)，確保閘門能正常工作；定期對閘門及啟閉機進行檢修維護[4]。

3.2.4 左岸引水隧洞進口攔污柵及啟閉設(shè)備安全復(fù)核建議

建議對攔污柵進行檢修維護，對埋件進行除銹防腐處理，根據(jù)設(shè)計及蓄水安全鑒定報告資料，補充安裝攔污柵啟閉設(shè)備，確保攔污柵正常運行；定期對攔污柵及啟閉機進行檢修維護。

3.2.5 左岸引水隧洞進口事故閘門及啟閉設(shè)備安全復(fù)核建議

建議對事故閘門面板主梁以及邊梁等各部位進行檢修維護和防腐處理，檢修閘門主輪和側(cè)輪，清理閘門水封；將固定欄桿調(diào)整為活動式欄桿，確保閘門能移出孔口進行檢修；定期對閘門及啟閉機進行檢修維護[5]。

3.2.6 左岸引水隧洞出口工作閥門安全復(fù)核建議

建議對閥門及啟閉機進行除銹防腐處理，檢修維護或更換閥門，確保閥門能正常使用；定期對閥門及啟閉設(shè)備進行檢修維護。

3.3 金屬結(jié)構(gòu)安全評價結(jié)論

依據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL 258—2017）條文說明11.6.4 泄水建筑物金屬結(jié)構(gòu)直接關(guān)系大壩安全，非泄水建筑物金屬結(jié)構(gòu)主要關(guān)系水庫運行，一般不影響大壩安全。對工程安全影響小的非泄水建筑物金屬結(jié)構(gòu)，一般不評為C 級。

譚堯水庫工程大壩安全評價對金屬結(jié)構(gòu)存在局布變形和銹蝕磨損現(xiàn)象，主、側(cè)輪卡阻，攔污柵無啟閉機等問題但沒有嚴重影響水庫運行，不影響大壩安全，需進行相應(yīng)的除銹防腐處理、檢修、維護和設(shè)備更換處理。

綜上所述，根據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL 258—2017）規(guī)定，金屬結(jié)構(gòu)安全綜合評價定為B 級。

4 結(jié)語

水工金屬結(jié)構(gòu)是水工建筑的重要組成部分之一，其作用是調(diào)節(jié)庫水位和泄放流量。金屬結(jié)構(gòu)安全與否關(guān)系到水庫是否能正常運行，水利工程金屬結(jié)構(gòu)安全評價是復(fù)核金屬結(jié)構(gòu)在現(xiàn)狀下能否按設(shè)計要求安全與可靠運行。要想對閘門及啟閉設(shè)備的安全進行評價，就需要設(shè)計人員對設(shè)計、制造和安裝質(zhì)量進行復(fù)核，并結(jié)合現(xiàn)場檢查情況分析，得出評價結(jié)果是否影響水庫運行和大壩安全，并提出指導(dǎo)性意見和建議。