混凝土闸坝安全评价探讨

刘世煌，聂广明（.水利水电规划设计总院，北京，000；.国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，3004）

混凝土闸坝安全评价探讨

刘世煌1，聂广明2
（1.水利水电规划设计总院，北京，100011；2.国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，310014）

从设计标准、防洪安全性、抗震安全性、闸基安全性、闸坝结构安全性、泄洪消能安全性等方面，对混凝土闸坝安全评价内容、评价标准和评价重点进行了探讨，供混凝土闸坝安全评价时参考。

混凝土闸坝；安全评价；评价内容

1　闸坝安全评价的依据

闸坝是介于水闸与混凝土重力坝之间的一种坝型，鉴于我国当前并没有专门的闸坝设计规范，闸坝工程安全评价应参照《水闸设计规范》和《混凝土重力坝设计规范》。

SD133-84《水闸设计规范》，是总结20世纪50～70年代在江苏、安徽等平原地区建设的一大批水闸经验编制而成。当时闸室高度大多5～10 m，闸室长8～20 m，上下游水头差4～8 m，且大多为开敞式水闸。该规范适用范围为平原地区的大中型工程中1、2、3级水闸设计，重点适用于土基上的水闸设计。

2001年修订后的SL265-2001《水闸设计规范》，虽然在各章节中增加了山区、丘陵区及岩基上水闸设计的规定，扩大了适用范围，但由于种种原因，该规范对原规范中某些重要规定和计算方法未做相应的修订。

近年来我国在岩基或砂砾石地基上修建了一大批中低水头的闸坝工程。这些工程上下游水头差、闸室结构尺寸较大，结构形式也较为复杂，有些问题已超出《水闸设计规范》的规定，如：

（1）由于地基条件的变化，除沿闸基存在抗滑稳定问题外，也存在沿软弱夹层或细砂层的浅层抗滑稳定问题。如耿达闸坝蓄水不久，沿闸基持续向下游位移35 mm，闸坝不得不降低5 m水头运行。

（2）由于闸坝工程大多建于基岩或砂砾石地基上，《水闸设计规范》中相应软土地基上的弹性地基梁的闸底板计算方法，已不适应岩基及砂砾石地基上的闸坝工程。

（3）由于水头差加大，闸门推力加大、胸墙高度和厚度及闸室底板和闸墩厚度相应加大，闸坝结构已成为复杂的空间结构，《水闸设计规范》所推荐的结构力学和弹性力学计算方法已不再适用，需要综合工程经验与有限元计算成果进行结构设计。

（4）由于闸坝自重较一般重力坝相对较轻，大泄量时上下游水头差较小，存在结构抗浮问题。

（5）由于水头增大，闸基渗流稳定和下游消能问题相对较为复杂，特别是受砂砾石抗冲流速及单宽流量的限制，闸坝的枢纽布置较土基上水闸有所不同。

2　设计标准评价

设计标准评价内容为：闸坝工程等别、建筑物级别、防洪标准和抗震设计标准是否满足现行规范要求。

（1）闸坝的工程等级和防洪标准的评价本应该是一件较为简单的事情，只需依据GB 50201-94《防洪标准》和DL5018-2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全规准》执行即可。但由于闸坝工程库容不大、坝不高，常介于平原区和山区、丘陵区之间，再加上工程开发任务较多，结构组成复杂，设计确定闸坝等级时又往往执行不同的标准，给安全评价工作带来较大困难。

（2）评价闸坝级别和防洪标准时，宜首先区分闸坝类型。对于最大挡水建筑物高度小于15 m、且上下游水头差小于10 m的闸坝，执行平原地区工程等级和防洪标准（如王甫洲水电站）；对最大高度大于等于15 m、且上下游水头差大于等于10 m的闸坝，执行山区、丘陵地区工程等级和防洪标准。

