长江堰安全评价报告09328

湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 目录1目 录常宁市长江堰水闸地理位置图长江堰水闸工程特性表 .11 水闸安全综合评价 .21.1 基本情况 .21.1.1 工程概况 .21.1.2 评价工作概况 21.2 工程现状调查分析 .31.2.1 主要建筑物及其特性参数 31.2.2 设计与施工情况 31.2.3 技术管理情况 31.2.4 工程安全状态初步分析 41.3 现场安全检测与结果分析 .41.3.1 基本情况 41.3.2 原有检查观测资料成果摘要 51.3.3 检测内容 51.3.4 工程地质勘察 .51.4 工程复核计算 .61.4.1 洪水复核 .61.4.2 消能防冲能力复核 .71.4.3 抗震能力复核 .81.4.4 建筑物稳定复核 .81.4.5 防渗复核计算 .81.4.6 金属结构 .91.4.7 观测设施 .91.5 安全复核结论与建议 91.5.1 安全复核结论 .91.5.2 建议 102 工程现状调查分析 11湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 目录22.1 工程概况 .112.2 工程等级及防洪标准 .112.3 主要建筑物及其特性参数 .122.4 设计与施工情况 .132.4.1 设计和施工情况简介 132.5 技术管理情况 .132.6 工程运行现状 132.6.1 闸坝及闸门和交通（工作）桥运行现状 .132.6.2 闸门及启闭设备运行现状 .142.6.3 岸坡安全状态 .142.7 结论与建议 142.7.1 结论 142.7.2 建议 143 现场安全检测与结果分析 .163.1 基本情况 .163.2 原有检查观测资料成果摘要 .163.3 检测内容 .163.4 地质勘察 173.4.1 地质勘察主要工作 173.4.2 工程区工程地质条件 173.4.3 工程地质评价 .203.5 现场安全检测 .213.5.1 闸坝外观检测结果 213.5.2 金属结构外观检测结果 223.5.3 结论与建议 224 工程复核计算 .244.1 工程概述 .244.2 复核依据 .244.3 工程等级和洪水标准复核 .254.4 洪水复核 .26湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 目录34.4.1 水文气象 264.4.2 洪峰流量的推求 264.4.3 水闸过水能力复核计算成果 324.4.4 建筑物防洪能力复核 344.4.5 消能工复核 344.4.6 结论 354.5 防渗复核计算 .354.6 结构安全复核 .364.6.1 复核计算过程 364.6.2 结构安全复核结论 .394.7 抗震安全复核 .394.8 金属结构安全复核 .394.9 水闸安全状态综合评价和建议 .394.9.1 复核结论 394.9.2 加固措施等建议 415 水闸安全状态综合评价和建议 .435.1 安全状态综合评价 .435.1.1 工程防洪能力评价 435.1.2 消能防冲评价 435.1.3 渗流安全评价 435.1.4 结构安全评价 445.1.5 抗震性能评价 445.1.6 金属结构安全评价 445.1.7 水闸安全状态综合评价 445.2 加固措施等建议 .45附图附图一 常宁市长江堰枢纽布置示意图附图二 常宁市长江堰坝断面示意图湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程特性表1长江堰水闸工程特性表数量序号 指标名称 单位原设计 本次复核 备注一 水文1 控制流域面积 km2 246 2462 坝址以上干流长度 km 35.98 35.983 河流坡降 26 264 坝址多年平均流量 m3/s 28 285 设计洪水频率 P 56 设计洪峰流量 m3/s 781.17 校核洪水频率 P 28 校核洪峰流量 m3/s 976.9二 水位1 正常蓄水位 m 97.5 97.52 下游正常水位 m 96.8 96.83 上游设计洪水位 m 99.34 下游设计洪水位 m 98.2415 上游校核洪水位 