徐楼节制闸工程安全状态评价

摘要：针对徐楼节制闸工程存在的问题，从现状调查、现场安全检测和复核 计算 三方面对水闸进行了安全鉴定分析，并综合三方面情况对水闸的安全状态进行了分析评价，同时还对水闸安全状态对水闸除险加固提出了一些措施和建议。
关键词：徐楼 节制闸工程 安全状态评价
1 工程概况
徐楼节制闸工程位于安徽省淮河一级支流新汴河上游南沱河段，地处淮北濉溪县百善镇徐楼村，距百善镇10km，距濉溪县城11km。闸址处控制流域面积2770km2，占南沱河全流域面积41.72%，是一座以防洪、排涝、灌溉等综合利用的水利工程。工程设计等级为ⅲ等3级，设计洪水频率p=20%，相应洪峰流量450m3/s，相应洪水位29.16m，校核洪水频率p=5%，相应洪峰流量680m3/s，相应洪水位30.79m。
徐楼节制闸工程始建于1969年3月，设计灌溉面积3..12万亩。闸址处位于闸河向斜西翼，第四系冲（洪）积层达70～80米，下覆地层为奥陶系地层，以碳酸盐为主的灰岩、白云质灰岩。场地周围无活动断裂，地质构造较简单，属相对稳定地块，闸址处区域地震烈度小于ⅵ度。
水闸工程建成以来，经受了多次大洪水考验，基本上能发挥工程的各项效益，但由于水闸运行时间长，工程老损日益严重，加之兴建时 历史 和 经济 方面原因，工程建设时的质量问题日益暴露，这些问题已严重影响了工程的安全运行和效益发挥。目前，改工程已被安徽省水利厅列入安全鉴定和除险加固工程计划。
2 工程现状调查分析
徐楼节制闸工程管理处根据《水闸安全鉴定规定》的要求，对工程现状进行了认真的调查分析，对工程设计、施工中存在的问题进行了深入地探讨，并结合工程管理运用过程中存在的问题，对工程现场检测、复核计算的内容和除险加固措施提出了意见和建议，编写了《工程现状调查分析报告》。
徐楼节制闸工程建成至今已运行40年，目前已暴露出许多问题。根据现状调查分析，目前徐楼节制闸工程存在以下几个方面的问题：
2.1 该闸于1969年建设，是一座8孔的节制闸。经过几十年汛期考验，发现存在不少问题，又因为闸上增加“三小”（王郢沟、小曹沟、小运河）工程，增加250平方公里的来水面积，根据豫、皖两省水利纠纷协议精神，故于1976年把原闸废掉，利用旧闸墩墙，建现在的孔宽为9.45－12米不等的节制闸，所以存在闸下6米处有两孔老闸墩顶冲现闸门。使得闸门运行时，水流刚出闸门就改变了流态，长期处于非正常运行状态，不能达到工程设计要求。
2.2 闸门砼部分碳化、钢丝网外露，所有铁件锈蚀严重，强度降低，闸门门背支架多处裂缝，闸门底梁有6处放射状裂缝，小肋条有多处裂缝。水下钢丝绳锈蚀严重，经检查，水上钢丝绳也因经费问题多年没有更新，有断丝、扎伤现象，强度已经降低，闸门存有很大隐患，影响安全运行。
2.3 启闭机架锈蚀、老化，根据《水利水电工程金属结构报废标准》(sl226-98)规定，启闭机运行超过年限，已达到报废条件。
2.4 闸门底封水、侧封水严重老化、漏水，由于维修经费不足，一直未得到修复。
2.5 排架柱砌筑条石均风化严重，大多数排架柱条石存在竖向裂纹，勾缝砂浆脱壳或脱落，砌筑砂浆局部脱落成空洞等问题，无法满足抗震要求，存在严重的安全隐患。

