献县枢纽除险加固工程规划设计阶段建管结合效果分析

宗同娟

献县枢纽除险加固工程规划设计阶段建管结合效果分析

宗同娟

（河北省子牙河河务管理处，河北 衡水 053000）

一项工程的建设管理和运行管理有机结合是提高水利工程效益的必要条件，献县枢纽除险加固工程规划设计阶段将建设管理与运行管理有机结合，使设计方案得到优化，在节约投资、提高工程管理水平、发挥工程调洪、泄洪方面有重要意义。

除险加固；规划设计；建管结合；方案优化

工程的建设与管理本身是一个有机整体，运行管理阶段是建设阶段的延续。几乎所有工程尤其是水利工程，其效益的发挥是在运行阶段，在工程项目生命周期的各个阶段进行建管结合是保证水利工程运行期社会效益和经济效益的正常发挥的前提条件。近十多年，病险水利工程相继进行了除险加固，使工程的大部分安全隐患得到解决，但建管结合没有得到足够重视。在项目实施中坚持建设管理与运行管理相结合，对于提高水利工程管理水平以及水利工程功能的发挥具有积极意义。工程前期管理数据为项目规划、工程设计提供了重要参考，献县枢纽除险加固工程在规划设计阶段充分考虑了运行管理经验，设计方案更加完善，更加适应工程管理的需要。

1 献县枢纽概况

献县枢纽1967年建成，位于河北献县县城西北3公里处，由子牙河节制闸、子牙新河主槽进洪闸、滩地溢流堰三个建筑物组成，主要任务是上承滹沱河、滏阳河、滏阳新河来水，使洪水主要由子牙新河下泄，控制子牙河不再担负主要的泄洪任务，只作为供水、排水及相机泄洪的河道。承担着保护京津两市、京九铁路、京沪铁路、石德铁路、华北油气田和下游广大地区人民生命财产安全的重任，在子牙河河系洪水控制调度中发挥着重要作用。节制闸共三孔，每孔净宽10m，高6.5m，原设计过闸流量600m3/s，设计水位16.3m。进洪闸共六孔，每孔净宽8m，高6.5m，原设计过闸流量943 m3/s，设计水位16.3m。溢流堰为浆砌石驼峰堰，长1000m，宽14m，堰顶高程13.5m，水位高时自由漫溢。

2 项目规划阶段建管结合

通过对献县枢纽工程的技术指标、运行管理、经济等方面进行调查、汇总、分析，对多种建设方案进行论证，并对除险加固后的社会效益和经济效益进行预测和评估，使项目规划报告在工程技术上更可行、经济上更合理。

2.1 工程安全鉴定

2008年由经验丰富的工程技术管理人员组成工作组，通过认真勘查、检测，并查阅相关的运行管理资料，完成了《献县枢纽工程现状调查报告》，同时委托河北省水利水电第二勘测设计研究院、河北省水利工程质量检测中心对献县枢纽进行安全鉴定工作。 2009年3月26日，由河北省水利厅主持召开了献县枢纽工程安全鉴定会议，根据《水闸安全鉴定规定》（SL214-98），该枢纽被定为3类水工建筑物，为献县枢纽工程进行除险加固提供了理论依据。

2.2 专项规划报告编制

根据献县枢纽安全鉴定结论：节制闸存在机架桥结构强度不满足要求、启闭机陈旧老化、变压器属淘汰产品、监控设备落后等问题；进洪闸存在闸底板计算裂缝宽度超过规范要求、海漫长度不满足要求、启闭机陈旧老化、变压器属淘汰产品、监控设备落后等问题，被评为三类闸，工程存在较大的安全隐患，需要进行除险加固以保证工程运行安全。在编制专项规划报告时，以鉴定的病险工程情况为除险加固的主要内容，通过1968年、1969年、1970年、1977年、1996年几次较大洪水的调度运用做参考，并进行经济及技术比较，制定出此次除险加固的规划方案。