（3）失事后损失巨大或影响十分严重的2级以下闸坝，经论证，工程等级可提高一级，防洪标准应相应提高，但抗震设计标准不提高。

地质条件特别复杂或采用实践经验较少的新型结构的2级以下闸坝，工程等级可提高一级，但防洪标准和抗震设计标准不提高。

（4）山区、丘陵区厂坝分开布置的闸坝，当工程等级仅由装机容量确定时，经论证，闸坝级别可降低一级，相应防洪标准按降低一级后确定。

仅由水库总库容决定工程等级的闸坝，当挡水建筑物最大水头小于30 m，且库容接近等级标准下限，或非常洪水时上下游水位差小于2 m，或壅水建筑物最大水头小于10 m时，闸坝等级可降低一级，防洪标准也应相应调整。

（5）梯级电站中，闸坝的防洪标准应与上下游电站的防洪标准相互协调，既要考虑上级水库溃坝的不利影响，也要考虑工程规模及失事后的危害程度。

新集水电站位于汉江中游，库容4.418亿m3，日调节水库，装机120 MW，挡水建筑物（土坝）最大坝高17.3 m，属峡谷区水电站，按库容确定为2级闸坝，相应确定设计洪水重现期为100年，校核洪水重现期为2 000年。但上游王甫洲水电站库容3.095亿m3，挡水建筑物（土坝）最大坝高12 m，遵照规范，按平原水库设计，相应设计洪水重现期为50年、校核洪水重现期为300年，即发生超过300年洪水时，王甫洲土坝即将溃坝，相应下游的新集电站土坝也将面临漫坝可能，考虑到下游崔家营电站也系小型电站，按照规范要求，新集电站的防洪标准应与王甫洲及崔家营电站的防洪标准协调。

（6）闸坝为中低水头建筑物，按规范规定：地震设防烈度应与场地地震烈度相同，地震动峰值加速度应取50年基准期超越概率为10%时的地震动峰值加速度。

3　防洪安全性评价

防洪安全性评价应包括闸坝泄流能力、坝顶超高、防洪调度原则和闸门开启要求等。

（1）闸坝的泄流能力应等于或略大于调洪演算后的泄洪要求。当闸坝工程的调洪库容较小时，为安全计，可不进行调洪演算，直接根据溢流堰顶高程和溢流前缘长度，复核泄洪能力、设计及校核洪水位和坝顶高程。

设计工况时，排沙闸可参与泄洪；校核工况时，电站不发电，不参与泄洪。

（2）水库最高库水位宜低于闸坝坝顶高程，坝顶防浪墙高度应大于各种水位下最大风浪高度及风浪爬高之和，且有足够安全超高。

（3）闸坝工程应严格执行防洪调度程序。宜根据来水来沙状况及泄洪冲沙要求，合理安排闸门启闭顺序和开度，避免闸门停留在振动较大区域内泄洪，减少闸门振动，防止下游出现集中水流和折冲水流等不良流态。严禁闸门顶漫流。

（4）闸坝泄洪能力小于设计要求，且难以增加泄洪措施时，可考虑非工程措施，如电站流道过水、提前预泄、上游水库调蓄、合理调度等。

4　抗震安全评价

评价结构强度、刚度和抗震措施是否满足抗震规范要求，工程抗震是否安全。

（1）根据汶川地震及其他地震教训，中低水头的闸坝工程虽具有较好的抗震性能和抵御超标准洪水能力，但震后也出现了闸门被水冲走，牛腿、闸墩、启闭机房等上部结构严重破坏等现象，且受地震次生灾害的影响，地面上的机电设备、管道、近坝自然边坡等出现砸坏、掩埋、爆裂、失稳严重，甚至发生水淹厂房等灾害。为此，抗震安全评价既要关注结构本质安全，又要关注结构所处的环境条件是否可能发生次生灾害等。

（2）按照规范规定：8度以上地震区不宜修建分离式闸室，可采用几孔联合成一个单元的整体结构，抗震计算时可把一个闸坝单元作为计算对象，研究结构抗震稳定性和结构应力状态。8度以下地区的闸坝抗震计算可采用拟静力法，8度、9度地区的1级、2级闸坝及地基为可液化土的1级、2级闸坝，应采用动力法进行抗震计算。

