黎明水闸工程安全现状及改造措施研究

第２３卷第２期　２０１１年６月　浙江水利水电专科学校学报　Ｊ．Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｗａｔ．Ｃｏｎｓ＆Ｈｙｄｒ．Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖｏ　Ｊ．２３　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２０１１　黎明水闸工程安全现状及改造措施研究　李西宗，包玲玲，陈　俊　（浙江省温州市温瑞塘河水系管理处，浙江温州３２５０００）　摘要：黎明水闸工程本身存在着设计标准不满足要求，经过４０余年运行，许多工程部位老化严重，已出现局部混　凝土胀裂，钢筋裸露并锈蚀，混凝土多处严重胀裂，钢筋裸露并严重锈蚀等许多１＂３题，结构安全性存在诸多隐患．针　对上述存在的问题，建议采取重新设置水闸消能防冲设施、更换闸门、加固启闭机房主梁等措施．　关键词：水闸；安全；混凝土；钢筋　中图分类号：ＴＶ６６　文献标志码：Ａ　文章编号：１００８—５３６Ｘ（２０１１）０２—００１９．０３　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｌｉｍｉｎｇ　Ｓｌｕｉｃｅ　Ｌ１　Ｘｉ—ｚｏｎｇ，ＢＡＯ　Ｌｉｎｇ—ｌｉｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｊｕｎ　（Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｏｆ　Ｗｅｎ—ｒｕｉ—ｔａｎｇ　Ｒｉｖｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ，Ｗｅｎｚｈｏｕ　３２５０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｍｉｎｇ　Ｓｌｕｉｃｅ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｐｕｔ　ｉｎｔｏ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｏｖｅｒ　４０　ｙｅａｒｓ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｌｕｉｃｅ　ｃａｎ’ｔ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｒｅ—　ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｆｌｏｏｄ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ａｆｔｅｒ　４０　ｙｅａｒｓ’ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｍａｎｙ　ｐａｄｓ　ａｇｅｄ　ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｒａｃｋｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘ—　ｐｏｓｅｄ　ａｎｄ　ｅｒｏｄｅｄ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｓｔｅｅｌ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｉｎ　ｈｉｄｄｅｎ　ｄａｎｇｅｒ　ｉｎ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｎｌｅｎ—　ｔｉｏｎｅｄ　ａｂｏｖｅ，ｓｏｍｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｗａｙｓ，ｆｏｒ　ｉｎｓｔａｎｃｅ，ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｌｕｉｃｅ，ｔｈｅ　ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇａｔｅ，ｔｈｅ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｅａｄｓｔｏｃｋ　ｇｅａｒ，ｅｒｅ．　Ｋｅｙ　ＷＯｒｄｓ：ｓｌｕｉｃｅ；ｓａｆｅｔｙ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｓｔｅｅｌ　１　工程概况　黎明水闸位于温州市鹿城区黎明街道上陡门　８０＃　村．