m 99.956 下游校核洪水位 m 98.79三 闸坝2 坝轴总长 m 50 503 闸段长度 m 40 404 坝基高程 m 94.6 94.65 堰型 冲砂闸段 实用堰 实用堰 翻板闸门段 实用堰 实用堰6 堰顶高程 m 98.09 98.097 溢流段总净宽 m 40 408 工作桥面高程 m 100 1009 工作桥面宽 m 1.5 1.510 冲砂闸启闭台面高程 m 100 10011 消力池 无 无12 消能型式 挑流消能 挑流消能13 基础地质 灰岩 灰岩14 调洪闸门 平板闸门（宽高） m 1.81.4 1.81.4 2 扇配启闭机 台 1 1 螺杆启闭机 翻板闸门（宽高） m 41.4 41.4 8 扇 灌溉面积 亩 3064 3064七 两岸护坡总长 m 0湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程现状调查分析21 综合说明1.1 工作概况长江堰水闸工程安全评价内容包括工程现状调查分析、现场安全检测与结果分析、工程复核计算等。其主要工作过程如下：2010 年 10 月，常宁市水利局委托我院承担长江堰水闸安全评价工作；2010 年 9 月，对长江堰水闸进行了 工 程 地 质 勘 察 ；2010 年 9 月2010 年 10 月，完成了长江堰水闸的工程复核计算及水闸的安全评价工作，并于 10 月底编制完成了湖南省常宁市长江堰水闸工程安全评价报告 。1.2 工程概况1.2.1 基本情况常宁市是商品粮生产基地，位于湖南省著名的衡邵干旱走廊和湘中干旱区。根据常宁市气象站统计资料，常宁市多年平均降雨量 1412.3mm，其中干旱期 79 月降雨量 311.6mm；多年平均蒸发量 1389.6mm，其中79 月蒸发量 598.7mm。长江堰水闸枢纽工程是一处以灌溉为主、结合发电综合利用的水利工程。坝址位于湘江一级支流宜水支流潭水的中下游罗桥镇茶坪村，距常宁市 10km，交通便利。该工程建于 1973 年 10 月。灌区范围主要是三角塘镇，工程设计灌溉面积 3064 亩，设计引水流量 4.2m3/s。枢纽工程从左至右主要由左岸灌溉渠道、左岸冲砂闸、溢流坝段、右岸冲砂闸、右岸灌溉渠道组成。在闸坝顶部建有工作桥连通两岸。长江堰水闸是一处边规划、边设计、边施工的“三边”工程，且由于时湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程现状调查分析3间久远，管理疏忽，原有的设计、施工、竣工资料几乎散失殆尽。长江堰水闸工程规模为中型，水闸等别为等，其永久性主要建筑物为 3 级，次要建筑物级别为 4 级。本水闸的洪水标准采用：设计洪水重现期为 20 年，校核洪水重现期为 50 年。经复核计算，闸址以上干流长度 44.03km，控制集雨面积 270.9km2，干流平均坡降 4.57，罗桥河坝 20 年一遇的过闸流量为 969.1m3/s；50 年一遇的过闸流量为 1172.6m3/s。1.2.2 主要建筑物及其特性参数水闸枢纽主要建筑物为闸、坝。坝段共设 10 扇钢筋混凝土翻板闸门，闸门尺寸高宽=41.4m ；2 扇手动螺杆启闭的钢筋混凝土平板闸门，闸门尺寸高宽=1.81.4m 。1.2.3 设计与施工情况长江堰水闸是一处边规划、边设计、边施工的“三边”工程。且由于时间久远，管理疏忽，最初的设计、施工、竣工资料已经完全散失；1973 年的设计资料也几乎散失殆尽。区域内周边均为砂、页岩分布区，其出露的地层有：泥盆系锡矿山组灰岩段（D 3x1） 、泥盆系锡矿山组砂岩段（D 3x2） 、石炭系岩关阶孟公坳组灰岩段（C 11m） 、石炭系岩关阶孟公坳组砂岩段（C1 2m） 、第四系冲积残坡积层、冲积层（Q al） ，长江堰座落在石炭系岩关阶孟公坳组灰岩段岩层上。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程现状调查分析41.2.4 存在的主要问题1.2.4.1 闸坝及闸门和交通（工作）桥据现场检查，坝体及闸墩外包的护面砼冲刷较严重，局部剥蚀。个别闸墩与公路桥底板连接处出现裂缝，且闸室混凝土老化露筋。