（3）动力法计算中，可不计竖直向地震作用，闸墩、闸顶排架柱等结构应同时计入顺水流方向和垂直河流方向地震作用，外荷载应折算成等效质量施加于相应作用质点上。地震过程中可能产生不同步变形的构件间，应模拟正负向动力晃动影响。

（4）在东北、西北严寒地区，冬季发生地震时，地震荷载可能与常见冰荷载遭遇。由于冰荷载较同等水深的水荷载大，如不设置融冰装置，弧门的推力将明显增加，地震时由于闸门变位与闸墩变位的不同步，可使牛腿在反复拉压作用下破坏。

（5）启闭机房及公路桥梁板与启闭台柱连接方式对于提升闸室横向刚度作用明显，强震区不宜采用简支方式连接，应尽量使其铰接或刚接。

（6）地基对闸坝地震反应作用明显，汶川地震中，映秀湾、渔子溪、耿达电站在地震后，各闸段均有不同程度的水平错位和垂直错位，其中映秀湾河床闸段与相邻岸坡坝段垂直错位200 mm，耿达水平错位106.4 mm，垂直错位92 mm。为减少地震时地基变位的不利影响，各闸室宜构成一个独立的整体式单元。

5　地基安全性评价

闸坝地基常分为覆盖层（主要为砂砾石）地基和岩石地基。闸坝工程地基安全评价包括：闸坝地基地质条件、地基处理措施和地基运行性态。

5.1覆盖层地基

5.1.1砂砾石地基的承载能力

砂砾石地基允许承载力本是一个比较清晰的问题，但由于砂砾石的允许承载力不仅与地基力学参数有关，也与基础形式及尺寸、埋深等有关，还与垂直荷载、水平荷载、边荷载状况等有关，再加上目前砂砾石地基上允许承载力的计算公式颇多，计算结果差异甚大。如汉江兴隆闸坝设计中发现，各公式计算结果差异达三倍之多。鉴于该问题的复杂性，总结国内实际使用状况，宜在对汉森公式或其他公式进行比较后，视成果的合理性及安全性，合理确定地基允许承载能力，相应评价闸坝基础面受力状态。

5.1.2可液化粉细砂处理

砂砾石地基中常有粉细砂层，当其埋深小于20 m，处于饱和状态时，在地震工况下就可能衰失强度、液化。为了做好可液化粉细砂地基处理，首先应严格按水利水电工程地质勘察规范，分别从砂砾石形成年代、埋深、颗粒级配、土层剪切波速等，初判饱和少粘性土的液化可能性，再按标准贯入锤击数、相对密度、液性指数等复判其液化可能。

当地表以下20 m范围内存在可液化土层时，宜区分可液化透镜体及通透液化土层，分别考虑液化土层在地震作用下孔隙压力转化过程及土的非线性力学特性，合理确定残余强度，根据地层特性及结构特点，分别采用换填、压实、振冲、封闭、桩基等处理措施，进行液化土处理，并评价抗液化措施的合理性。

当采用连续墙或沉井封闭、或采用桩基处理时，宜吸取新疆布哈拉水闸教训，围封深度和桩基应嵌入非液化土层。

地震后应检查闸坝周围地面及闸坝的变形监测成果，关注地震后地表冒水、冒沙、开裂情况，视闸坝沉降量与不均匀变形状况、扬压力及地下水位变化状况及闸坝破坏状况，对液化土地基处理效果进行评价，并采取相应补强措施。

5.1.3砂砾石闸基浅层滑动

由于低水头的水闸大多建于深厚的土基上，常不存在闸基浅层滑动问题，故《水闸设计规范》只对沿闸基面抗滑稳定提出要求，对闸基沿浅层抗滑稳定未提出要求。

随着闸坝高度及水头的提高，上述规定显然不适用于砂砾石地基与岩基上的闸坝。如耿达电站基础为砂砾石深覆盖层，3 m以下为20 m厚中细砂层，该砂砾石层摩擦角35°，中细砂层摩擦角25°。自1988年电站运行以来，监测资料及目测均发现，整个闸坝向下游有明显水平移动，且各闸室间有明显沉降差：其中1号非溢流坝段与3号泄洪闸间，2005年实测水平位移差35 mm。上述资料表明整个闸坝沿闸下中细砂层已发生明显水平滑动和垂直沉降，为此决定降低5 m水位运行。耿达闸坝水平位移过程线见图1。

