浅析沿塘水闸安全鉴定分析评价工作的关键点

郑敏生,苏玉杰

(1.浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020;2.浙江省水库大坝安全监测中心,浙江 杭州 310020)

水闸是一种低水头控制水流的水工建筑物,具有挡水和泄水双重作用,在水力发电、灌溉、航运、防洪、挡潮、排涝等水利工程中都占有重要地位。浙江省沿海在河道的入海口,设有众多水闸,它是海塘的重要组部分,起着挡潮、排涝、蓄淡、灌溉、航运等多重作用。

水闸安全鉴定是每隔一定时期,对水闸运行状态进行一次综合分析评价,并确定其安全类别的一项工作,是水闸安全运行管理的一项重要内容,也是进行水闸除险加固或报废重建的一项前期工作。水利部于1998年发布了SL 214—98《水闸安全鉴定规定》,2008年出台了 《水闸安全鉴定管理办法》(水建管[2008].214号文),规定首次安全鉴定应在水闸竣工验收后5 a内进行,以后每隔10 a进行一次全面的安全鉴定工作。

1 浙江省沿塘水闸基本情况

据2008年调查浙江省沿塘水闸1 334座,其中浙东海塘1 271座,钱塘江海塘63座。浙东海塘上大(2)型水闸4座,中型水闸80座,小型水闸1 187座;钱塘江海塘上大(2)水闸3座,中型水闸25座,小型水闸35座 (见图1)。

图1 浙江省沿塘水闸规模分布图

浙江省沿塘水闸大多数建于20世纪50—70年代,至今已运行达40～60 a,且工程建设标准低,普遍存在问题,严重的已危及工程安全。现状主要问题有:塘闸标准不配套、排涝标准低、工程老化、年久失修、设计施工未到位、功能被任意改变、水闸管理资金不足等。水闸的问题也影响海塘防潮功能的整体发挥,并成为防御洪潮的薄弱环节,需及时进行安全鉴定,以此作为水闸除险加固或报废重建的重要依据。

2 水闸安全鉴定的主要内容

水闸安全鉴定包括:水闸安全评价、水闸安全评价成果审查和水闸安全鉴定报告书审定3方面,其中水闸安全评价是最基本的,是水闸安全鉴定工作的基础和水闸安全类别确定的重要技术依据,它包括工程现状调查分析、现场安全检测、工程复核计算及安全状态综合评价4方面内容。

3 水闸安全评价工作的关键点

水闸安全鉴定虽然从技术层面上出台了SL 214—98《水闸安全鉴定规定》,规定了安全鉴定的各项内容和安全类别的判别标准。但在实际工作中仍然存在关键内容把握不好、判定尺度不准的问题。就此问题,结合近期水闸安全鉴定的工作,谈几点体会。

3.1 工程现状调查分析

现状调查分析是摸清水闸的建设和维护加固历史,水闸安全技术管理的现状,从水闸的运行历史、现状的外观情况,对水闸存在的工程缺陷和安全状态进行初步分析和直观评判,并提出进一步安全评价所需现场检测的项目、工程复核计算内容及水闸大修或除险加固建议等。现状调查分析是水闸评价非常重要的内容,是水闸安全鉴定的一项基础性工作。

现状调查力求全面并突出重点,抓住水闸的隐蔽部位、薄弱环节、运行中存在破坏经修复之处。为此,现状调查就需要组织熟悉该工程情况、具有水闸工程安全运行管理经验并具有一定技术水平的人员共同参与,工程现状调查需记录调查的相关情况并形成调查报告。SL 214—98中规定了水闸现状调查分析报告由水闸管理单位编写,2008年出台的 《水闸安全鉴定管理办法》作了进一步的规定,水闸现状调查报告是在水闸管理单位进行工程现状调查的基础上,由鉴定承担单位编写。