3 设计阶段的建管结合

献县枢纽除险加固工程规划报告得到批准后进入工程设计阶段。设计方案的优劣直接影响着工程造价和建成后的运行效果。设计方案应在实现除险加固目标的前提下，最大限度地减少资金投入，方便管理单位的运行管理。，在工程设计阶段运行管理单位参与其中，形成设计与管理实践的结合，及时修改完善了设计方案。

3.1 运行管理中发现的问题

管理单位在多年的运行管理中，对献县枢纽工程出现的问题、采取的维修措施等都做详细的记录，这些工程档案是除险加固工程设计的基础资料。

3.1.1 节制闸存在问题

节制闸闸墩中下部布满剥蚀坑，水位变化区混凝土保护层剥落。机架桥T梁混凝土部分剥落、开裂，排架柱表层分布细小裂纹。通航孔闸门钢丝绳与T梁腹板摩擦碰撞使混凝土剥落露筋。下游左侧混凝土块海漫部分已架空。闸门下部涂层部分脱落，启闭机陈旧老化、抱闸锈蚀严重、电机电流不平衡超出正常范围。节制闸变压器S7型无功损耗过大，属淘汰产品。

3.1.2 进洪闸存在问题

进洪闸上下游两侧混凝土砌块护坡多处塌陷、架空、破碎，下部砌石护坡坍塌沉陷。启闭机陈旧老化、抱闸锈蚀较重。

3.1.3 自动化监控系统存在问题

节制闸现有测压管10个、沉降标点2个；进洪闸现有测压管13个、沉降标点4个，两闸观测设施满足使用要求。2000年应急处理时对每个测压管安装了渗压计进行自动观测，经10多年运行大部分精度降低，需要更新。

3.2 通过复核计算验证工程稳定性

对节制闸和进洪闸的过流能力、消能、闸基渗流、稳定、闸底板、闸墩进行复核计算，均能满足要求。对节制闸排架柱结构进行验算，发现在闸门正常运用+地震工况情况下2号排架柱加固段、3号排架柱加固段和中间横梁、4号排架中间横梁计算配筋面积均大于实际配筋面积，排架结构不满足规范要求。节制闸钢闸门经复核计算，上节门面板蚀余厚度已到允许临界值，下节门面板蚀余厚度不满足要求、主梁最大弯应力不满足要求。

3.3 除险加固内容的确定

根据工程存在问题及复核计算结果，确定除险加固的内容。针对安全鉴定时“进洪闸存在闸底板计算裂缝宽度不满足规范要求”的结论，通过复核计算，进洪闸闸底板裂缝计算宽度基本满足要求，取消底板加厚工程，采取对局部破损表面进行处理的措施即可。除险加固工程主要包括：节制闸排架柱及机架桥拆除重建、下游护坡维修；节制闸、进洪闸混凝土表面破损部位处理、进洪堰堰面及防冲槽维修；金属结构和电气设备及自动化监测系统更新改造等。

3.4 设计方案的优化

在工程设计方案提出时参考管理单位的需求及意见，设计单位力求将除险加固设计方案在满足规范要求的前提下更加适应该工程的运行管理，保证工程的安全运行。

3.4.1 节制闸机架桥拆除重建工程

节制闸机架桥结构强度不满足要求，简单采取加固处理措施解决不了问题，拟拆除重建。由于启闭机常年裸露而导致老化加速，恶劣天气时工作人员操作不安全，因此设计中在机架桥上增建轻型启闭机室以利于设备维护和日常管理。通航孔排架柱在1968年施工拆模后就发现框架存在先天性设计缺陷，随时进行了加固处理，经过复核计算将排架柱的断面尺寸由原来的0.8m×0.4m改为0.8m× 0.6m，横梁断面由0.3m×0.6m改为0.4m×0.6m，增强了其安全性。