5.1.4砂砾石地基的变形稳定性

SL265-2001《水闸设计规范》规定：岩石地基、砂砾石地基、标准贯入击数大于15击的粉砂及细砂、砂壤土和粘土地基可不进行地基沉降计算。但耿达闸坝因砂砾石及粉细砂地基的变形，蓄水7年后，1号非溢流坝段与3号泄洪闸间，实测垂直位移差9 mm。因而对于深厚砂砾石地基上的闸坝，还需要复核基础变形稳定性。

5.1.5砂砾石地基的渗流稳定

当砂砾石夹有粉细砂地层时，往往存在渗流稳定问题，需要进行渗流场分析，同时关注水平段和出口段渗流稳定性。

为保持闸坝砂砾石地基的渗流稳定，往往需要增长水平铺盖、垂直防渗和出口反滤保护等措施。

受周围覆盖层拉拽作用，深覆盖层上防渗墙应力状态是一个较复杂的问题。为了减少闸坝施工对防渗墙应力的不利影响，也为了减少蓄水后防渗墙与闸坝基础裂缝的产生，覆盖层上的防渗墙宜布置于闸前护坦下，闸坝与护坦间设止水连接。

闸坝防渗墙安全评价时宜根据防渗墙变形及应力监测成果，评价防渗墙工作性态，并根据防渗墙前后渗压计或渗漏量监测成果及变化趋势，评价防渗效果。关注防渗墙与闸坝连接处接缝状况及发展，特别关注止水效果。

5.2软岩地基

5.2.1承载能力

由于软岩及极软岩往往具有遇水软化特性，一旦泡水极易崩解，很难取出芯样进行饱和抗压强度试验，因而泥岩、粉砂质泥岩、粘土岩的饱和抗压强度较为分散，相应允许承载力差异较大。但众多工程试验结果表明：同为第三系泥岩，由于年代、组成等原因，泥岩、粉砂质泥岩、粘土岩的饱和抗压强度在2 MPa左右，是可行的。

5.2.2软岩遇水后力学性能的变化

软岩软化系数低，遇水后易软化泥化，力学参数将显著降低。安徽纪村电站坝基泥岩软化、坝基脱空，力学参数降低，经30年不断处理，方才正常运行。

5.2.3软岩的卸荷回弹

当基础开挖深度较大时，软岩地基可产生明显卸荷回弹变形。沙坡头坝前混凝土铺盖开裂就是一例。

5.3硬岩地基

5.3.1断层破碎带

硬岩地基中有较大断层、破碎带时，应关注断层及破碎带的分布、产状、力学性状，关注断层破碎带对闸坝工程安全的影响。

安全评价时应检查闸坝地基处理措施及处理效果，对采取混凝土塞、高压固结灌浆、化学灌浆等处理后的岩石基础，应检查闸坝基础变形、基面扬压力系数、渗漏量等变化情况，检查反滤保护设施运行状态，并依此评价闸坝地基的变形稳定与渗流稳定。

图1　耿达电站3号泄洪闸与1号非溢流坝段水平错位过程线Fig.1　Horizontal dislocation of the 3#sluice and the 1#non-overflow dam section of Gengda dam

5.3.2软弱夹层

吸取葛洲坝电站经验教训，在对软岩及极软岩地基上的闸坝进行安全评价时，除关注软岩及极软岩饱水后力学特性、变形特点、抗冲刷能力、卸荷回弹的发展趋势外，还应关注软弱夹层计算参数的合理性，核算闸坝沿软弱夹层的抗滑稳定性，并根据闸坝水平变位、垂直变位、基面扬压力、渗漏量、软弱夹层性状的变化及边界条件的改变等，评价闸坝地基的稳定性。

