徐樓節(jié)制閘工程安全狀態(tài)評價論文
摘要：針對徐樓節(jié)制閘工程存在的問題，從現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)場安全檢測和復(fù)核計算三方面對水閘進(jìn)行了安全鑒定分析，并綜合三方面情況對水閘的安全狀態(tài)進(jìn)行了分析評價，同時還對水閘安全狀態(tài)對水閘除險加固提出了一些措施和建議。
關(guān)鍵詞：徐樓 節(jié)制閘工程 安全狀態(tài)評價
1 工程概況
徐樓節(jié)制閘工程位于安徽省淮河一級支流新汴河上游南沱河段，地處淮北濉溪縣百善鎮(zhèn)徐樓村，距百善鎮(zhèn)10km，距濉溪縣城11km。閘址處控制流域面積2770km2，占南沱河全流域面積41.72%，是一座以防洪、排澇、灌溉等綜合利用的水利工程。工程設(shè)計等級為Ⅲ等3級，設(shè)計洪水頻率P=20%，相應(yīng)洪峰流量450m3/s，相應(yīng)洪水位29.16m，校核洪水頻率P=5%，相應(yīng)洪峰流量680m3/s，相應(yīng)洪水位30.79m。
徐樓節(jié)制閘工程始建于1969年3月，設(shè)計灌溉面積3..12萬畝。閘址處位于閘河向斜西翼，第四系沖（洪）積層達(dá)70～80米，下覆地層為奧陶系地層，以碳酸鹽為主的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。場地周圍無活動斷裂，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，屬相對穩(wěn)定地塊，閘址處區(qū)域地震烈度小于Ⅵ度。
水閘工程建成以來，經(jīng)受了多次大洪水考驗(yàn)，基本上能發(fā)揮工程的各項(xiàng)效益，但由于水閘運(yùn)行時間長，工程老損日益嚴(yán)重，加之興建時歷史和經(jīng)濟(jì)方面原因，工程建設(shè)時的質(zhì)量問題日益暴露，這些問題已嚴(yán)重影響了工程的安全運(yùn)行和效益發(fā)揮。目前，改工程已被安徽省水利廳列入安全鑒定和除險加固工程計劃。
2 工程現(xiàn)狀調(diào)查分析
徐樓節(jié)制閘工程管理處根據(jù)《水閘安全鑒定規(guī)定》的要求，對工程現(xiàn)狀進(jìn)行了認(rèn)真的調(diào)查分析，對工程設(shè)計、施工中存在的問題進(jìn)行了深入地探討，并結(jié)合工程管理運(yùn)用過程中存在的問題，對工程現(xiàn)場檢測、復(fù)核計算的內(nèi)容和除險加固措施提出了意見和建議，編寫了《工程現(xiàn)狀調(diào)查分析報告》。
徐樓節(jié)制閘工程建成至今已運(yùn)行40年，目前已暴露出許多問題。根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查分析，目前徐樓節(jié)制閘工程存在以下幾個方面的問題：
2.1 該閘于1969年建設(shè)，是一座8孔的節(jié)制閘。經(jīng)過幾十年汛期考驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在不少問題，又因?yàn)殚l上增加“三小”（王郢溝、小曹溝、小運(yùn)河）工程，增加250平方公里的來水面積，根據(jù)豫、皖兩省水利糾紛協(xié)議精神，故于1976年把原閘廢掉，利用舊閘墩墻，建現(xiàn)在的孔寬為9.45－12米不等的節(jié)制閘，所以存在閘下6米處有兩孔老閘墩頂沖現(xiàn)閘門。使得閘門運(yùn)行時，水流剛出閘門就改變了流態(tài)，長期處于非正常運(yùn)行狀態(tài)，不能達(dá)到工程設(shè)計要求。
2.2 閘門砼部分碳化、鋼絲網(wǎng)外露，所有鐵件銹蝕嚴(yán)重，強(qiáng)度降低，閘門門背支架多處裂縫，閘門底梁有6處放射狀裂縫，小肋條有多處裂縫。水下鋼絲繩銹蝕嚴(yán)重，經(jīng)檢查，水上鋼絲繩也因經(jīng)費(fèi)問題多年沒有更新，有斷絲、扎傷現(xiàn)象，強(qiáng)度已經(jīng)降低，閘門存有很大隱患，影響安全運(yùn)行。
