水库金属结构安全隐患分析及应对

翟伟锋，王文毅

（水利部建设管理与质量安全中心，100038，北京）

水库金属结构安全隐患分析及应对

翟伟锋，王文毅

（水利部建设管理与质量安全中心，100038，北京）

水库金属结构主要包括闸门、启闭机、拦污栅、输水钢管等，这些金属结构与水库工程安全运行管理息息相关，金属结构存在的问题如不及时采取有效措施进行处理，将直接影响到水库工程的泄洪安全及大坝安全。以水库工程有关运行管理资料数据为依据，分析水库金属结构存在的常见问题及安全隐患，总结存在问题的主、客观原因，并提出了应对措施。

水库金属结构；安全隐患；原因分析；应对措施

据全国第一次水利普查公报显示：截至2011年12月31日，全国共有各类水库98 002座，其中大型水库756座，中型水库3 938座，小型水库93 308座。数量庞大的水库已成为调控我国水资源时空分布、优化水资源配置的最重要工程措施，是江河防洪体系不可替代的重要组成部分和国民经济的重要基础设施。

水库由于其所处地域、自然环境及管理等原因，几乎每年都有垮坝事故发生。通过总结多年工作实践经验，对水库金属结构有关常见问题进行了系统梳理，并分析导致安全事故隐患的原因。

一、水库金属结构简述

1.导输系统

库水导输系统，是指水库泄洪、发电、灌溉、供水等输水通道，主要包括布置在泄洪建筑物中的泄洪洞或泄洪涵管、布置在发电建筑物中的承压发电洞或承压发电涵管、布置在输水建筑物中的输水灌溉洞或输水灌溉涵管、布置在供水建筑物中的供水洞或供水涵管等。上述系统常见结构有浆砌石结构、钢筋混凝土结构、树脂结构及钢管结构。

2.库水挡泄系统

库水挡泄系统，是指控制库水放、泄的专用设施，主要包括事故闸门、检修闸门、工作闸门、进口拦污栅等。闸门结构形式多为平板闸门、弧形闸门；进口拦污栅结构形式多采用铸铁铸造、钢质锻压、钢材焊接而成的网状结构。

3.启闭系统

启闭系统，是指闸门、拦物栅所用的专用提放动力设施，主要包括固定式卷扬机、螺杆式启闭机、液压式启闭机、移动式启闭机等；按动力来源不同分为电动机启动式、柴油机或汽油机启动式、人力手摇启动式等；动力机械启动式多用于大型闸门启闭，人力手摇启动式仅限于小型闸门。

4.附属系统

除上述设备设施外，水库金属结构还包括固定在混凝土建筑物上的铆（嵌）件、移动电源、涵管充水平压系统、配电等附属系统，主要为上述系统提供配套服务。

二、常见安全隐患

水库金属结构存在的常见问题包括金属结构腐蚀、气蚀、变形、磨损、位移及焊接质量低下等。当水库遭遇洪水威胁时，金属结构如不能按设计要求正常启动，贻误水库泄洪时机，将使水库承受超标准来水压力，导致水库垮坝失事。

1.设计问题

主要包括4方面：一是水库金属结构设计条件与其使用条件不同；二

是金属结构设计强度、刚度和稳定性未经过验算；三是设计单位未对启闭机的启闭能力进行复核；四是设计单位未对压力钢管强度、抗外压稳定性进行验算。无论何种原因，任何一项设计考虑不周都将为工程运行埋下隐患。

2.固定部分问题

主要存在4方面问题：一是压力钢管壁出现裂纹或破裂漏水，减震镇墩及闸门支墩出现明显沉降、水平位移或转动，超过管道伸缩节的调解能力；二是闸门槽出现过大的不均匀沉降或扭曲变形，闸门无法正常启闭；三是连接构件的螺栓等埋件遭到破坏或支撑体系松动，影响金属结构整体失稳；四是通气孔（井）通气不畅，产生气蚀，破坏混凝土建筑物。

3.承重部分问题

主要存在3方面问题：一是钢闸门的承重构件和压力钢管管壁气蚀、腐蚀、磨损；二是钢闸门的承重构件产生超过允许的变形、裂缝或断裂；三是闸门面板、主横梁、纵梁、支臂等构件发生弯曲、扭转、剪切、轴向拉压等组合变形。

