某水闸安全评价

1某水闸工程特性表序号 指标名称 单位 原设计 本次复核 备注一 水文 1 闸址以上流域面积 km2 575 575 2 特征水位 校核洪水位 m 33.3 40.42 设计洪水位 m 32.9 39.38 正常挡水位 m 35.12 校核洪水位相应下游水位 m 39.37 设计洪水位相应下游水位 m 32.92 正常挡水位相应下游水位 m 32.66 3 计算洪水 设计下泄流量 m3/s 1577 校核下泄流量 m3/s 1966 二 主要建筑物及其参数 1 闸轴线长度 m 105 2 泄洪闸 2.1 溢流堰 堰型 折线型实用堰 堰顶高程 m 32.92 堰高 m 3.52 溢流堰长 m 51.2 闸门型式 自动翻板闸门 启闭型式 水力自动 孔数 孔 11 单孔净宽 m 3.8/4 总净宽 m 43.4 门顶高程 m 35.12 2.2 冲砂闸 底板高程 m 29.8 闸段长 m 9.3 孔数 孔 2 闸门型式 平板钢闸门 启闭型式 启闭机启闭 2续某水闸工程特性表序号 指标名称 单位 原设计 本次复核总净宽 m 5 2.3 消力池 无 2.4 护坦 长度 m 4 底板厚 m 1.3 2.5 人行桥 桥面高程 m 35.42 桥面宽度 m 1.1 3 拦河土堤 堤段长 m 30.7 堤顶高程 m 29.3 最大堤高 m 6.8 堤体结构 夯土结构4 船闸 闸室净宽 m 10底板高程 m 29.7 闸顶高程 m 35.84三 主要效益 1 灌溉面积 亩 1.3 1.93 万 2 防洪面积 亩 3.20 万 3 保护人口 人 3.6 万 4 供水 人 2.3 万 11 安全综合评价1.1 鉴定工作概况1.1.1 工作安排和进度某水闸工程安全评价工作主要由某省水利水电科学研究所完成，内容包括工程现状调查分析、现场安全检测、工程复核计算分析等。安全评价报告于 2008 年 11月 30 日开始编写，12 月 28 日基本完成。其中，志溪河水利工程管理处编写了工程现状调查分析报告并于 11 月 12 日提交初稿；*市水利水电勘测设计院对某水闸进行了工程地质勘察，并于 12 月 17 日提交工程地质勘探报告；中南大学土木工程检测中心对某水闸工程的砼及金属结构进行了检测，并于 12 月 10 日提供了检测报告。1.1.2 提供的成果报告本次安全评价工作提供的成果报告有：某水闸安全评价、工程现状调查分析、现场安全检测、工程复核计算分析等。本次安全评价基本情况见表 1.1-1。表 1.1-1 本次安全评价基本情况表现状调查 现场安全检测 工程复核计算成果名称 单位名称 日期成果名称 单位名称 日期成果名称单位名称 日期现状调查报告志溪河水利工程管理处08.11.12地勘报告*市水利水电勘测设计院 08.12.17工程复核计算分析报告某省水利水电科学研究所08.12.砼及金属结构检测报告中南大学土木工程检测中心 08.12.101.2 工程概况1.2.1 地理位置某闸位于*市赫山区会龙山街道办事处某村，处于永申垸与北峰山垸防洪大堤之间，是资江一级支流志溪河上的一处大（）型水闸。水闸距谢林港集镇2.5km，距*市市区 7km，某水闸闸址控制流域集雨面积 575km2，多年平均降雨量21469.5mm，闸址上游河道干流长 56.78km，河床坡降较小，平均 1.8。1.2.2 主要工程效益水闸原设计主要功能以通航为主，兼顾防洪、灌溉等。原设计灌溉面积 1.3 万亩。二十世纪八十年代以后，随着公路、铁路交通的发展，通航功能逐步丧失，水闸的主要功能转变为以灌溉为主，兼顾防洪、城镇供水等。目前水闸灌溉面积为 1.93 万亩，其中提灌面积 0.73 万亩，自流灌溉面积为1.2 万亩,防洪保护面积 3.2 万亩，保护人口 3.6 万人；城镇供水人口 2.3 万人。1.2.3 工程的主要建筑物及其特性参数水闸枢纽工程主要由拦河土堤、泄洪闸（含泄洪冲砂闸） 、船闸等建筑物组成。水闸轴线总长 105m。具体详见志溪河某水闸工程平面布置图。1）泄洪闸段泄洪闸全长 60.5m，包括 11 孔泄洪闸及 2 孔泄洪冲砂闸，闸室总净宽 48.4m，其中有 3 孔泄洪闸闸室净宽 3.8m/孔，有 8 孔泄洪闸闸室净宽 4.0m/孔。泄洪水闸为折线型实用堰，堰体内部为三合土砌块石，外包 M7.5 水泥砂浆砌块石，欲称“金包银” 。堰顶高程32.92m，水闸底部高程29.4m，最大堰高3.52m，堰顶宽 3.5m，上游坡比 1:0.5，下游坡比 1:1。堰顶装有 11 扇钢筋砼四铰水力自动翻板闸门，闸门 1#-3#宽 3.8m，厚 0.04m，6#-11#闸门宽 4.0m，厚0.04m，高为 2.2m。闸门采用 P 型橡皮止水，闸门由预制钢筋砼板与工字钢大梁组装而成；闸墩为三合土砌块石结构，顺水流向长 3.2m，墩厚 1.0m，高 2.5m。水闸下游均未设消力池，但设有护坦，顺水流方向长 4m 左右。其中：底部三合土砌石厚度约 1m，上部砼 C20 护面厚度约 0.3m。水闸上部设有工作桥（兼有交通作用） ，总长 63m，交通桥为钢筋砼简支结构，桥面高程35.42m，桥面宽 1.1m，面板厚 0.30m。2）冲砂闸段冲砂闸段长 9.3m，闸室总净宽 5m。底板为钢筋砼，底板高程29.8m，顺水流向长 9.6m，厚 1.0m。