为中型水闸，该闸和蒲州水闸、状元水闸联合担　负着上游１．３３×１０　ｈａ农田的排涝任务．　黎明水闸建成于１９６２年１月，闸的基础为　岩基，底高程为１．０　ｍ，十年一遇最大过闸设计　下游　面图　（ａ１　面图　上游　面幽　流量１４８　１ＴＩ　／ｓ．黎明水闸共５孔，每孔净宽３　ｍ，　总净宽１５　Ｉｌｌ，闸顶高程５．０　Ｉｌｌ，闸室为胸墙式结　构，闸孔型式为胸墙孔口型；闸墩宽１．２　ｍ，墩顶　高程为５．２５　ｍ，闸墩材料为８０＃水泥砂浆砌块　石．闸门为直升式钢筋混凝土平板闸门；采用螺　杆式启闭机，型号为ＣＤＳ３０型，启门力３０　ｔ．该闸　还配备有２４　ｋＷ的自备发电机组；变压器容量为　５０　ｋＶＡ，制造时间为１９９６年ｌ１月．该工程的布　置图见图１．　收稿日期：２０１１－０５—２３　作者简介：李西宗（１９７３一），男，浙江永嘉人，工程师．主要从事　水利工程建设与管理工作．　图１黎明水闸布置图　２０　浙江水利水电专科学校学报　２．４．２机电设备　第２３卷　２　水闸工程安全方面存在的问题　２．１　设计标准　主变运行至今已有１２年，其外壳局部有轻微　锈蚀，外壳的底板部分和安装用的槽钢锈蚀严重．　备用电源：闸站配有备用柴油发电机一台，由于闸　站供电较稳定，近５年来备用电源很少使用，但未　确保闸门在停电的情况下能正常启闭，管理人员每　半个月对柴油发电机进行一次空载试运行，并做记　一城市防洪规划要求标准堤挡潮标准为１００年　遇，内河排涝标准为５Ｏ年一遇…．黎明水闸目前　闸门顶高程为５．０　ｍ，低于外江校核高潮位５．３５　ｍ．　因此黎明水闸实际防洪挡潮标准不能满足现行规　划要求．　２．２　闸下存在冲刷的安全隐患　由于历史原因，水闸基础处理较简单，未专门　设置消力池，而是直接利用原有岩石基面以及下游　河道去消能．当水闸下泄大流量洪水时，消能不充　分，高速水流造成闸下严重冲刷，并威胁码头运输　船只的安全．　２．３工程的许多部位老化严重，局部严重损坏　２．３．１　闸门　各孔闸门混凝土局部砂浆剥落、石子裸露．局　部混凝土胀裂，钢筋裸露并锈蚀．钢筋保护层厚度　平均值为２４．４～２５．６　ｍｍ，不满足现行规范要求．钢　筋基本处于微蚀状态，局部处于全面锈蚀状态．　２．３．２工作桥桥梁　启闭机大梁混凝土碳化严重，碳化深度为１．０　～４５．０　ｍｍ，部分混凝土碳化严重，混凝土碳化深度　已经超过实际钢筋保护层厚度值，混凝土严重胀　裂，钢筋裸露并严重锈蚀．３＃孔下游侧启闭机大梁　混凝土强度为２４．７　ＭＰａ，不满足现行规范强度　２５　ＭＰａ的要求．钢筋保护层厚度平均值为２０．２～　２９．５　ｍｍ，不满足现行规范要求．　２．３．３工作桥　各孔工作桥混凝土桥板表面局部砂浆剥落．２＃　孔与３＃；ｆＬ桥板连接处、３＃￣ｆＬ与４＃：ｆＬ连接处各有１条　严重裂缝，缝宽约０．５～０．８　ｍｍ，裂缝横贯桥板且　上下贯穿，对工作桥的安全将产生严重影响．工作　桥桥板混凝土强度为２０．８～２１．７　ＭＰａ，不满足现行　规范要求．钢筋保护层厚平均值为２５．６～２５．９　ｍｍ，　不满足现行规范要求．　２．４机电设备和金属结构存在的问题　２．４．１启闭机　五台启闭机的开度显示装置均损坏．　闸门金属结构．闸门金属结构总体状况良好，　但１＃～５＃闸门顶止水压板和固定螺栓、螺母均有锈　蚀，５＃闸门较重，５＃闸门吊耳和连接螺栓有表面　浮锈．　录．目前发电机运行状况良好，运行时噪声值为　９６．５　ｄＢ．噪声值超过劳动部门公布并实施的《工业　企业噪声卫生标准》中对工作场所的噪声要求　Ｊ．　工作闸门为钢筋混凝土平面闸门，闸门尺寸为　３．０　ｍ　ｘ４．０　ｒｎ（宽Ｘ高），闸门分为４块，每块高１　ｍ，　闸门面板配了　＠１５的钢筋．闸门的侧水封为“Ｐ”　型橡皮水封，底水封为平型橡皮水封．启吊设备采用　５台ＣＤＳ３０型螺杆式启闭机，启闭力为３００　ｋＮ．闸门　的结构计算采用平面体系，即按一般结构力学分析　和容许应力法进行计算．水位组合：外江１００年一遇　高潮位５．３５　ｍ，内河为正常水位２．９２　ｍ．通过对闸　门面板的计算可知，闸门面板配筋满足要求，闸门　可以自重闭门，原启闭机容量满足要求．然而经过　４０多年的运行，闸门混凝土局部砂浆剥落石子裸　露，局部混凝土胀裂，钢筋裸露并锈蚀．按照《水利　水电工程金属结构报废标准》，已经满足了报废更　换的条件．　２．５启闭机房大梁　经计算，按现行规范对原设计成果梁系截面尺　寸下大梁的配筋进行复核计算．主梁钢筋能满足抗　弯要求，但考虑到结构的腐蚀、变形、裂纹、损伤以　及多年运行时的变更情况，其安全余度偏小，经现　场检测发现启闭机大梁混凝土碳化严重，混凝土多　处严重胀裂，钢筋裸露并严重锈蚀．其结构安全性　还是存在隐患．　