4.闸门门体问题

主要存在5方面问题：一是闸门焊缝局部存在少量飞溅物、焊瘤等外观缺陷；二是门叶受到外力撞击造成局部变形；三是闸门启门时，门体发生上下游方向的倾斜或左右方向的倾斜造成门体变位；四是门叶长期受外界空气侵蚀形成大面积锈蚀，门叶局部损坏；五是闸门止水失效，严重漏水或渗水，久而久之造成闸门受力不平衡。

5.行走部分问题

主要存在8方面问题：一是闸门导轮锈蚀转动不灵活或不转动；二是滚轮锈死卡阻，导致金属结构运转不畅；三是弧形闸门支铰老化、磨损严重，承重螺母与推力轴承磨损，导致闸门启闭不灵活；四是螺杆式闸门启闭机无限位器，螺杆出现弯曲；五是卷扬式启闭机机电设备老化、齿轮啮合不良、钢丝绳锈蚀断丝、制动带磨损减薄等，导致闸门正常启动受限；六是液压启闭系统锈蚀，导致油封破损、液压系统漏油，影响闸门启闭；七是钢闸门的启闭装置、或压力钢管进水口的快速闸阀或事故闸阀的操作装置损坏，不能正常工作；八是闸门运行过程中，由于止水橡皮与止水座板摩擦引起闸门剧烈抖动和爬行现象，影响闸门正常启闭。

6.栅体部分问题

主要存在3方面问题：一是拦污栅部分栅条变形、断裂、缺条；二是栅体反向滑块磨损，局部锈蚀；三是栅体表面、吊耳和水下部位钢丝绳有锈斑、锈包和锈皮现象，造成栅体功能失效，大型异物穿越进洞，对其他金属构筑物构成威胁。

7.附属系统问题

主要存在4方面问题：一是水库未配置柴油（汽油）发电机等备用电源，或配置的备用电源缺少蓄电池，不能做到随用随启动，或备用电源未与溢洪道闸门启闭机连接；二是启闭机附属系统缺少负荷限制装置，存在安全隐患；三是供电线路及电气控制线路布置紊乱，部分护线套管锈蚀；四是涵管充水平压系统各阀件及配套附属零件锈损，各阀件功能运用灵敏度降低、水封漏水，不能正常工作等。

三、原因分析

1.设计存在缺欠

设计单位设计工作量大、任务繁重，设计细节顾及不够，导致设计工作粗糙；设计人员工作经验不足，水库基本资料不清，对工程特性不了解，导致设计成果脱离水库工程实际；水库工程建设单位提供的工程基本资料不准确，或水库金属结构进行除险加固时，原有结构及几何尺寸已多次修改，设计单位仍然按照水库工程建设时的资料进行设计，导致设计成果偏离现状实际。

2.管理工作不到位

管理单位在对水库管理过程中，注重水库大坝、溢洪道等工程管理，忽视水库金属结构管理，未制订水库金属结构管理制度，制订的操作规程缺少可操作性，或操作规程缺少操作流程，致使操作出现失误，严重损坏水库金属结构，或酿成重大安全事故。

3.维修养护不及时

管理人员未制订水库金属结构维修养护计划，即使制订维修养护计划，其维修养护技术人员、维修养护项目、维修养护内容、维修养护频次、维修养护部位，不满足规范要求，或缺乏可操作性，且未进行深层次养护处理，导致水库金属结构维修养护工作不及时、不到位，使水库金属结构丧失了原有功能。

四、应对措施

1.严格执行国家有关法律法规

国家颁布了很多有关水库金属结构设计、日常巡视检查、安全检测、维修养护等方面的法律法规和技术标准，水库金属结构具体管理者应严格执行这些法律法规、规程规范和技术标准，有效开展水库金属结构安全管理工作；设计单位应严格按照国家有关规范对金属结构进行验算和设计；制造、安装单位应按照设计单位提出的各项指标，严格生产和安装工序，避免出现质量事故，排除安全隐患。管理过程中，管理责任人以法律法规、规程规范和技术标准为准绳，规范管理行为，提高管理水平和管理质量，确保水库金属结构运行安全。