对闸室、中墩、岸墙等进行检测未发现有异常沉降倾斜和位移现象，闸底板冲刷磨损较严重，闸门两侧接触部位很多地方被冲刷，有不同程度的砼缺失，中墩、岸墙有裂缝，裂缝宽度为 0.22mm，长度 1.0m，深度0.5m 左右。交通（工作）桥排架及梁、板砼施工质量一般，简支梁端部不规则裂缝。1.2.4.2 闸门及启闭设备闸门及启闭设备存在的主要问题有：1）闸门表面混凝土冲刷严重，出现蜂窝、麻面现象。2）闸门止水破损漏水严重。1.2.4.3 岸坡近坝上游已出现大范围坍塌区；且上游导流墙已破损不堪。1.2.5 技术管理情况工程建成初期由常宁县水电局主管，配有 4 名管理人员。70 年代经县革委会批准，将工程移交镇里，性质转为企业。90 年代中期移交县水利局管理，目前正在实行水利工程管理体制改革。按照市委市政府的改革要求，实行公益性事业与经营性企业分开，核定全额拨款事业编制 2 人。管理所根据有关规定，结合实际情况，完善了水闸运行、维修、巡视湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程现状调查分析5检查的规章制度，专人负责实施。2 工程现状调查分析2.1 工程概况长江堰水闸枢纽工程是一处以灌溉为主的水利工程。坝址位于湘江宜水支流潭水的中下游，地处常宁市三角塘镇，交通便利。该工程始建于1973 年 10 月。长江堰水闸是一处边规划、边设计、边施工的“三边”工程，且由于时间久远，管理疏忽，原有的设计、施工、竣工资料几乎散失殆尽。工程设计灌溉面积 3064 亩，设计引水流量 4.2m3/s。2.2 工程等级及防洪标准根据水闸设计规范 （SL265-2001）的规定，水闸枢纽工程等级及建筑物级别应根据水闸最大过闸流量及其防护对象的重要性划分。其等别应按水闸设计规范 （SL265-2001）表 2.1.1 平原区水闸枢纽工程分等指标确定。平原区水闸枢纽工程分等指标见表 2.2.1。表 2.2.1 平原区水闸枢纽工程分等指标工程等别 规模 大（1）型 大（2）型 中型 小（1）型 小（2）型最大过闸流量 5000 50001000 1000100 10020 20防护对象的重要性 特别重要 重要 中等 一般洪水复核结果为：长江堰水闸 20 年一遇的过闸流量为 781.1m3/s；50年一遇的过闸流量为 976.9m3/s。根据流量查上表，确定该水闸枢纽工程规模为中型，其工程等别为等。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程现状调查分析6水闸枢纽中的水工建筑物应根据其所属枢纽工程等别、作用和重要性按水闸设计规范 （SL265-2001）表 2.1.2 规定划分级别。水闸枢纽建筑物级别划分见表 2.2.2。按表 2.2.2 的规定，该水闸的主要建筑物级别为 3级，次要建筑物级别为 4 级。表 2.2.2 水闸枢纽建筑物级别划分工程等级 永久建筑物级别主要建筑物 次要建筑物 临时性建筑物级别 1 3 4 2 3 4 3 4 5 4 5 5 5 5平原区水闸的洪水标准应根据所在河流流域防洪规划规定的防洪任务，以近期防洪目标为主，并考虑远景发展要求，按表 2.2.3 所列标准综合分析确定。规范 2.2.7 条还规定：平原区水闸下游消能防冲的洪水标准应与该水闸洪水标准相一致，并应考虑泄放小于消能防冲设计洪水标准的流量时可能出现的不利情况。因此，该水闸及其下游消能防冲的洪水标准采用：设计洪水重现期为20 年。表 2.2.3 平原区水闸的洪水标准水闸级别 1 2 3 4 5设计 10050 5030 3020 2010 10洪水重现期（年） 校核 300200 200100 10050 5030 30202.3 主要建筑物及其特性参数水闸枢纽主要建筑物为闸、坝。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程现状调查分析7坝段共设 10 扇钢筋混凝土翻板闸门，闸门尺寸高宽=41.4m ；2 扇手动螺杆启闭的钢筋混凝土平板闸门，闸门尺寸高宽=1.81.4m 。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程现状调查分析 82.4 设计与施工情况2.4.1 设计和施工情况简介长江堰水闸是一处边规划、边设计、边施工的“三边”工程。