闸门为平板钢闸门，结构尺寸为 2.83.0（宽高） ，采用10t 单吊点卷扬式启闭机启闭；闸墩上游端为砼结构下游端为浆砌块石结构，边墩厚 1.2m，中墩厚 1.9m。冲砂闸下游设有长 4m 的护坦，与泄洪闸下游护坦连成整体，其结构尺寸也与泄洪闸护坦相同。3）拦河土堤段3拦河土堤段位于水闸右端，堤身为夯土结构，长 30.7m，堤顶高程36.1m，堤基高程29.3 m，最大堤高 6.8m，堤顶宽 1.1m。拦河土堤上、下游边坡 1:1.5。4）船闸船闸位于水闸左岸，船闸侧墙为“金包银”结构，顶宽 1.75 m，底板为 M7.5浆砌石。目前已失去通航功能。船闸长 50m（顺水流向） ，闸室净宽 10m，上游进水闸宽 4m，船闸顶部高程35.84m，底板高程29.7m。1.2.4 原设计与施工情况1.2.4.1 工程建设审批情况1958 年 9 月，某水闸由湖南省交通厅批准修建。1.2.4.2 工程设计和施工情况简介1、某水闸建设情况简介某水闸由当时组建的益阳县志溪河工程指挥部组织技术力量进行设计。当时设计水闸由泄水闸、冲砂闸、拦河土堤、船闸组成。其中：泄水闸为 11 孔净宽 4m，冲砂闸为 2 孔净宽 3.8m，船闸闸室净宽 10m，闸体均为三合土砌石结构。受当时经济及历史条件的制约，工程建设未按基本建设程序进行，而是采用边设计、边施工、边调整的方式进行。设计质量也存在一定的问题，如：设计未进行水闸稳定和渗流稳定安全计算，也未进行闸下游消能防冲设计。采用水文系列不长，资料精度不高，至使设计洪水标准偏底，地质勘探不详等。2、某水闸施工情况简介某水闸的施工正值大跃进时期，受当时条件的影响，工程施工采用大兵团作战、日夜施工的方法：砌筑材料主要采用三合土（石灰、黄泥、砂子） ；当时只将闸基表层的淤泥、树根等清理后就直接在砂卵石基础上施工，清基不砌底。由于设计和施工均存在问题，某水闸在多年的运行过程中，存在着严重的工程安全隐患，其中闸体，闸基渗漏问题尤其突出。1.2.5 工程存在的问题某水闸是“大跃进”年代的产物，由于当时资金少，材料短缺，设计不尽合理，施工土法上马，造成先天不足。进入八十年代，航运效益逐渐衰减，交通部门对水闸进行维修加固的投入日益减少，致使工程年久失修。1991 年移交给水利部门后，虽然志溪河水利工程管理处针对水闸中出现的部分问题采取了一定的应急处理措施，但由于资金短缺，水闸存在的大部分病险隐患未得到彻底治理，因而未能从根本上4根除水闸的病险隐患，严重威胁着水闸的安全及水闸效益的发挥，目前某水闸处于控制运行状态。目前水闸存在的主要问题有：1、水闸泄洪能力不够；2、砼结构老化破损、裂缝严重,砌体结构受水流冲刷损毁严重；3、闸体、闸基渗漏严重；4、水闸下游河床及岸坡冲刷严重；5、上下游堤防高程低，洪水漫顶；6、水闸右岸挡水土堤高程偏低，洪水经常漫顶冲刷，对其稳定相当不利；7、启闭设备陈旧落后, 露天放置，锈蚀严重；8、砼闸门破损、钢闸门锈蚀严重，启闭困难；9、交通桥宽度小、高程低，尤其是汛期洪水漫顶，交通不便，已成危桥。52 工程现状的调查分析2.1 工程概况某闸位于*市赫山区会龙山街道办事处某村，处于永申垸与北峰山垸防洪大堤之间，是资江一级支流志溪河上的一处大（）型水闸。水闸距谢林港集镇2.5km，距*市市区 7km，某水闸闸址控制流域集雨面积 575km2，多年平均降雨量1469.5mm，闸址上游河道干流长 56.78km，河床坡降较小，平均 1.8。某水闸属于 1958 年整治志溪河航道的配套工程之一，该水闸于 1958 年 9 月动工，1959 年 12 月竣工投入使用。2.1.1 枢纽主要建筑及其特性参数水闸枢纽工程主要由拦河土堤、泄洪闸（含泄洪冲砂闸） 、船闸等建筑物组成。水闸轴线总长 105m。具体详见志溪河某水闸工程平面布置图。1）泄洪闸段泄洪闸全长 60.5m，包括 11 孔泄洪闸及 2 孔泄洪冲砂闸，闸室总净宽 48.4m，其中有 3 孔泄洪闸闸室净宽 3.8m/孔，有 8 孔泄洪闸闸室净宽 4.0m/孔。泄洪水闸为折线型实用堰，堰体内部为三合土砌块石，外包 M7.5 水泥砂浆砌块石，欲称“金包银” 。堰顶高程32.92m，水闸底部高程29.4m，最大堰高3.52m，堰顶宽 3.5m，上游坡比 1:0.5，下游坡比 1:1。堰顶装有 11 扇钢筋砼四铰水力自动翻板闸门，闸门 1#-3#宽 3.8m，厚 0.04m，6#-11#闸门宽 4.0m，厚0.04m，高为 2.2m。闸门采用 P 型橡皮止水，闸门由预制钢筋砼板与工字钢大梁组装而成；闸墩为三合土砌块石结构，顺水流向长 3.2m，墩厚 1.0m，高 2.5m。水闸下游均未设消力池，但设有护坦，顺水流方向长 4m 左右。其中：底部三合土砌石厚度约 1m，上部砼 C20 护面厚度约 0.3m。水闸上部设有工作桥（兼有交通作用） ，总长 63m，交通桥为钢筋砼简支结构，桥面高程35.42m，桥面宽 1.1m，面板厚 0.30m。2）冲砂闸段冲砂闸段长 9.3m，闸室总净宽 5m。底板为钢筋砼，底板高程29.8m，顺水流向长 9.6m，厚 1.0m。闸门为平板钢闸门，结构尺寸为 2.83.0（宽高） ，采用10t 单吊点卷扬式启闭机启闭；闸墩上游端为砼结构下游端为浆砌块石结构，边墩厚 1.2m，中墩厚 1.9m。