2.健全维修养护规章制度

水库管理单位应建立健全安全生产责任制度，安全生产规章制度，安全检查、巡查制度，维修养护制，闸门操作制度，金属结构操作规程等。在规章制度中细化主要金属结构设备操作流程，明确金属结构管理责任人，将关键规章制度上墙明示。用规章制度约束人、管理人、警戒人，实现水库金属结构事故有效责任追究。 3.落实安全管理责任制

为便于金属结构安全管理，管理单位应落实水库金属结构安全管理、维修养护责任制。根据水库金属结构区域位置、使用性质及重要性，划分为若干个管理责任区，并把每个责任区设定若干个安全管理岗位，每个岗位分配给相应的管理人员，每位管理人员设定若干个准确的安全管理单元，按照每位管理人员的目标任务要求，开展维修养护等日常管理工作，确保每个管理单元安全运行。

4.强化日常检查工作

水库金属结构出现任何安全事故都会有“苗头”出现，这些“苗头”能通过定期、不定期的日常巡视检查及时发现并得到处理，防患于未然。

具体操作为：将水库金属结构分为若干个日常巡视检查点，每个日常巡视检查点有相应的管理技术人员负责；在制定水库金属结构日常巡视检查制度时，明确日常巡视检查、年度巡视检查和特别巡视检查的时间、部位、内容和方法，固定巡视检查顺序和路线；重点对闸门变形、裂纹、脱焊、锈蚀及损坏现象，门槽卡堵、气蚀等情况，启闭灵活情况，开度指示器清晰、准确情况，止水设施完好情况，吊点结构牢固情况，栏杆、螺杆锈蚀、裂缝、弯曲情况，钢丝绳或节链锈蚀、断丝等现象，启闭机工作制动、限位设备的准确及有效情况，电源、传动、润滑等系统正常情况，备用电源及手动启闭可靠等情况进行检查。通过及时有效地巡视检查工作，将问题消灭在萌芽状态，确保水库金属结构始终处于健康状态。

5.实时做好维修养护工作

水库金属结构运行是否安全与正常维修养护工作分不开，金属结构维修养护工作要落实到具体的每个环节中。应依据“养重于修、修重于抢”的原则，坚持“日清洁、周擦拭、月保养、季调试”维修养护工作方式，对易损易耗部件定期更换，加强对水库金属结构应力、变形等构件的异常情况观察，按规定开展金属结构安全检测工作，通过开展规范、及时、到位的维修养护工作，使水库金属保持在良好的运行状态，避免积少成多、积病致险，造成安全事故。

6.开展检查评比活动

为有效检查维修养护效果，依据清洁、紧固、调整、润滑等金属结构维修养护要素及工作记录、工作纪律等内容，分别在考核评比标准中赋予一定分值，按照“每日责任人自查、每周班组检查、每月主管科室巡查、每季管理局评比小组评定、每年管理局考核”的内容和频次，进行考核评比，对每分赋值，纳入绩效管理，计入档案，并作为年终评奖、职称评聘、职务晋升的重要依据。

7.有效实施责任追究

按照 《中华人民共和国安全生产法》第十四条规定：“国家实行生产安全事故责任追究制度，依照本法和有关法律、法规的规定，追究生产安全事故责任人员的法律责任。”水库金属结构直接涉及水库工程安全，有关管理人员在水库金属结构管理中因责任心不强、漠视安全、操作失误、未按规定进行维修养护等造成的安全事故，均应受到责任追究，或按管理单位有关规定进行处罚，或按法律相关规定受到法律制裁。追究是手段，警戒是目的，避免日后类似事故不再发生才是最终目标。

［1］中华人民共和国水利部，中华人民共和国国家统计局.第一次全国水利普查公报［R］.2013.

责任编辑 安天杭

Potential risks w ith reservoir metal structures and solutions

Zhai Weifeng，Wang Wenyi

Metal structures of reservoir mainly include gate，headstock gear，trashrack and steel pipe for water conveyance.These structures are closely related to safe operation of reservoir and have direct impact on flood discharge and dam safety if problems are not addressed timely with effective measures.An introduction is made on common problems with metal structures and risks associated with safety in accordance with data of operation and management of reservoir project.Reasons of both subjective and objective are examined combining with measures for solving the problems.

reservoir metal structures；potential risk；reason analysis；solution

TV697

B

1000-1123（2016）14-0048-02

2016-04-12

翟伟锋，研究生。