且由于时间久远，管理疏忽，最初的设计、施工、竣工资料已经完全散失；1973 年的设计资料也几乎散失殆尽。区域内周边均为砂、页岩分布区，其出露的地层有：泥盆系锡矿山组灰岩段（D 3x1） 、泥盆系锡矿山组砂岩段（D 3x2） 、石炭系岩关阶孟公坳组灰岩段（C 11m） 、石炭系岩关阶孟公坳组砂岩段（C1 2m） 、第四系冲积残坡积层、冲积层（Q al） ，长江堰座落在泥盆系锡矿山组砂岩段岩层上。2.5 技术管理情况工程建成初期由常宁县水电局主管，配有 4 名管理人员。70 年代经县革委会批准，将工程移交镇里，性质转为企业。90 年代中期移交县水利局管理，目前正在实行水利工程管理体制改革。按照市委市政府的改革要求，实行公益性事业与经营性企业分开，核定全额拨款事业编制 2 人。管理所根据有关规定，结合实际情况，完善了水闸运行、维修、巡视检查的规章制度，专人负责实施。2.6 工程运行现状2.6.1 闸坝及闸门和交通（工作）桥运行现状据现场检查，坝体及闸墩外包的护面砼冲刷较严重，局部剥蚀。个别闸墩与公路桥底板连接处出现裂缝，且闸室混凝土老化露筋。对闸室、中墩、岸墙等进行检测未发现有异常沉降倾斜和位移现象，闸底板冲刷磨损较严重，闸门两侧接触部位很多地方被冲刷，有不同程度湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程现状调查分析 9的砼缺失，中墩、岸墙有裂缝，裂缝宽度为 0.22mm，长度 1.0m，深度0.5m 左右。交通（工作）桥排架及梁、板砼施工质量一般，简支梁端部不规则裂缝。2.6.2 闸门及启闭设备运行现状闸门及启闭设备存在的主要问题有：1）闸门表面混凝土冲刷严重，出现蜂窝、麻面现象。2）闸门止水破损漏水严重。2.6.3 岸坡安全状态近坝上游已出现大范围坍塌区；且上游导流墙已破损不堪。2.7 结论与建议2.7.1 结论工程安全状态初步分析结果表明，长江堰水闸在多年运行中存在的病险隐患如：砼结构老化破损、裂缝严重；闸门冲刷严重，启闭机设备陈旧落后、启闭困难；近坝上游侧出现大范围库岸坍塌区，且上游导流墙已破损不堪；未设观测设备、无有效的观测措施；水闸管理设施破损或缺乏、管理制度执行情况差等，工程处于带病运行状态。根据水闸安全鉴定规定SL214-98，长江堰水闸工程不安全。2.7.2 建议根据对工程安全状况的初步分析，提出以下建议：1）需对砼结构进行现场安全检测。2）需对启闭机等金属结构进行现场安全检测。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程现状调查分析 103）需对工程地质进行补充勘测。4）需进行防洪标准及洪水复核计算。5）需进行结构安全复核计算。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 现场安全检测与结果分析113 现场安全检测与结果分析3.1 基本情况长江堰水闸枢纽工程主要由闸坝组成。该工程于 1973 年 10 月动工兴建。水闸经多年运行，年久失修，工程老化、破损相当严重，主要表现为：闸墩混凝土开裂严重，部分翻板闸与闸墩之间漏水严重，翼墙存在裂缝，上下游岸墙较短且破损严重等，严重威胁着水闸安全运行。为确保长江堰水闸工程的安全运行，及时发现影响安全运行的隐患， 2008 年 9 月长江堰水闸管理单位委托我院对水闸进行安全评价，并提交安全评价报告。3.2 原有检查观测资料成果摘要长江堰水闸未布置观测设备，也无水、雨情检测设施，基本上未进行观测，也就无观测成果资料。由于管理单位技术管理制度执行情况较差，水闸运行资料缺乏。水闸实际运行状况只能通过本次现场安全检测获得。3.3 检测内容长江堰水闸溢流堰、闸墩、启闭螺杆、工作桥、上、下游岸坡防护岸墙等所存在的结构老化破损等问题，需进行现场安全检测，以确定这些结构产生问题的原因，存在问题的严重程度和对水闸结构安全的危害程度。而对于金属结构和启闭设备则进行金属结构检测，查明存在的隐患。由于原设计及施工资料缺乏，水闸施工及基础处理情况不明，则应对水闸基础及两岸岸坡进行地质勘探，查明基础处理情况。