2.3 啟閉機(jī)架銹蝕、老化，根據(jù)《水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)報廢標(biāo)準(zhǔn)》(SL226-98)規(guī)定，啟閉機(jī)運(yùn)行超過年限，已達(dá)到報廢條件。
2.4 閘門底封水、側(cè)封水嚴(yán)重老化、漏水，由于維修經(jīng)費(fèi)不足，一直未得到修復(fù)。
2.5 排架柱砌筑條石均風(fēng)化嚴(yán)重，大多數(shù)排架柱條石存在豎向裂紋，勾縫砂漿脫殼或脫落，砌筑砂漿局部脫落成空洞等問題，無法滿足抗震要求，存在嚴(yán)重的安全隱患。
2.6 上下游工作橋橋板及橋梁混凝土老化，工作橋梁、板均存在鋼筋銹脹或銹脹裸露，工作橋存在嚴(yán)重的安全隱患。
2.7 翼墻勾縫砂漿多處脫落或脫殼,局部砌筑砂漿脫落成空洞；上下游翼墻均存在多處墻帽斷裂，下游左右翼墻與老公路橋墩連接伸縮縫拉開錯位等問題，翼墻存在一定的.安全隱患。
2.8 上游護(hù)坡勾縫砂漿多處脫落或脫殼,局部砌筑砂漿脫落成空洞，存在多處砌石坍塌及缺失等問題，護(hù)坡存在一定的安全隱患。
2.9 由于近年公路橋上車輛超載，橋結(jié)構(gòu)長期受超重荷載作用下引起橋墩混凝土老化、剝蝕，骨料裸露；拱圈混凝土老化、剝蝕、斷裂，呈坍塌趨勢，處于報廢狀態(tài)；欄桿毀壞嚴(yán)重，順筋銹裂，鋼筋外漏，存在嚴(yán)重的安全隱患。
3 現(xiàn)場安全檢測及檢測結(jié)果分析
3.1 檢測方法和內(nèi)容 根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查分析報告反映的徐樓節(jié)制閘工程存在的問題和水閘安全鑒定的有關(guān)規(guī)定，安徽省水利水電勘測設(shè)計院巖土工程質(zhì)量檢測所針對徐樓節(jié)制閘工程存在的問題和工程復(fù)核測計算的要求，就水閘工程效能防沖設(shè)施的有效性、完整性hinge、地基及混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了檢測。檢測采用了剪力儀、試驗(yàn)壓力機(jī)、回彈儀、顯微鏡量測標(biāo)尺等儀器設(shè)備，得出來較為準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。
3.2 檢測結(jié)果
3.2.1 閘墩：閘墩墻混凝土老化、剝蝕嚴(yán)重，最大達(dá)43mm，且混凝土骨料裸露，閘門下游墩墻混凝土老化剝蝕，部分墩墻存在蜂窩麻面。當(dāng)時施工質(zhì)量較差，混凝土震搗不密實(shí)或模板交接縫漏漿，導(dǎo)致混凝土表面疏松，產(chǎn)生蜂窩、麻面，在長期水流沖刷下形成剝蝕區(qū)等問題，閘墩存在一定的安全隱患。
3.2.2 排架柱:砌筑條石均風(fēng)化嚴(yán)重，局部條石呈層狀剝落，大多數(shù)排架柱條石存在豎向裂紋，勾縫砂漿脫殼或脫落，砌筑砂漿局部脫落成空洞等問題，排架柱存在嚴(yán)重的安全隱患。
3.2.3 啟閉機(jī)梁：1#～8#孔啟閉機(jī)梁均存在大量蜂窩、麻面、剝蝕及骨料裸露；1#、4#、5#、6#及8#孔梁存在鋼筋銹脹裸露；4#、7#及8#孔梁存在混凝土破損區(qū)，啟閉機(jī)梁存在一定的安全隱患。
3.2.4 工作橋：上下游工作橋橋板及橋梁混凝土老化，每孔工作橋梁或橋板均存在多處鋼筋銹脹或銹脹裸露，工作橋存在嚴(yán)重的安全隱患。
3.2.5 翼墻：勾縫砂漿多處脫落或脫殼,局部砌筑砂漿脫落成空洞；上下游翼墻均存在多處墻帽斷裂，下游左右翼墻與老公路橋墩連接伸縮縫拉開錯位等問題，翼墻存在一定的安全隱患。
3.2.6 護(hù)坡：上游護(hù)坡勾縫砂漿多處脫落或脫殼,局部砌筑砂漿脫落成空洞，存在多處砌石坍塌及缺失等問題，護(hù)坡存在一定的安全隱患。