冲砂闸下游设有长 4m 的护坦，与泄洪闸下游护坦连成整体，6其结构尺寸也与泄洪闸护坦相同。3）拦河土堤段拦河土堤段位于水闸右端堤身为夯土结构，堤段长 30.7m，堤顶高程36.1m，堤基高程29.3m，最大堤高 6.8m，堤顶宽 1.1m。拦河土堤上、下游边坡1:1.5。4）船闸船闸位于水闸左岸，船闸侧墙为“金包银”结构，顶宽 1.75 m，底板为 M7.5浆砌石。目前已失去通航功能。船闸长 50m（顺水流向） ，闸室净宽 10m，上游进水闸宽 4m，船闸顶部高程35.84m，底板高程29.7m。2.1.2 主要效益水闸原设计主要功能以通航为主，兼顾防洪、灌溉等。原设计灌溉面积 1.3 万亩。二十世纪八十年代以后，随着公路、铁路交通的发展，通航功能逐步丧失，水闸的主要功能转变为以灌溉为主，兼顾防洪、城镇供水等。目前水闸灌溉面积为 1.93 万亩，其中提灌面积 0.73 万亩，自流灌溉面积为1.2 万亩,防洪保护面积 3.2 万亩，保护人口 3.6 万人；城镇供水人口 2.3 万人。2.2 设计与施工情况1）工程建设审批过程1958 年 9 月，某水闸由湖南省交通厅批准修建2）工程设计情况简介某水闸由当时组建的益阳县志溪河工程指挥部组织技术力量进行设计。当时设计水闸由泄水闸、冲砂闸、拦河土堤、船闸组成。其中：泄水闸为 11 孔净宽 4m，冲砂闸为 2 孔净宽 3.8m，船闸闸室净宽 10m，闸体均为三合土砌石结构。受当时经济及历史条件的制约，工程建设未按基本建设程序进行，而是采用边设计、边施工、边调整的方式进行。设计质量也存在一定的问题，如：设计未进行水闸稳定和渗流稳定安全计算，也未进行闸下游消能防冲设计。采用水文系列不长，资料精度不高，至使设计洪水标准偏底，地质勘探不详等。3）施工情况简介某水闸的施工正值大跃进时期，受当时条件的影响，工程施工采用大兵团作战、日夜施工的方法：砌筑材料主要采用三合土（石灰、黄泥、砂子） ；当时只将闸基表层的淤泥、树根等清理后就直接在砂卵石基础上施工，清基不砌底。由于设计和7施工均存在问题，某水闸在多年的运行过程中，存在着严重的工程安全隐患，其中闸体，闸基渗漏问题尤其突出。2.3 技术管理情况2.3.1 技术管理制度执行情况1991 年前某水闸由湖南省航道管理处组建的志溪河水闸管理处管理，隶属于湖南省交通厅。原设计水闸的功能主要以通航为主，兼顾防洪、灌溉等。到上世纪八十年代中期，由于铁路、公路迅速发展，志溪河航运功能萎缩，水闸通航功能逐步衰减，其主要功能转变为防洪、灌溉、城镇供水等。根据湖南省人民政府办公厅湘政办函19913 号关于志溪河水利工程移交有关问题的通知文件，志溪河水利工程由交通部门移交水利部门管理，农田灌溉也同时纳入水利计划。1991 年，益阳县人民政府组建成立志溪河水利工程管理处，目前志溪河水利工程管理处隶属赫山区水利局。志溪河水利工程管理处下设工程股、财计股、施工队等职能部门，在职职工65 人，其中工程师 2 人，助理工程师 6 人，技术员 8 人。志溪河水利工程管理处负责对赫山区境内志溪河 10 座水闸进行日常管理养护、维修和调度工作，其中某水闸管理站专职管理人员编制为 7 人。某水闸管理站的管理范围为某水闸、水闸上游 1500m 渠堤及下游 800m 渠堤。水闸自 1991 年移交后，管理处在上级主管部门的领导下，建立健全了工程技术管理等制度。志溪河水利工程管理制度，目前建立有工程管理制度、防汛值班制度、电站运行管理制度、抗旱水源调配制度等各项规章制度。某水闸管理人员按有关规程规范和制订的技术管理制度对水闸进行养护和维修，但由于技术力量薄弱、资金短缺，某水闸的管理较差。2.3.2 水闸运行情况原建水闸的设计和施工都存在一定的质量问题，加上水闸经常在超标准洪水情况下运行，在多年运行中，水闸出现了不同程度的安全隐患，有些安全隐患得到了应急处理，但由于资金缺乏，水闸还存在较多隐患没有得到彻底处理，致使某水闸一直处于带病运行状态。由于没有水闸调度情况以及上下游水位记录，经现场走访调查及管理人员回忆，某水闸在二十世纪九十年代，基本上是每次洪水均漫过交通桥桥面，有时漫过上游堤防，淹没附近农田。82.3.3 水闸运行期间出现的问题及处理措施1）闸门泄水闸门1975 年洪水，7 孔泄水闸木质插板闸门被洪水冲走，其余闸门经多年运行也存在严重腐蚀的问题，不能正常开启。针对以上情况，将原木质插板闸门改为两铰木质翻板闸门。木质翻板闸门比木质插板闸门操作方便，不需要人工转移和保管。但因木质闸门存在易腐蚀等缺陷，每年都需对闸门进行刷漆修补，维修费用较高，而且闸门使用寿命较短。1979 年 12 月，志溪河水闸管理处对某水闸闸门进行了更新改造，当时将所有两铰木质翻板闸门改为两铰钢筋砼翻板闸门。钢筋砼闸门虽较木质闸门有不易变形、破损及运行中维修费用较少等优点，但闸门的开启和关闭仍需人工控制，不仅不太方便，而且存在很大的危险性。1985年 10 月，志溪河水闸管理处对某水闸闸门进行了更新改造，将原两铰钢筋砼翻板闸门全部改为四铰钢筋砼自动翻板闸门。四铰钢筋砼自动翻板闸门的特点是：闸门能根据上游水位变化自动开启和关闭，水闸的运行及管理较以前大为方便。