现场安全检测内容如下：1）对闸基及两岸河堤进行地质勘探，确定闸基基岩及河堤岸坡土料湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 现场安全检测与结果分析12的基本物理性质，为闸室、河堤的稳定及渗流情况分析提供有关数据；2）对水闸各主要建筑物砼结构（含砌体结构）的强度、变形、耐久性、碳化深度进行检测；3）检测水闸防渗、导渗和消能防冲设施的有效性和完整性；4）检测闸门及启闭设备、电气设备的安全性。3.4 地质勘察3.4.1 地质勘察主要工作长江堰水闸工程经过 30 多年的运行，出现了较多险情隐患，为查明其产生原因，对该水闸进行了较详细的工程地质勘查。为进一步查清本工程的运行实况，并分析地质原因，常宁市水利局委托地质工作人员深入本工程现场进行工程勘察，其主要工作内容包括：工程地质测绘，包括闸坝上、下游及两岸坝肩；对原施工人员进行回访，收集运行过程资料，包括运行期坝体、坝基的渗漏资料、岸坡的不利变形等；对坝体坝基及坝肩进行工程地质钻探。3.4.2 工程区工程地质条件3.4.2.1 闸址地貌工程区地处常宁市的南部，为宜水支流潭水的上游。南面为常宁市与桂阳县分界线，即宜水流域与舂陵水流域的分水岭。其高山有泗洲山 (峰顶 1428 m)、狮形岭(峰顶 1088m)和狮子岭 (峰顶 809 m)。河流流向为SSE NNW。工程区山峰低矮，为低山丘陵区。山顶浑圆，山坡平缓，固下伏基岩泥质页岩、砂质页岩强烈风化。山坡土层厚，是经济作物油菜湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 现场安全检测与结果分析13和花生的良好基地。潭水河两岸分布有广阔的级冲积堆积阶地，主要为粉质粘土、粘土和粉细砂，是水稻生产区，也是本工程的受益区。3.4.2.2 地层岩性区域内周边均为砂、页岩分布区，其出露的地层有：泥盆系锡矿山组灰岩段（D 3x1） 、泥盆系锡矿山组砂岩段（D 3x2） 、石炭系岩关阶孟公坳组灰岩段（C 11m） 、石炭系岩关阶孟公坳组砂岩段（C1 2m） 、第四系冲积残坡积层、冲积层（Q al） ，长江堰座落在石炭系岩关阶孟公坳组灰岩段岩层上。a）泥盆系锡矿山组灰岩段（D 3x1）黄褐色、黄绿色泥质页岩夹薄层泥灰岩，表部多已强全风化成黄色黄褐色或灰色的含砾粘土或粉质粘土。b）泥盆系锡矿山组砂岩段（D 3x2）上部为杂色页岩、砂质页岩夹黄色粉砂岩；下部为灰黄色细砂石英砂岩夹砂质页岩、粉砂岩。分布于库区下游。c）石炭系岩关阶孟公坳组灰岩段（C 11m）黑色灰岩、白云岩及癞痢状白云质灰岩。d）石炭系岩关阶孟公坳组砂岩段（C1 2m）黄色粘土页岩、砂质页岩、灰色钙质页岩夹薄层粉砂层、灰层，是本水库枢纽工程的下伏基岩。e）第四系冲积残坡积层坡积层（Q el+dl）：黄色、褐黄色，局部灰色团块的含少量砾的粘土和砾质粘土，表层多为粘土，下部砾石含量增多。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 现场安全检测与结果分析14f）冲积层（Q al）黄色灰黄色淤泥质粉土和粉质粘土，少量为粉细砂。3.4.2.3 地质构造及地震区内主要构造线方向为 NE 向，较大断层常宁罗家桥庙前断裂从库区东侧通过，该断层走向 310320 0，倾向北东，倾角 3545 0，长度达 30-35km，使两侧岩层发生挤压变形而破碎。印支期大义山花岗岩体的侵入使其近区岩层发生热力变质，灰岩大理石化，并在边缘有侵入高温热液矿源。区内岩层产状为 NNW 向。据地震历史记录和“中国地震动参数区划图” （GB183062001）查证，区内无孕震构造，近期亦为强震记录，其地震动峰值加速度为小于0.05g 地区，其相应地震烈度为小于度区。3.4.2.4 水文地质条件区内地下水类型主要为基岩裂隙水和孔隙水，均为潜水。水量贫乏，受大气降水补给，以基岩裂隙和残坡积、冲积层的孔隙为迳流通道，向溪沟和河流排泄，其动态变化大。灰岩区的岩性多为泥质灰岩，岩溶不发育，地下水仍为岩溶裂隙水。地下水化学类型以重碳酸钙型或重碳酸钙钠型，中性或弱碱性，对普通硅酸盐拌制的混凝土无溶出性侵蚀。