3.4.2 混凝土表面防碳化处理工程

节制闸和进洪闸闸墩、闸底板等闸室部位混凝土老化，部分保护层脱落，有的出现裂纹，露筋现象。依据多年维修养护经验，采取防碳化处理就能解决问题。对混凝土缺陷较严重部位采用TB—砼宝Ⅲ型及TB胶施工工艺。这种方案既能保证工程的安全又能节约投资。

3.4.3自动化监测系统更新改造工程

献县枢纽现在使用的是2000年应急处理时安装的系统，经过10多年的运用，发现该系统很容易出现故障，安全性、可靠性较差，观测数据精度降低。因此在这次除险加固设计时，采取更换监控主机、渗压计、现地控制设备。对自动监控系统进行升级改造，使其既能实现方便管理，又能准确调度控制。设计更换每个测压管内渗压计，并由现地PLC采集渗压计数据，并上传至监控主机，由监控主机完成对安全监测数据的分析处理。此种设计方案更加方便提取工程测压管观测数据，监测工程运行状况。

3.4.4 金属结构更新改造工程

根据安全检测报告及闸门复核计算，节制闸三扇闸门面板大多已锈损，部分已锈穿，面板蚀余厚度及主梁弯应力不满足要求，部分主轮锈死无法维修；进洪闸和节制闸启闭机陈旧老化，大大超过使用年限，抱闸失灵，闸门运行稳定性受到很大影响；进洪闸6扇闸门利用岁修资金在2008年至2010年陆续进行了更换，闸门型式由弧形改为更为方便管理的平板闸门。此次设计节制闸三扇闸门和两闸的所有启闭机进行更换。

由于2000年曾对节制闸闸底板裂缝进行处理时将底板加厚了0.2m，设计闸门高度由原来的6.5m改为6.3m，设计挡水位由原来为17.4m改为18.0m，通航孔活动式闸门（上扇）胸墙高度由4.4m改为4.8m。进洪闸在更新改造时将主轮改为免维护式，经过这几年运用，给运行管理带来诸多方便。在这次设计中管理单位推荐节制闸闸门主轮也采用免维护式。节制闸由于闸门高度降低的缘故，每扇闸门重由原来的48T改为36T，启闭机由2×63T更换为2×400kN；活动式闸门高度增加引起门重由14T增至16T，选用2×160kN启闭机。这样的改动既满足了闸门挡水高度的要求及启闭力的需要，又节省了投资。

3.4.5 电气设备更新改造工程

献县枢纽主要用电设备包括3孔节制闸和6孔进洪闸的启闭设施、监控、通信及管理生活用电负荷。工程现配置两台变压器和1台柴油发电机。日常生活用小容量变压器，操作闸门时用大变压器，两台变压器不能同时使用。变压器为S7型属淘汰产品，设计工况下原有柴油发电机组启闭闸门时电压降不满足规程要求，需要加大容量。本次设计变压器更换为SCII型干式，大变压器仍为315kVA；由于日常用电负荷的增加，小变压器容量由80kVA调整为100kVA；增加一台200kW的移动式柴油发电机组两闸公用。

4 结 语

运行管理单位全方位、全过程参与工程规划设计实现建管结合，管理人员可以站在使用者的角度在设计阶段核查产品的技术性能、使用环境等与未来使用条件的一致性和合理性，最大限度地减少设计疏漏与缺陷，及时提出优化意见，消除运行中的安全隐患，既可以方便运行管理又能节省部分技术改造投资，使设计成果技术上更可行、经济上更合理，工程的社会效益和经济效益得以充分发挥。

[1] 彭兴泉.建管结合以管为主促进水利工程建设管理健康发展.水利发展研究,2003(5).

[2] 杨英.水利工程建管结合模式的实践与思考.海河水利,2010(4).

[3] 尹艳青.水利工程建设与运行管理有机结合研究.水利经济,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，高级工程师。