5.3.3坝基析出物

坝基排水孔中有较多析出物时，应检测析出物种类、数量及其变化，分析析出物的来源。当析出物中的平均析钙量大于混凝土或混凝土防渗体含CaO总量的20%，或混凝土强度降低25%以上时，可视为混凝土或混凝土防渗体已发生较严重溶蚀破坏，应进行相应补强灌浆；当析出物中铁锰质来自断层泥，且断层力学参数降低超过25%，或有粘土及细砂流出时，宜视为断层已发生渗流破坏，应采取相应补强或加固处理。

扬压力系数是判别闸坝安全性重要参数之一，安全评价时宜考虑散粒体渗流与裂隙网络渗流的差异，区分坝肩与河床坝段，关注扬压力系数、渗漏量及其变化趋势。当扬压力折减系数超过设计值，且渗漏量较大时，坝基防渗体系可能失效；当渗压较高但渗漏量较少时，排水孔可能堵塞，宜对排水孔进行扫孔。

6　闸坝结构安全评价

6.1整体稳定性评价

（1）闸坝整体稳定性评价包括基底承载能力评价、沿基底面和浅层抗滑稳定、抗浮稳定、抗倾稳定、闸坝基底渗流稳定和变形稳定性评价等。

吸取耿达闸坝教训，对建基面附近含有软弱夹层或连续砂层的闸坝，应复核沿软弱面或砂层的浅层抗滑稳定性，复核砂层或软弱夹层沉降变形和变形稳定性。

（2）闸坝整体稳定性评价应首先检查计算工况、计算荷载、荷载组合等是否符合SL265-2001《水闸设计规范》，并以开挖后地基的实测参数和实际边界条件为准，评价闸坝整体稳定性。

（3）各种地基上闸坝，均应按实际地层及力学特性评价基底的承载力。

①岩基和坚硬砂砾石地基上的闸坝，无需进行基底最大应力和最小应力比的判别，只要求最大压应力不大于地基允许承载力，非地震工况下不出现拉应力，地震工况下最大压应力不大于1.2倍地基承载能力，最大拉应力不大于0.1 MPa。

②一般砂砾石地基上闸坝的闸基应力不均匀系数，应以SL265-2001《水闸设计规范》中基底平均应力和最大与最小应力的比值为基础，可适当放大。

③覆盖层上的闸坝基面允许承载能力，应根据闸坝承受垂直荷载、水平荷载及边荷载等状况，综合考虑基础挖深和基础形状系数等因素，在对汉森公式或其他公式进行比较后，视成果的合理性及安全性，确定地基允许承载能力，相应评价闸坝基础面的受力状态。

（4）闸坝沿建基面、浅层结构面及软弱带抗滑稳定评价，应严格执行SL265-2001中有关规定，宜考虑滑面摩阻力和粘结力，按抗剪断公式计算其抗滑稳定安全系数。

（5）各种地基上所有闸坝，在各工况下，均应满足抗浮稳定要求。

（6）各种地基上闸坝在各工况下均应满足整体抗倾稳定要求。闸坝整体抗倾稳定性评价应通过闸坝变形监测、坝基变形、坝踵、坝趾锚杆应力、测缝计、坝基渗压及渗流等成果的时效分析，评价闸坝的抗倾稳定性，必要时提出相应抗倾措施。

（7）各种地基上闸坝均应按规范要求，检查闸坝地基渗透压力、渗流量、渗漏水质、析出物等状态，根据实测资料复核地基渗流稳定。

岩基上的基底渗透压力应考虑防渗及排水效果，以实测扬压力系数为准，按全截面折线分布，复核设计水头下闸坝地基渗流稳定和断层中充填物质的渗流稳定性。

砂砾石地基上的闸坝，应按防渗处理后的边界条件，用改进阻力法或流网法或数值计算法计算扬压力，分别判断水平段和出口段渗流稳定性，出口段的应首先判断渗流破坏类型，进而判别流土和管涌破坏的可能性。对于不满足渗流稳定要求的闸坝，应相应加长渗径或增加出口反滤保护。