3.2.7 閘門及啟閉機(jī)：①閘門：閘門止水鐵件均銹蝕嚴(yán)重，局部銹爛；閘門止水橡皮均存在脫落，滲漏；面板均存在鋼絲網(wǎng)外露，支臂及牛腿鋼筋銹脹裸露，緊固拉桿及支撐鉸銹蝕等嚴(yán)重問題，閘門存在嚴(yán)重的安全隱患。②啟閉機(jī)：機(jī)架存在銹蝕、機(jī)架焊縫內(nèi)部質(zhì)量經(jīng)長期運(yùn)行存在缺陷，啟閉設(shè)施存在損壞、鋼絲繩銹蝕嚴(yán)重，啟閉機(jī)運(yùn)行超過30年，根據(jù)《水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)報廢標(biāo)準(zhǔn)》(SL226-98)規(guī)定，已達(dá)到報廢條件。
3.2.8 閘地基土 上部由素填土組成，局部夾輕粉質(zhì)壤土，屬新近（堆）沉積，土層結(jié)構(gòu)松散，孔隙比大，強(qiáng)度較弱，工程特性較差。下部由②層粉質(zhì)粘土及③層粉、細(xì)砂等組成，為一般粘性土、砂土，正常固結(jié)，土質(zhì)密實(shí)，均勻，孔隙比一般，中等壓縮性，工程特性較好。本場地土類型為中軟場地土，場地類別為Ⅱ類；閘基礎(chǔ)土層滲透系數(shù)K=5×10-3cm/s，滲透等級為中等透水。
3.3 檢測結(jié)果分析 根據(jù)現(xiàn)場檢測的結(jié)果，該工程的主體部分運(yùn)行指標(biāo)已達(dá)不到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，工程大部分已嚴(yán)重?fù)p壞并處于帶病運(yùn)行狀態(tài)，必須采取除險加固措施后方能發(fā)揮其效益。
4 工程復(fù)核計算及結(jié)果分析
在對徐樓節(jié)制閘工程進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)場安全檢測的基礎(chǔ)上，根據(jù)水閘安全鑒定的有關(guān)規(guī)定和《水閘設(shè)計規(guī)范》（SD265-2001）的要求，對徐樓節(jié)制閘的洪水、消能防沖、構(gòu)件強(qiáng)度、水閘閘室抗滑穩(wěn)定及過流能力等內(nèi)容進(jìn)行了復(fù)核計算。
4.1 洪水復(fù)核 本次復(fù)核的采用的標(biāo)準(zhǔn)與原設(shè)計采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，復(fù)核計算的結(jié)果見表1。從復(fù)核計算的結(jié)果看，設(shè)計洪峰與校核洪峰及相應(yīng)水位較原設(shè)計成果均有加大幅度的增加，主要原因是由于原設(shè)計計算是依據(jù)的資料不同和來水面積的增加。
4.2 消能防沖復(fù)核 水閘采用淹沒消能形式，經(jīng)計算，在校核洪水位、設(shè)計洪水位和正常蓄水位情況下，所有閘門全部打開泄洪，均能形成淹沒出流。
4.3 閘室抗滑穩(wěn)定及基底應(yīng)力復(fù)核 八孔水閘為整體結(jié)構(gòu)，計算時將6孔一起作為計算單位，計算結(jié)果見表2..（略）
4.4 水閘的過流能力復(fù)核 水閘在正常情況下為淹沒出流，經(jīng)計算，水閘在正常水位下閘門全開時的過流能力為802m3/s，大于設(shè)計流量784m3/s，滿足過流要求。
5 水閘安全狀態(tài)評價和建議
通過對水閘工程的現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)場安全檢測和復(fù)核計算，對水閘安全狀態(tài)評價如下：（略）
綜上所述，徐樓節(jié)制閘存在嚴(yán)重的安全隱患，根據(jù)《水閘安全鑒定規(guī)定》（SL214-58）有關(guān)規(guī)定評定該閘為四類閘，建議拆除重建。
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