2.6 上下游工作桥桥板及桥梁混凝土老化，工作桥梁、板均存在钢筋锈胀或锈胀裸露，工作桥存在严重的安全隐患。
2.7 翼墙勾缝砂浆多处脱落或脱壳,局部砌筑砂浆脱落成空洞；上下游翼墙均存在多处墙帽断裂，下游左右翼墙与老公路桥墩连接伸缩缝拉开错位等问题，翼墙存在一定的安全隐患。
2.8 上游护坡勾缝砂浆多处脱落或脱壳,局部砌筑砂浆脱落成空洞，存在多处砌石坍塌及缺失等问题，护坡存在一定的安全隐患。
2.9 由于近年公路桥上车辆超载，桥结构长期受超重荷载作用下引起桥墩混凝土老化、剥蚀，骨料裸露；拱圈混凝土老化、剥蚀、断裂，呈坍塌趋势，处于报废状态；栏杆毁坏严重，顺筋锈裂，钢筋外漏，存在严重的安全隐患。
3 现场安全检测及检测结果分析
3.1 检测方法和内容 根据现状调查分析报告反映的徐楼节制闸工程存在的问题和水闸安全鉴定的有关规定，安徽省水利水电勘测设计院岩土工程质量检测所针对徐楼节制闸工程存在的问题和工程复核测 计算 的要求，就水闸工程效能防冲设施的有效性、完整性hinge、地基及混凝土结构的力学指标进行了检测。检测采用了剪力仪、试验压力机、回弹仪、显微镜量测标尺等仪器设备，得出来较为准确的检测结果。
3.2 检测结果
3.2.1 闸墩：闸墩墙混凝土老化、剥蚀严重，最大达43mm，且混凝土骨料裸露，闸门下游墩墙混凝土老化剥蚀，部分墩墙存在蜂窝麻面。当时施工质量较差，混凝土震捣不密实或模板交接缝漏浆，导致混凝土表面疏松，产生蜂窝、麻面，在长期水流冲刷下形成剥蚀区等问题，闸墩存在一定的安全隐患。
3.2.2 排架柱:砌筑条石均风化严重，局部条石呈层状剥落，大多数排架柱条石存在竖向裂纹，勾缝砂浆脱壳或脱落，砌筑砂浆局部脱落成空洞等问题，排架柱存在严重的安全隐患。
3.2.3 启闭机梁：1#～8#孔启闭机梁均存在大量蜂窝、麻面、剥蚀及骨料裸露；1#、4#、5#、6#及8#孔梁存在钢筋锈胀裸露；4#、7#及8#孔梁存在混凝土破损区，启闭机梁存在一定的安全隐患。
3.2.4 工作桥：上下游工作桥桥板及桥梁混凝土老化，每孔工作桥梁或桥板均存在多处钢筋锈胀或锈胀裸露，工作桥存在严重的安全隐患。
3.2.5 翼墙：勾缝砂浆多处脱落或脱壳,局部砌筑砂浆脱落成空洞；上下游翼墙均存在多处墙帽断裂，下游左右翼墙与老公路桥墩连接伸缩缝拉开错位等问题，翼墙存在一定的安全隐患。
3.2.6 护坡：上游护坡勾缝砂浆多处脱落或脱壳,局部砌筑砂浆脱落成空洞，存在多处砌石坍塌及缺失等问题，护坡存在一定的安全隐患。
3.2.7 闸门及启闭机：①闸门：闸门止水铁件均锈蚀严重，局部锈烂；闸门止水橡皮均存在脱落，渗漏；面板均存在钢丝网外露，支臂及牛腿钢筋锈胀裸露，紧固拉杆及支撑铰锈蚀等严重问题，闸门存在严重的安全隐患。②启闭机：机架存在锈蚀、机架焊缝内部质量经长期运行存在缺陷，启闭设施存在损坏、钢丝绳锈蚀严重，启闭机运行超过30年，根据《水利水电工程金属结构报废标准》(sl226-98)规定，已达到报废条件。
3.2.8 闸地基土 上部由素填土组成，局部夹轻粉质壤土，属新近（堆）沉积，土层结构松散，孔隙比大，强度较弱，工程特性较差。下部由②层粉质粘土及③层粉、细砂等组成，为一般粘性土、砂土，正常固结，土质密实，均匀，孔隙比一般，中等压缩性，工程特性较好。本场地土类型为中软场地土，场地类别为ⅱ类；闸基础土层渗透系数k=5×10-3cm/s，渗透等级为中等透水。

3.3 检测结果分析 根据现场检测的结果，该工程的主体部分运行指标已达不到设计标准，工程大部分已严重损坏并处于带病运行状态，必须采取除险加固措施后方能发挥其效益。
4 工程复核 计算 及结果分析
在对徐楼节制闸工程进行现状调查、现场安全检测的基础上，根据水闸安全鉴定的有关规定和《水闸设计规范》（sd265-2001）的要求，对徐楼节制闸的洪水、消能防冲、构件强度、水闸闸室抗滑稳定及过流能力等内容进行了复核计算。
4.1 洪水复核 本次复核的采用的标准与原设计采用的标准不同，复核计算的结果见表1。从复核计算的结果看，设计洪峰与校核洪峰及相应水位较原设计成果均有加大幅度的增加，主要原因是由于原设计计算是依据的资料不同和来水面积的增加。
4.2 消能防冲复核 水闸采用淹没消能形式，经计算，在校核洪水位、设计洪水位和正常蓄水位情况下，所有闸门全部打开泄洪，均能形成淹没出流。
4.3 闸室抗滑稳定及基底应力复核 八孔水闸为整体结构，计算时将6孔一起作为计算单位，计算结果见表2..（略）
4.4 水闸的过流能力复核 水闸在正常情况下为淹没出流，经计算，水闸在正常水位下闸门全开时的过流能力为802m3/s，大于设计流量784m3/s，满足过流要求。
5 水闸安全状态评价和建议
通过对水闸工程的现状调查、现场安全检测和复核计算，对水闸安全状态评价如下：（略）
综上所述，徐楼节制闸存在严重的安全隐患，根据《水闸安全鉴定规定》（sl214-58）有关规定评定该闸为四类闸，建议拆除重建。