浙江省的一般做法是水闸运行管理单位组织人员进行工程现状调查,编写水闸工程运行管理自查报告。安全鉴定承担单位再组织有经验的技术与管理人员对水闸历史资料进行查阅,工程安全状况进行现场检查,并在此基础上,结合运行管理单位的自查报告,编写调查分析报告。

现状调查分析要以现场实况检查、历史资料的调查和定性分析3者相结合,为了便于描述与分析,现场检查宜按水闸结构部位进行,可分为上游连接段、闸室、下游连接段、堤闸连接段等。沿塘水闸具有自身特点,在进行现状调查时,应重点抓住以下几个方面:

(1)下游连接段:主要是护坦、海漫、下游防冲槽、下游翼墙、下游护坡等,这些部位由于潮水涨落、风暴潮的作用,结构容易出现破损。

(2)闸室段:重点闸底板、止水设施、闸墩、闸门、胸墙、启闭平台大梁、交通桥等;由于海水入侵和潮水的冲淘、易使闸板基础脱空致使闸底板出现裂缝,止水设施破坏;混凝土结构、钢结构由于海水中氯离子入侵,引起钢筋锈蚀而导致混凝土胀裂破坏,钢结构锈蚀。

(3)上游连接段:重点内容同下游连接段。对于兼用养殖具有纳潮排水作用的水闸,更加要注重其消能防冲设施检查。

(4)堤闸连接段:检查连接状况,重点检查堤闸因不均质沉降而产生的拉裂、错位及产生异常接触渗漏等问题。

(5)闸顶高程测量:由于许多沿塘水闸建设年代较早,建设标准较低,造成堤闸标准不配套,闸顶高程不足。

3.2 现场安全检测

根据SL 214—98要求,水闸现场检测项目一般包括:地基土、填料土的基本工程性质;防渗导渗和消能防冲设施的有效性;混凝土结构的强度变形和耐久性;闸门启闭机的安全性;电气设备的安全性;观测设施的有效性;其它有关专项测试。

现场安全检测需建立在现有工程资料及工程现状调查分析的基础上,如现状工程调查的情况已能满足安全鉴定分析要求的可不再进行现场检测。对于需要进行现场安全检测的项目应由现状调查分析后提出,并考虑与复核计算内容相适应,并为复核计算提供必需的工程现状参数。

海塘水闸的工程检测要针对其运行的工程环境,水闸在潮水、风浪反复作用下,关键要抓住闸底板的淘空、金属结构的锈蚀、消能防冲设施及防渗止水导渗的有效性、混凝土结构耐久性、电气设备安全性等方面的检测及堤闸连接段渗流安全性的探查。

3.3 工程复核计算

工程复核计算是水闸安全鉴定的重要内容;需联系现场安全检测成果,是分析水闸破坏现象,评价水闸安全类别的重要基础。主要内容包括8个方面,即防洪(潮)标准、过水能力、消能防冲、抗渗稳定性、整体稳定性、混凝土结构强度和变形、钢闸门结构强度和变形、抗震能力复核。对于浙江省来说,一般不需要做抗震复核。其他7个方面应结合水闸现状调查情况和水闸运行遭遇的工况,有针对性地进行选择并确定重点复核内容,在现状调查分析报告中提出。

对复核内容的选择,SL 21—98作了原则性的规定,但需要结合水闸工程的具体情况及该流域或海塘规划情况总体考虑,重点把握好以下几点:

(1)当流域、海塘规划标准提高,堤闸挡潮标准不配套,水闸沉降过大,出现过超过设防水位的大洪水或高潮位时,应进行防洪、挡潮标准的复核。

(2)当流域规划标准提高,上下河道发生严重游积或冲刷而引起上下水位发生较大变化时,应进行过水能力的复核。

(3)当流域规划数据改变,消能防冲设施遭受破坏,上下游水位差增大时,应进行消能防冲的复核。

(4)当规划数据的改变而影响水闸抗渗稳定,闸室或岸墙翼墙的地基出现异常渗流,止水设施破坏,堤闸连接段有接触渗漏时,应进行抗渗稳定性的验算。

(5)当规划数据的改变而影响水闸结构稳定,闸室或岸墙翼墙发生异常沉降倾斜滑移;闸底板基础出现淘空时,应进行整体稳定性的复核。

(6)当规划数据的改变而影响水闸结构强度和变形,结构荷载标准的提高而影响结构安全,结构构件出现超过允许值的裂缝或变形,主要结构构件发生钢筋锈胀裂缝或表面剥蚀磨损而导致钢筋保护层破坏和钢筋截面减少时,应进行混凝土结构的复核。

(7)当规划数据的改变而影响水闸结构强度和变形,钢闸门结构发生严重锈蚀而导致截面削弱,闸门的零部件和埋件等发生严重锈蚀或磨损时,应进行钢闸门结构强度和变形的复核。对于水闸工程复核计算只要搞清楚需要重点复核的内容,才能做到有的放矢,得出合理的评价结论。工程复核具体计算内容与要求可参照SL 214—98、SL 265—2001及相关的规程、规范进行。

3.4 水闸安全状况总体评价

水闸安全状况总体评价是建立在工程现状调查分析、现场安全检测、工程复核计算的基础上,对水闸从防洪挡潮能力、水闸稳定性和抗渗稳定性、抗震能力、消能防冲、过水能力、混凝土结构、闸门与启闭机、电气设备、观测设施及其他等进行安全性评价,并提出建议的安全类别。

根据SL 214—98水闸的安全类别标准,水闸安全类别分为一、二、三、四类,通常称之为正常闸、可用闸、病闸和险闸;在安全鉴定过程中要重点把握好三、四类水闸的判别。

三类闸侧重于 “病”,对于一些适用指标达不到要求,如过流能力不足(因河道淤积产生的除外)、消能防冲能力不足、启闭机设施老化、闸门不能正常使用、胸墙漏水、翼墙不稳定等可归为三类闸。

四类闸侧重于“险”,对于控制水闸安全的关键项不符合要求的,如防洪挡潮能力、整体抗滑稳定、抗渗稳定性、结构强度等严重不满足现行规范要求的,可归为四类闸。

4 存在的主要问题及建议

(1)基础资料缺乏。浙江省沿塘水闸大多数建于20世纪50—70年代,有的始建于建国前,许多水闸已没有设计、施工等方面档案资料;加上运行管理的不规范,运行管理、维修加固、定期检查等有关资料相对缺乏,致使工程调查分析报告无法全面反映实际情况,给结构复核计算和综合评价带来困难。

(2)安全鉴定重点把撑不准。虽然SL 21—98从技术层面上对水闸安全鉴定各项内容进行原则性的规定,但在实际执行过程中仍然存在着现状调查项目设置不合理,复核计算内容重点不切合实际、安全类别尺度把握不准等情况。

(3)安全鉴定评价深度不足。由于缺乏基本资料,复核计算工作不够深入,安全分析评价难以准确判别工程隐患的性质、分析病险的原因、揭示病险程度,从而影响安全鉴定结论的准确性。

(4)建议:①规范工程管理,建立工程管理督查制度,完善水闸工程资料建档工作;②加强水闸安全管理人员和安全评价人员的技术培训,熟悉水闸安全鉴定工作内容及有关要求,掌握安全评价关键内容。

5 结 语

海塘是用于抵御潮水入侵、防御风暴潮的重要水利工程,是沿海人民的生命线,沿塘水闸是海塘的重要组成部分,它的安全涉及到海塘的整体安全,做好沿塘水闸的安全鉴定工作也是保障海塘安全运行的一项重要内容。在对沿塘水闸的安全鉴定中,要把握好安全鉴定分析评价的关键点,更好地揭示工程存在的问题,为沿塘水闸的运行管理和除险加固提供科学依据。