1995 年 6 月洪水，1#、2#、5#、7#、8#泄洪闸等 5 孔闸门被洪水冲走，此外另有 6 孔闸门钢大梁严重变形，不能正常启闭。同年志溪河水利工程管理处对水毁闸门进行更新及加固。主要内容为：更换被水冲毁的 5 孔闸门，不能正常启闭的 6孔闸门更换钢大梁。1998 年及最近几年洪水又对闸门有些损坏，目前泄洪闸门存在的问题逐年增多。冲砂闸门冲砂闸原建于 1958 年，共 2 孔，其闸门原为木质插板闸门，采用人工启闭，运行中存在下面几块插板无法开启等问题，不仅影响水闸正常泄洪，而且还导致冲砂部上游淤积严重。因此，1987 年 10 月管理处对冲砂闸进行了改造，将原木质插板改为平板闸门，新建启闭台，并配套了 10t 手摇卷扬式启闭机。2）下游冲刷1984 年 6 月 1#、2#、3#泄洪闸下游河床受洪水冲刷形成冲刷坑，冲刷坑平均深度约 1m，最大深度约 2.0m，冲刷坑距离堰体下游约 5m，冲刷坑最长约 6m，宽度约 50m。同年 12 月管理处对闸下游冲刷坑进行了加固。1996 年 7 月 8#、9#、10#泄9洪闸下游河床受洪水冲刷形成冲刷坑，冲刷坑平均深度约 0.8m，最大深度约1.5m，冲刷坑离闸踵距离约 5m，冲刷坑最长约 4m，宽度约 10m，但由于资金缺乏，未作任何处理。经多年运行，水闸冲刷坑面积深度逐年增加。2003 年冬季检查发现冲刷坑长度已达 7m，宽已达 25m，冲坑距堰体下游 4m，危及水闸安全。3）闸体、闸基渗漏情况1992 年 5 月发现 2#闸下游侧存在集中渗漏现象，志溪河水闸管理处派技术人员对渗漏情况进行了仔细观测，发现水闸下游存在 3 处集中渗漏：2#泄洪闸闸身集中渗漏点 1 处，渗流量约 2.8L/s。6#泄洪闸闸脚集中渗漏点 1 处，渗流量约3L/s；9#泄洪闸闸脚集中渗漏点 2 处，渗流量约 3.4L/s；10#泄洪闸闸身集中渗漏点 1 处，渗漏量约 4.5L/s。通过对不同的上下游水位情况进行了多次观测，发现水闸上下游水位差为 1.5m 时，下游开始出现集中渗漏，渗漏量随上下游水位差的增减而增大或减少。当时采取上游抛填粘土铺盖的防渗措施处理，但效果不太理想。2.4 工程安全状态现状2.4.1 工程安全状态现状某水闸是“大跃进”年代的产物，由于当时资金少，材料短缺，设计不尽合理，施工土法上马，造成先天不足。进入八十年代，航运效益逐渐衰减，交通部门对水闸进行维修加固的投入日益减少，致使工程年久失修。1991 年移交给水利部门后，虽然志溪河水利工程管理处针对水闸中出现的部分问题采取了一定的应急处理措施，但由于资金短缺，水闸存在的大部分病险隐患未得到彻底治理，因而未能从根本上根除水闸的病险隐患，严重威胁着水闸的安全及水闸效益的发挥，目前某水闸处于控制运行状态。目前水闸存在的主要问题有：a）水闸泄洪能力不够水闸原设计下泄流量 1282.3m3/s，校核下泄流量 1458.2 m3/s。1991 年以来，几乎每年出现洪水漫顶现象，淹没田面积达 1000 亩，给附近群众造成了较大的经济损失。b）砼结构老化破损、裂缝严重1）闸墩裂缝破损某水闸共有闸墩 12 个，现场检查发现部分砼闸墩裂缝现象严重，裂缝现象较严重的有 1#、3#、5#、6#、8#、10#翻板门闸墩，这 6 个闸墩共存在裂缝 29 条，2）闸门破损严重10冲砂闸闸门：为平板闸门，共 2 扇，闸门存在的问题主要有：钢闸门锈蚀严重，并有穿孔现象出现，闸门门槽冲损严重，预埋铁件锈蚀磨损严重，滚轮锈蚀卡死，造成启闭困难，而且运行中闸门关闭不严，加上闸门底止水老化、闸底坎被水掏空，冲砂闸漏水十分严重。胸墙砼剥露露筋锈蚀严重。冲砂闸闸门工作桥排架柱截面尺寸为 0.300.40m，现场检测发现该排架砼裂缝、剥落露筋锈蚀严重。其中 1#排架底部裂缝已贯穿柱截面的 1/3，排架横梁砼剥落露筋，其他排架也是如此。闸门启闭时，排架整体晃动，严重威胁着泄洪冲砂闸的正常启闭。砼水力自动翻板门：共 11 扇，存在的主要问题有：闸门砼破损严重，11 扇闸门中左上角缺损的有 4 扇、右上角缺损的有 2 扇、左右上角均缺损的有 4 扇、左右上角及门叶中部破损的有 1 扇、此外 1#、9#闸门支墩表面砼剥蚀严重；所有闸门铰支座均锈蚀严重，部分铰支座锈蚀卡死，无法正常启闭；大部分闸门止水橡皮老化脱落，闸门关闭不严，漏水严重；闸门支墩缓冲橡胶均脱落，给闸门安全运行带来严重威胁。11 孔自动翻板闸门为预制钢筋砼板拼装结构，多年运行导致金属构件锈蚀严重，特别是主钢梁严重锈蚀，强度降低而变形，已严重影响到自动启闭和自身的稳定。现有两扇翻板门因主钢梁锈蚀断裂而损毁。由于维护费用缺乏，砼水力自动翻板门存在的问题日益严重。3）工作桥（兼交通桥）已成为危桥该水闸工作桥为钢筋砼简支结构，桥面宽 1.1m，桥面板厚 0.30m。经现场观测发现，桥面板存在横向裂缝达 17 条，裂缝宽 0.5-3mm，部分裂缝已贯穿整个桥板面。该桥已成为危桥。c）闸体、闸基渗漏严重1992 年，2#、9#、10#段下游发现有集中渗流，总渗流量 12.3L/s。通过对不同的上下游水位情况进行了多次观测，发现水闸上下游水位差为 1.5m 时，下游开始出现集中渗漏，渗漏量随上下游水位差的增减而增大或减少。经过多年运行，水闸集中渗漏处数逐年增多，渗流量也逐年增大。由于资金缺乏，1992 年至今未对某水闸渗漏问题进行处理。