6.2结构强度评价

（1）闸坝结构强度评价包括对闸坝底板、闸墩、牛腿、启闭机排架、工作桥结构、公路桥结构、启闭机房等结构的安全性评价。

（2）闸坝工程不宜采用将闸墩和底板分开的分离式结构。不论单孔或多孔联成一体的闸坝工程，均宜为整体结构，其中底板、胸墙、牛腿、闸墩、启闭机排架常为空间结构，为此1级、2级闸坝的下部结构应根据有限元整体空间结构计算成果进行安全性评价，简支的上部板梁结构也可根据结构力学法计算成果进行安全评价。

（3）岩基或砂砾地基上的闸坝，不同于土基上的闸坝，不能再采用弹性地基梁法计算底板应力，按《水闸设计规范》推荐的基床系数法计算，往往也会带来较大误差。如湖北恩施金龙滩水电站5孔开敞式泄洪闸，宽72 m，高26 m，长23 m，上下游水头差12 m，3级建筑物，灰岩基础。接基床系数法计算需2 m厚钢筋混凝土底板，三维有限元计算复核，表明原设计安全度较大，只需按构造配筋。施工中由于地方群众阻挠，基坑无法正常施工，为了安全度汛，汛前抢浇了0.8～1.4 m厚钢筋混凝土底板，有人担心结构安全，结果在恶劣工况下运行一年多，结构安然，未发现明显结构裂缝，这似乎说明《水闸设计规范》适用范围扩大到基岩后，相应的计算方法和计算参数可能存在不匹配之处，也说明对岩基上的闸坝，采用有限元法进行闸底板结构计算更合理。

（4）开敞式弧形闸门闸墩受力条件复杂，不只是偏心受拉结构，还是受扭构件，是一块一边固定三边自由且受闸门约束的弹性矩形板，《水闸设计规范》推荐采用弹性力学方法进行分析，目前许多闸坝仍用傅作新-沈潜民的弹性力学应力计算法进行设计。

1959年结合江苏二河闸设计，傅作新-沈潜民的弹性力学应力计算法把中墩简化为中心受拉平板，把边墩简化为平面弯曲板，利用弹性力学原理推导。该方法把推力除以中墩和边墩厚度，得出单位宽度闸墩推力，该推力分解为P、Q、力矩M三个分量，将闸墩分成若干个矩形格子，然后建立物理方程，以变位连续性求解各格子平均应力和方向。该方法只计算高宽比为5∶8和5∶10两种尺寸比例的中墩及边墩，P=100 t，Q=100 t，M=100 t-m时的应力，其他比尺时按比例内插，其他荷载按比例放大。由于该方法只能考虑弧门推力作用，不能考虑中墩一侧关门一侧过水的工况，也不能考虑迎水面水压、墩侧面水压作用，更不能考虑承受水压力的胸墙作用和温度影响，是一个受单纯弧门推力作用下的平面应力问题的弹性力学解，采用上述计算方法，配筋较大。如莲麓水电站泄洪闸弧形闸门的闸墩，按傅教授弹性力学方法配置的预应力锚索的拉锚系数为常规的1.5～1.8倍，即使应力松弛35%，拉力仍有富裕。

（5）带胸墙闸室结构是一个复杂的空间结构，《水闸设计规范》把它简化为弹性地基梁上框架，采用结构力学方法或弹性力学方法计算。由于把空间结构简化为弹性地基梁上框架，本身就带来较大的误差，再加上规范缺少相应计算公式和附表，较难执行。特别当岩基上的水闸高度、胸墙高度及上下水头加大后，20～30 m高的胸墙，实际成了嵌固在顺水流方向刚度很大闸墩上的一个承受巨大水荷载的深梁，整个闸室实际成为一个建于基岩上的颇为复杂的超静定的空间结构，再把它简化为一个单宽的弹性地基上的框架，其误差可能更大。

基于上述原因，考虑到现有弹性地基梁上部结构计算中许多不完善的因素，再加上温度影响较难考虑，在胸墙式水闸结构设计中，出现五花八门的计算方法。一些工程把胸墙视为两端固支的单宽梁，不计温度应力，与闸底板、闸墩分开计算；有的把底板简化为简支基础板，把闸墩简化为悬臂梁；有的考虑基岩并非土体，特别是出于预应力闸墩计算的需要，采用有限元法进行闸室结构设计。

