关于病险水闸水工结构安全评价分析

王娟

摘    要：根据SL 214—2015《水闸安全评价导则》和《水闸安全鉴定管理办法》（水建管【2008】214号）要求，水闸首次安全鉴定应在竣工验收后5年内进行，以后应每隔10年进行1次全面安全鉴定。运行中遭遇超标准洪水、强烈地震、增水高度超过校核潮位的风暴潮、工程发生重大事故后，应及时进行安全检查，如出现影响安全的异常现象的，应及时进行安全鉴定[1]。本文主要以南周庄闸为例对该闸进行简单的安全评价分析。

关键词：病险水闸;安全检测;复核计算

1  引言

南周庄闸自建成后一直没有进行过安全鉴定，在运行过程中出现了许多问题，已影响到水闸正常运行，为使工程安全运行，发挥其应有作用，应及时对该病险水闸进行安全评价分析。

经现场检测，南周庄闸混凝土建筑物质量评定为B级，局部存在缺陷。

安全评价主要重点复核水闸的防洪标准（闸顶高程、水闸过流能力）、渗流安全、结构安全（闸室抗滑稳定、闸室地基应力、主要结构配筋等）、抗震安全等。

2  工程概况

南周庄闸位于蓟州区侯家营乡南周庄村西，泃河左堤上，主要功能为汛期防洪、排涝，非汛期引水灌溉。压力涵洞式结构，3孔，闸门尺寸为2.5m×2.5m，底板高程5.0m，设计流量150m3/s，校核流量180m3/s。

南周庄闸1956年春动工，1957年春竣工，历时1年，参加民工1200人。1958年至1964年，以及上世纪90年代，曾利用该闸向青甸洼分洪。1973年春，把原木制闸板更换为水泥闸板，水泥闸板破损后，将其更换为钢闸门。钢闸门为红旗庄闸除险加固更换下的闸门，用于本工程，由于更换的钢闸门尺寸偏小，而且止水设于闸门上游侧，导致工程运行期间，漏水严重，不能正常使用。此外，启闭机排架修建于1957年，原设计承载力标准较低，钢闸门启闭时排架有明显震动摇晃，鉴于南周庄闸存在的诸多问题，该闸于2015年进行更新改造。

3  工程现状及主要问题

3.1  上下游左右岸护底、护坡

2015年更新改造工程中对原浆砌块石护底、护坡局部翻修。通过现场目测、照像、简单量测等方式对结构外观质量进行检查发现，本工程现状浆砌石护坡局部出现开裂现象，勾缝砂浆剥落，缝中长满杂草。

3.2  闸墩及门槽

2015年更新改造工程中配合金结凿除重建闸门槽、底槛，凿除局部闸墩、与新建门槽位置冲突的支撑梁，然后加高局部闸墩并新建支撑梁。通过现场目测、照像、简单量测等方式对混凝土结构外观质量进行检查，混凝土结构无明显缺陷。

3.3  水闸涵洞及底板

2015年更新改造工程中对闸室、穿堤涵洞等结构进行了缺陷处理。通过现场目测、照像、简单量测等方式对混凝土结构外观质量进行检查，发现上游涵洞底板表面砂浆层多处纵横向开裂、起鼓;水闸底板无明显缺陷。

3.4 翼墙与铺盖

2015年更新改造工程中对翼墙及铺盖混凝土进行了缺陷处理。通过现场目测、照像、简单量测等方式对混凝土结构外观质量进行检查，发现右岸翼墙下部防腐涂层大面积脱落。

4  安全检测分析与质量评价

混凝土质量检测项目主要包括：

（1）混凝土外观质量与缺陷检测（分布情况检查和量测）;（2）混凝土碳化深度检测（酚酞试剂测定法）;（3）混凝土抗压强度检测（回弹法）;（4）钢筋位置及混凝土保护层厚度检测（电磁感应法）。

通过现场检测得出以下结论：

通过混凝土建筑物质量安全鉴定检测，按照SL 214—2015《水闸安全评价导则》中的相关要求，对南周庄闸混凝土建筑物质量进行评价，评价等级为B级。根据检测结论，应对南周庄闸相关缺陷部位进行维修，以确保工程的安全良好运行。