2003 年 7 月观测，渗漏点增至 5 处，总渗流量达17.2L/s。d）水闸下游河床及岸坡冲刷1996 年 7 月洪水，致使 8#-10#泄洪闸下游形成冲刷坑，因一直未作处理，冲11刷面积不断扩大，冲坑深度不断增加。到 2003 年冲刷坑最长达 7m，宽度 25m，平均深度达 1.0m，严重危及水闸安全。e）闸下游砂石滞留堆积严重，形成砂洲，影响行洪。f）启闭设备陈旧落后泄洪冲砂闸无启闭机房，启闭机露天放置，运行已 40 年，目前卷扬机齿轮破损锈蚀，转动不灵，闸门启闭极为不便，严重影响泄洪，加上卷扬机刹车损坏，关闭时闸门自重自由下落，加剧了闸门和闸室底板的损坏。2.4.2 成因分析某水闸在多年运行中出现上述问题的原因主要分析如下：1）水闸砼老化破损及裂缝水闸砼构件出现裂缝主要原因有：水闸的建设标准太低，施工时大量采用的时三合土砌块石，根本不符合现代建筑的要求，且施工中存在座浆不实的问题；砼施工质量较差，加上多年运行致使砼老化破损，裂缝露筋锈蚀；基础处理不彻底，致使水闸产生不均匀沉陷而产生局部拉应力集中，形成裂缝；另外，水闸（包括闸墩）拉应力区配筋不够，也是部分裂缝产生的原因之一。2）闸体、闸基渗漏原因分析主要原因是因施工质量较差引起：一是因闸体为三合土砌石结构，经多年运行，在渗压水头长期作用下，砌体胶结材料（三合泥）已不复存在，砌体等同于砌块石体，而且闸体内部存在渗流通道；二是因筑闸时未做彻底清基处理，也未做防渗处理，水闸直接建在砂卵石基础上，多年运行中，在渗压水作用下，水闸基础出现渗漏通道。3）水闸下游河床及岸坡冲刷成因分析水闸采用底流消能，因未做消力池等消能设施，不同的泄洪流量，产生不稳定的远离水跃，加之河势变化复杂，导致下游河床产生冲刷，形成冲刷坑。2.5 结论与建议2.5.1 结论针对某水闸在多年运行中存在的问题及工程安全状态分析成果，某水闸处于非正常运行状态，其工程安全状态为 C 级。2.5.2 建议建议安全鉴定项目及加固措施如下：121、现场安全检测项目1）对闸基进行地质勘探，确定闸基土料的基本物理性质，为闸室的稳定及渗流情况分析提供有关数据；2）对水闸各部位砼结构进行砼强度和碳化深度检测。3）对钢闸门及启闭设备等进行检测。2、工程复核计算项目1）工程等级规模及设计洪水标准复核，洪水复核计算；2）闸顶和堤顶高程复核计算； 3）对泄洪闸段进行渗流复核计算； 4）对泄洪闸段与冲砂闸段进行稳定复核计算； 5）对闸墩及其他主要结构进行强度及稳定验算；6）闸下游消能防冲复核计算3、加固项目1）对闸基进行灌浆防渗处理，对水闸体进行充填灌浆处理。2）新建闸下游消力池及护坦。3）对闸上下游岸坡塌方处理4）老化砼补强，闸门更换，更换闸门止水等。5）拆除重建冲砂闸排架，更换闸门及启闭设备。6）拆除原船闸新建两孔泄洪冲砂闸。7）拆除重建原工作桥（交通桥） 。8）建立和完善闸体位移、渗漏、裂缝等安全监测设施，加强安全监测，更新水文测报和通讯设施，完善各项规章制度等。133 现场安全检测3.1 基本情况3.1.1 工程概况某闸位于*市赫山区会龙山街道办事处某村，处于永申垸与北峰山垸防洪大堤之间，是资江一级支流志溪河上的一处大（）型水闸。水闸距谢林港集镇2.5km，距*市市区 7km，某水闸闸址控制流域集雨面积 575km2，多年平均降雨量1469.5mm，闸址上游河道干流长 56.78km，河床坡降较小，平均 1.8。某水闸属于 1958 年整治志溪河航道的配套工程之一，该水闸于 1958 年 9 月动工，1959 年 12 月竣工投入使用。3.1.2 工程存在的主要问题某水闸枢纽工程于 1958 年动工兴建以来，运行至今曾出现不少险情，虽部分险情得到了应急处理，但水闸病险没有得到彻底根治。一直处于带病运行状态。水闸目前存在的病险问题主要为：水闸整体施工质量差，浆砌石的浆为三合土，多处因渗漏形成连通通道，闸基未进行清基工程处理，导致闸体和闸基渗漏现象非常严重。泄洪闸为三合土筑建，由于施工质量控制不严，底板较薄，底板及侧墙被冲刷破坏严重，泄水槽底板出现多处渗水。水闸下游无消力池，河床淘刷严重，掏空深度达 2m 以上，严重影响威胁闸体安全稳定。泄洪冲砂闸已经损坏，而上径流物来量较大，上游淤积严重，闸前的淤积增加了对水闸向下游的土压力，严重影响水闸的安全稳定。3.2 区域地质概况3.2.1 地形地貌某水闸是资江一级支流志溪河下游的最后一处大型水闸。地貌类型属低山丘陵区，多以垄岗地貌为特征。闸区河谷呈“U”型。两岸地形基本对称，地形坡度1525，局部基岩裸露，多为残坡积物所覆盖。水流下泄方向 S84E。3.2.2 地层岩性根据钻孔揭露，闸区分布有闸体浆砌块石（Q s） 、人工填土（Q s） 、第四系河流冲积堆积（Q 4al）及板溪群马底驿组(P tbnm)石英砂岩。14 1、板溪群马底驿组(P tbnm)岩性为灰白色、肉红色石英砂岩，中厚层状，厚 61.8204m，场地均有分布。2、第四系河流冲积堆积（Q 4al）粉质粘土，黄色、黄褐色、灰褐色，结构稍密，含水量较大，呈可塑状态，闸体段主要分布于两岸阶地。砂砾石，褐黄色，结构松散，广泛分布在河床，厚度小于 3.0m。3、人工填土（Q s）为闸体浆砌块石及河岸防洪大堤，浆砌块石三合土砌石结构，局部密实度差，见蜂窝状孔隙；防洪大堤人工填土以含砾粉质粘土、砾质粘土为主，褐红色、褐色，闸体段主要分布在左岸及开挖回填处。