近期兴建的带胸墙水闸结构设计中，计算方法明显不同，计算结果和配筋有较大差异，有的工程超量配筋，拉锚系数高达3.68～4.91，有的工程配筋不足，已出现一些结构性裂缝。

综上所述，适应闸坝空间结构特点，在闸坝结构设计中推广有限元计算方法是必然之路。考虑到闸坝有限元计算中有关材料及力学参数以及计算方法中某些不完善之处，参见同类工程运用状况，在有限元计算基础上，采用工程类比法进行闸坝结构设计和评价是当前现实之法。

（6）当弧形闸门承受水推力大于35 000 kN，或闸墩混凝土出现较大拉应力时，应采用预应力闸墩，宜按三维有限元计算成果配置预应力锚索。根据班多电站及其他电站预应力闸墩经验，控制拉锚系数以大于1.8为宜。安全评价时，应评价预应力锚索张拉质量，根据应力松弛状况评价闸墩受力状态。

7　消能安全评价

（1）闸坝的消能安全评价包括消能防冲设计标准、消能型式、消能工结构安全性、下游护岸工程等的安全性评价。

（2）根据闸坝地基地质情况、河流水文及泥沙特点、枢纽布置方式、设计水头、防洪调度及闸门开启方式等，评价消能方式（底流、面流、戽流、挑流等）及消能设施结构尺寸等选择的合理性。

（3）闸坝下游消能防冲设施必须在各种可能出现的水力学条件下都能满足消能及均匀扩散水流的要求，且与下游河道及水面良好衔接。下游河岸不应发生严重冲刷、河势不宜发生明显变化。

除设计工况外，尚应评价小于设计流量但有较大水头差等不利工况下，消能设施的安全性。关注宣泄常遇洪水时及闸门开启关闭过程中跌流的流态及消能效果。

（4）在夹有较大砾石的多推移质河流上的闸坝工程，应兼顾消能与防冲蚀要求，优选消能和抗冲结构，强化流道抗冲蚀能力，并视水头的大小、推移质矿物成分、颗粒尺寸及含量，适度增大溢流前沿长度、降低单宽流量、降低流速，也可采用刚性或柔性裾板消力池消能。当泄洪能量不十分大时，也可不设消力池，而采用抗冲耐磨的浆砌卵石、钢板或钢轨衬砌、铸石混凝土、硅粉混凝土等结构型式，将斜坡式护坦与下游直接连接。

不设消力池仅采用抗冲护坦时，护坦后，宜设防冲墙，墙后宜设柔性海漫消能。

闸坝的消能安全评价，应同时关注泄洪消能安全及抗冲蚀破坏要求，检查排沙设施和抗冲蚀的措施及运行状况，检查泄洪排沙调度程序的执行状况。

（5）根据闸坝下游冲坑发育及护岸运行状况，分析河势发展趋势，评价消能效果及对闸坝及下游河道安全的影响。

8　结语

由于设计、施工质量不同，运行的环境条件不同，每座闸坝工程既有共性问题，也往往有突出的个性问题。安全评价是针对具体工程所进行的现状评价，评价过程中既要遵守相关技术规范，又要正视规范本身的发展，尊重客观实际，综合工程地质条件、工程设计、施工质量、监测成果和运行性态，仔细分析、全面论证，科学、客观地进行评价。

Title:Discussion on the safety assessment of concrete gate dams//by LIU Shi-huang and NIE Guangming//China Renewable Energy Engineering Institute

The assessment items，standards and key issues in safety assessment of concrete gate dams are discussed，including the aspects such as design standards，safety in flood and seismic condition，safety of gate foundation and dam structure as well as the safety of discharge and energy dissipation.

concrete gate dam；safety assessment；assessment items

TV698.1

A

1671-1092（2015）01-0033-07

2015-01-20

刘世煌（1941-），男，江苏南京人，教授级高级工程师，长年从事水利水电工程勘测、设计、科研、审查、咨询及安全评价工作。

作者邮箱：liushihuang3320@sina.com