5  水闸安全复核分析

5.1  防洪标准复核

（1）洪水标准复核。根据河道两岸堤防保护范围、保护对象及区域防洪标准，按照SL 252—2017《水利水电工程等级划分及洪水标准》、GB 50286—2013《堤防工程设计规范》及防洪规划总体安排。南周庄闸设计流量为150m3/s，工程等別为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级[2]。南周庄闸是泃河左堤上的穿堤建筑物，根据防护区范围的重要程度，泃河堤防级别为3级，南周庄闸属于泃河左岸穿堤建筑物，因此确定穿堤涵洞、闸室级别为3级，其余建筑物级别为4级[3]。

按20年一遇洪水标准设计，流量150m3/s，闸上水位11.6m，闸下水位11.3m;挡水时最高水位11.6m，下游无水。

（2）闸顶和闸门顶高程复核。计算最大闸顶高程为12.35m，原设计闸顶高程及堤顶高程为12.5m，高程满足规范要求。

（3）过流能力复核。南周庄闸设计过流量150m3/s，闸上设计水位11.6m，闸下设计水位11.3m，上下游水位差取0.3m。经计算，在设计洪水工况下，泄流量满足要求。

（4）防洪标准复核分级。通过计算得出，洪水标准满足现行规范及近期规划要求，在该洪水标准下，水闸的闸顶超高及过流能力均满足规范要求，防洪标准复核评级为A级。

5.2  渗流安全

（1）计算方法。本次渗流计算按《水闸设计规范》附录C推荐公式，采用改进阻力系数法计算[4]。

（2）计算工况。最高挡水工况：闸上水位11.6m，闸下无水。

（3）计算结果与分析。经计算，在最高挡水工况下，该闸水平渗流坡降计算值为0.17，出口渗流坡降计算值为0.38。查阅相关地勘资料，根据SL 265—2016《水闸设计规范》表6.0.4，水平段允许渗流坡降值[J]=0.30;出口段允许渗流坡降值[J]=0.60。由表2.2-3可知，闸室水平段及出口段均满足渗透要求，水闸运行正常，渗流安全评定为A级。

5.3  结构安全及抗震安全

（1）闸室稳定复核计算。根据设计工况、校核工况及地震工况分别对应的水位资料及荷载组合分别进行计算，各工况下抗滑稳定安全系均满足规范要求，基底应力及不均匀系数均满足规范要求。因此，闸室稳定安全评级为A级，抗震安全评级为A级。

（2）消能防冲安全复核。南周庄闸消能防冲型式采用消能墩，由现状运行情况来看，河道冲刷程度较轻，水闸运行良好，消能防冲型式基本满足工程要求，消能防冲安全性分级为A级。

（3）结构配筋复核。根据收集到的原闸竣工图资料，对闸墩配筋进行计算，配筋计算采用《水工钢筋混凝土结构设计规范》相关公式进行计算[5]。根据配筋计算结果，该闸主要结构配筋满足现行规范要求。结构安全复核综合评定为A级。

（4）结构安全复核分级。由计算结果来看，各项计算结果均满足规范要求，水闸运行正常，各单项评价指标均为A级，故水闸结构安全复核综合评定为A级。

6  水闸安全管理评价

本工程管理范围明确，技术人员满足管理要求，运行管理现委托蓟州区代为管理。安全管理制度完备，水闸控制运用计划满足相关标准要求。建筑物及设备均按时维护，能安全运行，管理设施较完善。

7  结语

经现场检测及复核计算，南周庄闸部分指标未达到设计标准，鉴于南周庄闸的重要性，为保证工程安全，应对存在问题的部位进行维修，从而消除安全隐患，同时在非汛期充分发挥工程应有的效益，为当地经济发展创造条件。

参考文献：

[1] SL 214—2015.水闸安全评价导则[S].

[2] SL 252—2017.水利水电工程等级划分及洪水标准[S].

[3] GB 50286—2013.堤防工程设计规范[S].

[4] SL 265—2016.水闸设计规范[S].

[5] SL 191-—2008.水工钢筋混凝土结构设计规范[S].