3.2.3 地质构造闸址区呈单斜构造，岩层产状 N6065E，SE2025，岩层倾向右岸偏下游。根据调查，闸址区构造较简单，发现断层两条，分述如下：F1 断层：位于左闸体肩下游 100m。断层走向 N50W，倾向 NE，倾角 85。破碎带宽 0.20.3m，断层面可见垂直痕，由泥质、方解石胶结，胶结较紧密。F2 断层：位于左闸体肩上游 200m。断层走向 N55W，倾向 NE，倾角 72。破碎带宽 0.150.25m，断层面可见垂直擦痕，见构造角砾岩，呈棱角状次圆状，角砾一般 0.54cm，由泥质、方解石胶结，胶结紧密。闸址区节理、裂隙较发育，主要发育 NE、NW 两组节理：其中 NE 向节理走向与河流近似平行，倾角 6070，节理面平直，延伸长 35m，张开 13mm，多密集成带，频率 34 条/m，NW 节理走向与河流流向斜交，这些节理延伸较长，频率0.32 条/m。表部张开，充填次生泥、铁锰质等，向下部延伸逐渐闭合。3.2.4 水文地质条件枢纽区域水文地质条件较简单，地下水类型主要为第四系松散层孔隙水及基岩裂隙水。基岩裂隙水接受大气降雨补给，赋存于石英砂岩之节理、裂隙中，水位随季节变化明显，勘探期间地下水位埋深：左岸 1.82.0m，右岸 2.42.5m。根据钻孔压水试验成果，闸址区基岩透水性从上至下大致分为：（1）上部中等透水带：岩体为中等风化，透水率 22.828.0Lu，本带厚约5m，分布于河床体基。（2）下部弱透水带：岩体呈中等微风化状态，透水率 6.87.5Lu。15 表 3.2-1 压水试验成果钻孔编号 试验深度 m 试验段长 m 试段高程 m PQ曲线 透水率 Lu 岩芯采取率3.18.1 5 25.920.9 B 22.8 70%ZK1 7.612.6 5 21.416.4 B 7.5 80%7.712.7 5 25.320.3 B 28.0 75%ZK2 12.217.2 5 20.815.8 B 6.8 82%3.2.5 闸基岩石风化特征闸基岩石风化程度取决于岩石的矿物成份、岩层结构、地形条件、地质构造和地下水活动等因素的影响。闸基岩石中等风化带上部裂隙较发育，岩石破碎。3.2.6 闸基工程地质问题评价1、闸基渗漏问题河床闸基为砂砾石层，下覆为板溪群马底驿组(Ptbnm) 灰白色、肉红色石英砂岩，中厚层状，岩层斜切河床，倾向右岸偏下游。据钻孔在水闸闸体与闸基接触带的注水试验，其渗透系数为 3.010-37.910 -3cm/s， ，透水性为强透水层。闸基上部岩体为中等风化，岩体完整性较差，现场压水试验表明，其透水率 q=20.828.0Lu ，属中等透水带，且闸基未进行防渗处理和其他形式的防渗措施，这些是导致闸基渗漏的主要因素。2、闸体抗滑稳定问题闸基岩体存在缓倾角裂隙，发育密度 34 条/m，倾向变化较大，总的趋势倾向下游，倾角 6070。受后期构造影响，沿裂隙面大多形成破碎夹层，充填有铁锰质物，局部充填有次生黄色粘土。水闸在多年的运行中，闸基稳定状态较好，但由于缓倾角裂隙及破碎夹层结构面力学强度较低，因此闸基的抗滑稳定主要受缓倾角结构面控制，深层滑动的可能性不大。建议对闸基缓倾角软弱结构面进行抗滑稳定复核。3.2.7 闸体质量评价某水闸由当时组建的益阳县志溪河工程指挥部组织技术力量进行设计，原设计闸体均为三合土砌石结构，闸门为木质闸门，但受当时经济及历史条件的制约，工程建设未按基本建设程序进行，而是采用边设计、边施工、边调整的方式进行，设计质量也存在一定的问题，如：设计未进行水闸安全稳定计算，也未进行闸下游消能防冲设计。水闸河道拦水闸的施工正值大跃进时期，受当时条件的影响，工程施工采用大16 兵团作战、日夜施工的方法，砌筑材料主要采用三合土（石灰、黄泥、砂） ，当时只将闸基表层的淤泥、树根等清理后就直接在砂砾石基础上施工，清基不彻底。由于以上设计和施工中存在的问题，导致该水闸存在着严重的工程隐患，在多年的运行过程中，虽然经过数次处险加固处理，运行状况得到了一定的改善，自运行以来，也发挥了一定的社会经济效益，但随着运行时间的增长，工程日渐老化，老问题日渐严重，新问题逐渐增多，如不及时处理，将严重影响闸体的安全。通过调查并结合钻孔资料，现将某水水闸体分为三个区，即：区为闸体为土为三合土砌石结构，从钻探情况看，该区不密实，有大量空洞和空隙，闸下有多处集中渗漏。区为闸体与基岩接触带，为砂卵砾石层，砂卵砾石层厚 0.63.0m ，其渗透系数为 3.010-37.910-3cm/s，为强透水层。该区为水闸主要基础持力层，承载力基本值为 300kpa，各区土体物理力学指标推荐值表 3.2-2。区为闸体与基岩接触带，主为灰白色、肉红色中厚层石英砂岩夹薄层状泥质页岩，基岩表部风化较为强烈，且较破碎，透水性较强，透水率多为11.528.0Lu，为中等透水带。