3.4.2.5 岩土物理力学特性处理设计时，其岩土的物理力学特性，建议采用如下值：残坡积冲积的粘土、粉质粘土开挖边坡坡比：临时边坡：1：0.5， 永久边坡：1：0.751：1.0； 湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 现场安全检测与结果分析15灰岩（新鲜，无岩溶）1)饱和容重： rw=2.52.55t/m 3 2)饱和极限抗压强度：Ry=5565Mpa3)抗剪（断）强度： f(砼/ 岩石)=1.1 ，C=35kg/cm 24)抗剪强度： f(砼/岩石)=0.52 0.55，C=05)弹性模量（E ）： 810Gpa6)开挖坡度（I ）： 1:0.31:07)抗冲流速（V）： 810m/s3.4.2.6 不良地质现象 区内不良地质现象主要为河岸冲刷失稳。闸坝右坝肩上下游均为第四系冲积堆积的粘土、粉质粘土、粉土、粉细砂和砂卵砾石，结构松散，粘聚力和内摩擦角均小，在水浪和水流冲刷下，库岸滑坡，坍塌变形，连续出现，已使上游农田面积减少，河床淤积加快，使下游挡墙块石被冲毁下沉、错落，严重影响河岸稳定。3.4.3 工程地质评价3.4.3.1 坝基因砂浆垫层缺失，产生接触面渗漏本工程地基持力层为较为坚硬的中厚层厚层状灰岩，开挖时表层砂、卵砾石层已全部清除，但因表部岩石沿节理裂隙溶蚀，形成溶沟溶槽而不平整，因此砌石体砂浆填层厚度不均，并有部分内未见垫层砂浆，成为抗滑控制的弱势面。3.4.3.2 库岸土层松散，变形失稳库岸（特别是右岸） 、闸坝的上下游均为第四系冲积堆积的粉土、粉湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 现场安全检测与结果分析16质粘土、粘土和砂卵砾石，厚度大，结构松散，上游已坍岸数百米，农田被毁，河床被淤，下游只有十几米长的浆砌石挡土墙，但由于砌体单薄，内水压力大，土体抗剪强度低，加上泄洪水流冲刷，已下沉、裂缝或滑移，急需加固处理。3.5 现场安全检测3.5.1 闸坝外观检测结果1）闸墩闸墩普测中发现有孔洞漏水现象、蜂窝、麻面，且发现砼裂缝剥落露筋现象。2）启闭台及工作桥闸墩与工作桥底板相交处也发现有裂缝，裂缝宽度为 0.22mm，长度1.0m，深度 0.5m 左右。闸坝外观检测照片见照片 1、2、3、4。照片 1：闸坝上游视图 照片 2：闸坝下游视图湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 现场安全检测与结果分析17照片 3：冲砂闸操作平台老化开裂 照片 4：上游导流墙破烂不堪3.5.2 金属结构外观检测结果长江堰金属结构仅冲砂闸启闭螺杆及启闭机，通过现场检查，发现启闭螺杆锈蚀严重、启闭困难。3.5.3 结论与建议3.5.3.1 结论1）长江堰水闸枢纽工程砼结构存在的主要问题是砼存在多处裂缝。且裂缝已影响裂缝所在部位的砼耐久性能，危及各结构部位的安全运行。2）通过外观检测，该工程的各结构砼破损较严重。特别是主要受力构件及部位，如闸墩、启闭机启闭台梁及柱、工作桥梁及排架等。3）经采用无损检测方法表明，所测各构件的砼强度满足原设计要求。4）金属结构存在的主要问题是锈蚀严重，翻板门焊接质量不合格且严重变形，启闭机螺杆锈蚀、扭曲变形，不符合使用要求。3.5.3.2 建议根据以上检测结果分析，该水闸枢纽工程属于病险工程，建议有关部门据此对大坝及附属工程结构进行全面的安全论证，并尽快采取有效的加固措施，以确保工程安全，建议如下：湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 现场安全检测与结果分析181)对混凝土结构加固处理建议如下：a) 采用水泥浆材、环氧浆材、高强水溶性聚氨酯浆材修补裂缝。b) 对闸坝坝体、坝基渗漏采用沿坝轴线的全线帷幕灌浆。必要时上游加设粘土水平铺盖，但铺盖应直接与岩面接触。c) 采用用原混凝土配合比（去石子）砂浆修补闸墩的蜂窝、麻面、钢筋锈蚀。d) 启闭台（工作桥及排架）：采用高性能复合砂浆钢筋网加固。2)对金属结构处理方案建议如下：a）更换冲砂闸的启闭机及螺杆。b）对附在闸门上的杂物和泥土应及时处理，减少对闸门的腐蚀。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程复核计算194 工程复核计算4.1 工程概述长江堰水闸枢纽工程是一处以灌溉为主的水利工程。坝址位于湘江宜水支流潭水的中下游，地处常宁市三角塘镇，交通便利。