３　工程对策研究　（１）黎明水闸实际防洪挡潮标准不能满足现　行规划要求．其挡潮要求由下游的黎明新闸来　完成．　（２）当水闸下泄大流量洪水时，造成闸下冲刷　严重．因此，在对水闸进行除险加固时，应考虑对水　闸重新设置消能防冲设施，改善其运行条件．　（３）现有的闸门系钢筋混凝土平面闸门，闸门　的顶高程不满足现行城市防洪规划的挡潮高度．虽　然闸门的面板配筋和启闭机的容量能满足要求，但　第２期　李西宗等：黎明水闸工程安全现状及改造措施研究　２１　经过４０多年的运行，闸门混凝土局部砂浆剥落石　子裸露，局部混凝土胀裂，钢筋裸露并锈蚀．建议按　４　结　论　总体来看，水闸闸室整体稳定，结构基本可靠，　机电设备运行基本正常，防洪排涝能力基本能满足　规划要求，但部分结构存在老化等问题．根据工程　的实际情况，建议对上部结构以及消能设施进行　改造．　参考文献：　［１］　长江水利委员会长江勘测规划设计研究院ＳＬ２５２—２０００水利　水电工程等级划分及洪水标准［Ｓ］．北京：中围水利水电出版　利：，２０００．　照《水利水电工程金属结构报废标准》，建议在条件　允许的情况下对其进行更换　．　（４）启闭机房主梁虽然能满足抗弯要求，但考　虑到结构的腐蚀、变形、裂纹、损伤以及多年运行时　的变更情况，其安全余度偏小，经现场检测发现启　闭机大梁混凝土碳化严重，混凝土多处严重胀裂，　钢筋裸露并严重锈蚀，其结构安全性还是存在隐　患．建议进行加固处理．　（５）经现场检测，工作桥桥梁、排架柱、排架柱　间联系梁、翼墙、护坡、启闭机控制房墙体等混凝土　［２］　卫生部／国家劳动总局．工业企业噪声卫生标准［Ｓ／ＯＬ］　［２０１　１—０４一Ｏ５］．］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｅｏｐｌｅ．ｃｏｉｎ．ｃｎ／ｉｔｅｍ／ｆｌｆｇｋ／ｇｗ－　ｙｆｇ／１９７９／４０７１０６１９７９０１．ｈｔｍ１．　结构老化严重，钢筋保护层厚度不足，多处混凝土　严重胀裂、破损严重，钢筋裸露并锈蚀严重，已危及　水闸安全运行．从工程安全角度出发，建议进行这　些部位的改造．　［３］　水利部水工金属结构安全监测中心．ＳＬ２２６—９８水利水电１　程金属结构报废标准［Ｓ］．北京：中国水利水电出版社，１９９９．　卜”—卜”—・卜－－—　一“—卜”—卜”—卜”　一～—１一“—■一”—卜“—－一”—＋ｒ”—－卜“＋“＋”—卜“—－卜”—－卜”＋”＋”＋”——卜”—卜．．＋”＋”＋“＋”—卜“＋”＋”—斗一“—＋＿”—卜”＋“十”—　“—卜”—　”＋“＋“＋”—卜”＋”＋”＋・　（上接第１８页补白）　三是因地制宜，切实可行．开展水量分配工作，要紧密结合流域和区域实际，其中用水总量控制指标分解　工作中，要将严格水资源管理作为促进经济增长方式转型的重要抓手，强化水资源管理的社会调控职能，发　挥总量控制对于规范水资源开发利用行为的宏观调控作用，同时也要尊重不同区域水资源开发利用的现状　和发展需求，履行水资源管理的公共服务职能，发挥水资源对于民生和发展的保障作用；在江河水量分配工　作中，要特别注意不同流域和区域的差别，防止一刀切，特别是南方丰水地区和北方缺水地区、地表水为主地　区和地下水为主地区，要体现水资源差别对于江河水量分配要求上的差异．水量分配在技术上要科学合理，　不断提高其可行性和可操作性，使水量分配方案能够在后期管理实践中得到有效落实，为实行最严格的水资　源制度提供基础性支撑．　四是多方参与，民主决策．水量分配工作涉及多方和多元利益的界定和协调，必须在科学论证的基础上，　建立起民主协商和行政决策相结合的协调机制．在方案制订过程中要进行多方案比选，广泛听取各方意见，　在民主协商、综合平衡的基础上，提出综合多方利益诉求的技术方案．在水量分配协调和协商过程中，要把握　两方面重点：一是规范化的协调协商机制和程序的确立，包括协调协商的环节、主体、内容及其具体的程序，　领导小组办公室要积极参与和指导，流域机构要在协调和协商过程中发挥重要作用；二是推进信息公开和信　息对称，以便协调和协商在公开的平台上进行．　五是集中力量，加快进度．水量分配是实行最严格水资源管理制度的一项重要基础性工作，直接关系到　用水总量控制制度的建立，因此要妥善处理好紧迫性和可能性之间的关系，集中力量，聚精会神，加快工作进　度．同时，进一步细化需要分配江河流域的摸底工作，确定河流数量与具体名录，制定跨省江河水量分配工作　的总体方案，并适时启动第二批河流的水量分配工作，争取用３—５年左右的时间基本完成全国主要跨省江　河的水量分配工作，为“十二五”、“十三五”乃至未来较长一个时期内实行最严格水资源管理制度奠定坚实　基础．　会议还研讨了水量分配技术大纲．水利部有关司局、直属单位及各流域机构相关负责人出席会议．　摘自水利部网