表 3.2.2 各区土体物理力学指标推荐值渗透系数 K（cm/s）岩性垂直 水平内摩擦角（） 凝聚力（kpa）承载力（kpa ）备注三合土闸体（区）310-3 710-3 35 5砂砾石（区） 810-3 210-2 50 0 300抗剪强度抗剪断强度饱和抗压强度（MPa） f 砼/岩 f 砼 /岩 C 砼/ 岩(Mpa)容重（g/cm 3）承载力（kpa ）强风化90100 0.450.50.550.60.2 0.32.6 400石英砂岩（区）中等风化110122 0.6 0.650.7 0.850.450.52.71 600同类工程类 比3.2.7.1 主要建筑物工程质量评价泄洪闸某水闸泄水建筑物为泄洪闸。泄洪闸修建于 1958 年，泄洪闸有 11 孔，是三合土浆砌块石筑建而成，底板三合土，侧墙为浆切块石护砌，其泄洪闸基础为灰白色、17 肉红色中厚层石英砂岩夹薄层状泥质页岩，为中等风化岩体。岩层产状 N35E，NW3040 ，岩层走向与水水闸体轴线近于平行，倾向左岸。泄洪闸沿轴线方向的 NE 组节理及与溢洪道斜交的 NW 节理裂隙发育，且延伸较长，频度0.32 条/m。受节理及层面裂隙切割，岩体完整性差，透水性较强。由于泄洪闸施工时，清基不彻底，加之基岩大部为砂砾石层覆盖，运行不久就出现多种病患。每当库水位较高时，库水沿上部岩层及砂砾石所组成的渗漏通道渗漏，长久已往，对水闸运行稳定及为不利。3.2.7.2 其他建筑物船闸位于水闸左岸，侧墙为三合土砌块石结构，尺寸为 50m10m6.0m（长宽高） ，已失去通航功能。船闸左侧侧墙均为开挖后回填，其回填土的主要物理力学性质指标推荐值如下：垂直渗透系数：Kv=5.010 -57.010 -5(cm/s)水平渗透系数：K H=7.010-59.010 -5(cm/s)湿密度：=1.80(g/cm 2) 比 重：G s=2.73含水量：W=30.0% 孔隙比： e=0.900塑性指数： p=16.0 液性指数： L=0.10内磨擦角 ： CU 17.019.0 CD 20.022.0粘聚力 C：CU 25.023.0 （KPa） CD 21.023.0（KPa ）3.2.8 抗震评价根据 GB18306-2001，1：400 万中国地震动峰值加速度区划图 及中国地震动反应谱特征周期区划图确定，本工程区地震动峰值加速度为 0.05g，地震动反应谱特征周期为 0.35s，相对应的地震基本烈度为 度，属相对稳定地块。根据勘探成果，北峰山水闸闸体及基础无易发生液化的土体，故可不做抗震分析。3.2.9 结论及建议工程区地处丘陵地带。区内挽近期构造运动以整体间歇性上升为主，地震活动较微弱。根据 1：400 万中国地震动峰值加速度区划图及中国地震动反应谱特征周期区划图 （GB18306-2001） ，本工程区地震动峰值加速度为 0.05g，地震动反应谱特征周期为 0.35s，相对应的地震基本烈度为 度，属相对稳定地块。18 水闸闸基持力层为砂砾石，下覆地层为石英砂岩，其物理力学指标可满足闸体基础要求，稳定性较好。但由于基础透水性较大，且未进行防渗处理，导致闸基存在渗漏问题。水闸闸基节理裂隙发育，闸体基岩面以下 5m 为中等透水层，透水率20.828.0Lu。水闸闸体建筑质量较差，存在闸体开裂、闸体渗漏及把体冲刷破坏等现象，应对其进行加固处理。水闸下游无消力池，该处河床部位也淘刷严重；水闸下游两侧挡墙及护岸局部坍塌，冲刷损毁。鉴于本工程存在上述较严重的问题，建议尽快采取措施，拟定除险加固处理方案。3.3 砼、金属结构安全检测3.3.1 工程概况某闸位于*市赫山区会龙山街道办事处某村，处于永申垸与北峰山垸防洪大堤之间，是资江一级支流志溪河上的一处大（）型水闸。水闸距谢林港集镇2.5km，距*市市区 7km，某水闸闸址控制流域集雨面积 575km2，多年平均降雨量1469.5mm，闸址上游河道干流长 56.78km，河床坡降较小，平均 1.8。某水闸属于 1958 年整治志溪河航道的配套工程之一，该水闸于 1958 年 9 月动工，1959 年 12 月竣工投入使用。3.3.2 检测目的为确保某水闸工程的安全运行，掌握泄洪闸以及相关设施的运行性态，及时发现影响安全运行的隐患，为安全评价提供依据。受*市水利局委托，中南大学土木工程检测中心于 2008 年 12 月对某水闸泄洪闸以及相关设施进行了检测。3.3.3 检测范围某水闸枢纽工程主要建筑物有泄洪闸。本次检测主要针对该水闸运行中存在的问题，对以下建筑物及其结构进行现场检测，查明问题，检测范围如下：3.3.3.1 砼结构（含砌体结构）a）泄洪闸：闸门、闸室和启闭台；b）溢流闸：防渗面板、堰面板和伸缩缝；c）人行桥；19 d）消能设施；e）导墙；f）护坡。3.3.3.2 金属结构a）泄洪闸闸门；b）泄洪闸启闭机。3.3.4 检测内容3.3.4.1 巡视检查a) 观察闸门、启闭机运行情况；b）闸门关闭时的漏水状态；c) 闸墩、胸墙、牛腿等部分裂缝、剥蚀、老化等；d) 门槽及附近区域空蚀、冲刷、淘空等；e) 闸墩及底板伸缩缝的开合错动，对闸门和启闭机的影响；f) 通气孔坍塌、堵塞或排气不畅；g) 启闭机室裂缝、漏水、漏雨等异常现象；h）寒冷地区闸门的防冻设施是否有效；i) 液压系统及其控制保护是否完整；j) 电气控制及保护系统设备及备用电源是否能正常工作。3.3.4.2 砼结构检测（含砌体结构）a）砼外观检测： 裂缝分布及裂缝长度、宽度、深度和数量；砼剥蚀、破损、磨损、孔洞（蜂窝、麻面） 、钢筋锈蚀；b）钢筋保护层厚度及砼强度检测：碳化深度；砼强度；钢筋保护层厚度。