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，施工过程中为赶进度忽视了施工质量，给工程运行留下许多问题，水闸目前存在诸如闸门破损、混凝土结构损坏严重等病害，严重威胁着水闸的安全。为了对长江堰水闸进行安全鉴定和日后的维修加固提供依据，根据对水闸现状调查资料和现场检测资料所初步分析的建议，特对水闸的工程等级和洪水标准、水闸的消能防冲、泄洪闸的稳定、闸墩稳定及强度分析、闸顶及上游连接段高程等内容进行复核计算。4.2 复核依据1)水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000；2)防洪标准GB50201-94；3)水闸设计规范SL265-2001；4)溢洪道设计规范SL253-2000；5)堤防工程设计规范GB50286-98；6)水闸安全鉴定规定SL214-98；7)水闸技术管理规程SL 75-94；8) 长江堰水闸工程的有关图纸及资料。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程复核计算204.3 工程等级和洪水标准复核根据水闸设计规范 （SL265-2001）的规定，水闸枢纽工程等级及建筑物级别应根据水闸最大过闸流量及其防护对象的重要性划分。其等别应按水闸设计规范 （SL265-2001）表 2.1.1 平原区水闸枢纽工程分等指标确定。平原区水闸枢纽工程分等指标见表 4.3.1。表 4.3.1 平原区水闸枢纽工程分等指标工程等别 规模 大（1）型 大（2）型 中型 小（1）型 小（2）型最大过闸流量 5000 50001000 1000100 10020 20防护对象的重要性 特别重要 重要 中等 一般洪水复核结果为：长江堰水闸 20 年一遇的过闸流量为 781.1m3/s；50年一遇的过闸流量为 976.9m3/s。根据流量查上表，确定该水闸枢纽工程规模为中型，其工程等别为等。表 4.3.2 水闸枢纽建筑物级别划分工程等级 永久建筑物级别主要建筑物 次要建筑物 临时性建筑物级别 1 3 4 2 3 4 3 4 5 4 5 5 5 5水闸枢纽中的水工建筑物应根据其所属枢纽工程等别、作用和重要性按水闸设计规范 （SL265-2001）表 2.1.2 规定划分级别。水闸枢纽建筑物级别划分见表 4.3.2。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程复核计算21按表 4.3.2 的规定，该水闸的主要建筑物级别为 3 级，次要建筑物级别为 4 级。平原区水闸的洪水标准应根据所在河流流域防洪规划规定的防洪任务，以近期防洪目标为主，并考虑远景发展要求，按表 4.3.3 所列标准综合分析确定。表 4.3.3 平原区水闸的洪水标准水闸级别 1 2 3 4 5设计 10050 5030 3020 2010 10洪水重现期（年） 校核 300200 200100 10050 5030 3020按照以上规定，该水闸的洪水标准采用：设计洪水重现期为 20 年，校核洪水重现期为 50 年。下游消能防冲工程的设计洪水重现期为 20 年。4.4 洪水复核4.4.1 水文气象工程所在地属亚热带季风气候区，气候温和，多年平均气温 18.1，多年平均降雨量 1387mm，水土保持及环境保护状况良好。闸址控制流域面积 246km2，干流长度 35.98km，干流平均比降26。20 年一遇洪峰流量 781.1 m3/s，50 年一遇洪峰流量为 976.9m3/s。闸坝正常蓄水位为 97.5m，上游坝基高程 94.6m。4.4.2 洪峰流量的推求对于有实测洪水系列资料和历时洪水调查资料的工程，应采用原设计阶段入库洪水或坝址洪水资料，再加入运行期入库洪水或坝址洪水资料，延长洪峰流量和选定时段洪水总量的系列，进行理论频率计算的方法推求湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程复核计算22洪水；对于缺乏流量资料的中小型水闸，可以用雨量资料推求洪水。因此，本次设计的洪水复核采用由暴雨推求洪水的方法来推算设计洪水，根据湖南省暴雨洪水查算手册 （1984 年 9 月，湖南省水利水电厅出版，以下简称查算手册 ）所介绍的经验单位线法计算。