3.3.4.3 金属结构检测a）闸门外观（含腐蚀）检测；b）材料检测；c）无损探伤；d）应力检测；e）结构振动检测；f）启闭力检测；20 g）启闭机考核。3.3.5 检测依据a） 回弹法检测砼抗压强度技术规程JGJ/T23-2001；b） 钻芯法检测砼强度技术规程CECS 03:88；c） 水闸安全鉴定规定SL214-98；d） 砼结构工程施工质量验收规范GB50204-2002；e） 水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程DL/T835-2003；f） 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级GB1134589；g） 钢结构工程施工质量验收规范GB502052001；h） 建筑钢结构焊接技术规程JGJ812002；i） 水利水电工程金属结构报废标准SL226-98；j） 炭素结构钢机械性能和冷弯性能要求 GB70088；k） 水闸橡皮密封件GB1070689；l）某水闸工程的有关图纸及资料；3.3.6 检测方法a）砼缺陷裂缝宽度：采用读数放大镜测读。裂缝深度：通过结合构件形状、裂缝分布、构件受力情况判断；采用跨缝钻孔法；采用非金属超声波检测分析仪检测。剥蚀、破损：深度采用深度卡尺测量；面积采用钢尺检测。b）砼强度：采用回弹法或钻芯法检测。c）碳化深度：采用钻孔法，利用酚酞试剂检测。d）承重结构的变形：将设计荷载与实际荷载比较，变形（挠度）采用威斯曼AL10 型自动安平水准仪、Leica 红外线测距仪及水平支墩进行检测。e）钢筋保护层厚度：采用 DJGW 钢筋位置测定仪，并结合微破损法进行检测。f）金属结构、钢筋锈蚀：采用 KEDIN 钢板厚度测定仪、卡尺检测。g）金属结构焊缝：外观采用 CDX 磁粉探伤仪检测，内部缺陷采用 TUD200超声波探伤仪检测。h）应力检测：结构静应力采用电阻应变片、DH3815 静态应变测量系统（60 个测点）检测；结构动应力采用采用电阻应变片、DH3810 应变适调器、DH5922 数21 据采集和分析系统（16 通道）检测。i）结构振动检测：采用电阻应变片、加速度全感器、DH3810 应变适调器、DH5855 电荷适调器、DH5922 数据采集和分析系统检测。j）启闭力检测：采用电阻应变片、DH3810 应变适调器、DH5922 数据采集和分析系统检测。3.3.7 检测结果3.3.7.1 巡视检查结果现场对某水闸砼结构、金属结构及附属设施等经行巡视检查，检查结果如表3.3-1。表 3.3-1 巡视检查记录表检查项目 检查情况记录闸门启闭机运行 异常闸门漏水状态 漏水门 槽 磨损闸 墩 孔洞胸 墙 剥蚀、孔洞牛 腿 无通 气 孔 正常启闭机室 无防冻设施 无液压启闭机控制保护状态 无电气设备 无控制保护系统 无备用电源 无3.3.7.2 砼结构检测结果某水闸砼结构（含砌体结构）包括泄洪闸、溢流闸、人行桥、消能设施、导墙和护坡。一、砼外观检测结果对某水闸砼结构（含砌体结构）裂缝、渗漏、剥蚀、磨损、破损、碳化、钢筋22 锈蚀及其数量、分布和几何尺寸情况进行普查，检测结果如表 3.3-1表 5.2-7。a）泄洪闸外观检测结果某水闸共有 11 个泄洪闸，按沿水流方向从左至右对其进行编号。其中 4#、5#泄洪闸由闸门、闸室及启闭台构成，配有手摇卷扬式启闭机。其它泄洪闸由闸门、闸室构成。对 11 个泄洪闸与 2 个冲砂闸砼外观进行检测，检测结果如表 3.3-2表 3.3-5。闸门某水闸 4#、5#泄洪闸、冲砂闸为平板钢闸门，其他泄洪闸闸门为砼翻板门，包括门体、止水、支撑及连接件。对泄洪闸砼闸门外观进行检测，结果如表 3.3-2。表 3.3-2 闸门外观检测结果闸门编号检查项目 检查情况记录 原因分析1# 已被完全损坏闸门体 破损严重 砼老化，河水浸蚀大纵梁 锈蚀严重，已发生锈损 河水浸蚀面板 3 处破损，最大破损尺寸200100，门左上角 砼老化，河水浸蚀门体门铰座 已发生锈损，无法使用 河水浸蚀柔性止水 老化、破损严重,已脱落 结构老化，河水浸蚀垫板、压板 严重腐蚀、缺损严重,已脱落 河水浸蚀止水螺栓 锈蚀严重，已发生锈损 河水浸蚀支墩 8 处孔洞，最大孔洞为 1510 砼老化，河水浸蚀支撑轴槽座 锈蚀严重，已发生锈损 河水浸蚀2#连接件 铰轴 锈蚀严重，已发生锈损，无法转动 河水浸蚀闸门体 破损严重 砼老化，河水浸蚀大纵梁 锈蚀严重，已发生锈损 河水浸蚀面板 4 处破损，蜂窝麻面，最大破损尺寸 250120，右上角 砼老化，河水浸蚀门体门铰座 已发生锈损，无法使用 河水浸蚀柔性止水 老化、破损严重,已脱落 结构老化，河水浸蚀垫板、压板 严重腐蚀、缺损严重,已脱落 河水浸蚀止水螺栓 锈蚀严重，已发生锈损 河水浸蚀3#支撑 支墩 2 处破损，最大破损尺寸为10080 砼老化，河水浸蚀23 表 3.3-2 闸门外观检测结果闸门编号检查项目 检查情况记录 原因分析轴槽座 锈蚀严重，已发生锈损 河水浸蚀连接件 铰轴 锈蚀严重，已发生锈损,无法转动 河水浸蚀4# 金属结构闸门5# 金属结构闸门6# 已被完全损坏闸门体 破损严重 砼老化，河水浸蚀大纵梁 锈蚀严重，已发生锈损 河水浸蚀面板 3 处破损，蜂窝麻面，最大破损尺寸 27018