4.4.2.1 暴雨与洪峰流量的查算从查算手册中可知：工程位于湖南省暴雨一致区第八区，其所在流域的产流分区第区：（I 0=30mm）坝址以上的主河道特征为：集雨面积：246km 2，干流长度：35.98km，干流平均比降：20。4.4.2.2 设计点暴雨量根据工程的地理位置查查算手册中的图（三）得该流域中心最大24 小时点雨量为 H24 点 =95mm，查图（四）得变差系数 Cv=0.45,由Cs=3.5Cv 查皮尔逊型曲线的模比系数 Kp 值表（二）得出各设计频率的 Kp 值，再由 H24 点 =95mm 乘以相应的 Kp 值得各设计频率的 24 小时点暴雨 H24 点 ，结果见表 4.4.1。表 4.4.1 长江堰最大 24 小时暴雨量 单位：mmP（） 5 2Kp 值 1.88 2.25H 点(mm) 178.6 213.75H 面(mm) 156.1 186.84.4.2.3 设计暴雨二十四小时的时程分配（1）根据各频率的 H24 面 面暴雨量，F=246km 2，查图三十八得各设湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程复核计算23计频率的 n2 值,查图三十九得各设计频率的 n3 值。 （见表 4.4.2）（2）已知 n2、n 3，代入以下公式，分别求出各设计频率1、3、6、12 小时的面暴雨，H t=H24 面 24n3-16n2-n3t1-n2（1t6 ）和 Ht=H24面 24n3-1t1-n3（ 6t24） 。表 4.4.2 长江堰不同频率下的 n2、n3值 单位：mmP（） 5 2n2 0.670 0.652n3 0.786 0.770H1=H24 面 24n3-1.6n2-n3H3=H24 面 24n3-1.6n2-n331-n2H6=H24 面 24n3-1.61-n3H12=H24 面 24n3-1.121-n3表 4.4.3 长江堰最大 1、3、6、12、24 小时面暴雨量 单位：mmP（） 5 21 小时 64.2 72.83 小时 92.3 106.76 小时 116 135.812 小时 134.6 159.324 小时 156.1 186.8（3）按照查算手册表（五）概化雨型时程分配百分数，即可算出各设计频率二十四小时暴雨时程分配。湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程复核计算244.4.2.4 设计净雨的推求查查算手册中的图四十，本工程属湖南省产流分区第区，得初损 IO=30mm。 值为地表径流与总径流的比例关系，查查算手册中的表十一，得 P=5%、P=2%时的 值分别为 0.65、0.68 。在扣除初损 IO 后，得时段净雨深(即径流深 R 总 ) ,R 总 乘以 值算得各时段地表径流深 R 上 。得出各设计频率的设计净雨过程 R 上 t 结果。4.4.2.5 洪水过程线的推求（1）根据该流域地理特征和选用原则，在表（十四）中选定第四条无因次单位线。（2）q i= =685.83itF106.3i无因次单位线；F集水面积；t单位时段（ 1 小时） 。i（3）以各时段净雨分别乘以时段为 1 小时的 10mm 单位线 qi，即得相应各时段净雨的径流过程 Qi，按单位线迭加原理累加。（4）由前面算得的 R 下 ，地面径流过程底宽 T，计算出地下径流过程。（5）将 与地下径流过程相加即得洪水过程线见表iQ4.4.4、4.4.5。表 4.4.4 长江堰 20 年一遇洪水过程线t(1h) iQQ 地 Qt0 0 1.64 1.6 1 14.95 3.28 18.2 2 118.18 4.92 123.1 湖南省常宁市长江堰水闸安全评价报告 工程复核计算253 349.92 6.56 356.5 4 772.86 8.20 781.1 5 619.87 9.84 629.7 6 550.91 11.48 562.4 7 452.74 13.12 465.9 8 394.66 14.76 409.4 9 347.18 16.40 363.6 10 318.42 18.04 336.5 11 300.36 19.68 320.0 12 276.23 21.32 297.5 13 247.36 22.