某水闸安全评价.docx
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某水闸安全评价.docx
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某水闸安全评价
目录
1安全综合评价1
1.1鉴定工作概况1
1.1.1工作安排和进度1
1.1.2提供的成果报告1
1.2工程概况1
1.2.1地理位置1
1.2.2主要工程效益2
1.2.3工程的主要建筑物及其特性参数2
1.2.4原设计与施工情况3
1.2.5工程存在的问题3
2工程现状的调查分析5
2.1工程概况5
2.1.1枢纽主要建筑及其特性参数5
2.1.2主要效益6
2.2设计与施工情况6
2.3技术管理情况7
2.3.1技术管理制度执行情况7
2.3.2水闸运行情况7
2.3.3水闸运行期间出现的问题及处理措施8
2.4工程安全状态现状9
2.4.1工程安全状态现状9
2.4.2成因分析11
2.5结论与建议11
2.5.1结论11
2.5.2建议11
3现场安全检测13
3.1基本情况13
3.1.1工程概况13
3.1.2工程存在的主要问题13
3.2区域地质概况13
3.2.1地形地貌13
3.2.2地层岩性13
3.2.3地质构造14
3.2.4水文地质条件14
3.2.5闸基岩石风化特征15
3.2.6闸基工程地质问题评价15
3.2.7闸体质量评价15
3.2.8抗震评价17
3.2.9结论及建议17
3.3砼、金属结构安全检测18
3.3.1工程概况18
3.3.2检测目的18
3.3.3检测范围18
3.3.4检测内容19
3.3.5检测依据20
3.3.6检测方法20
3.3.7检测结果21
3.3.8检测结论及建议37
附图40
4工程复核计算45
4.1概述45
4.2工程等级与设计洪水标准复核46
4.3洪水复核46
4.3.1气象46
4.3.2设计洪峰流量46
4.3.3水闸下游河道水位流量关系48
4.3.4水闸泄洪能力复核计算49
4.3.5计算结果分析51
4.3.6结论及建议51
4.4消能防冲复核52
4.4.1基本情况52
4.4.2消能防冲复核水位组合53
4.4.3消能防冲复核计算53
4.4.4结论57
4.5闸基抗渗稳定复核计算57
4.5.1基本资料57
4.5.2渗流计算58
4.5.3闸基抗渗稳定分析60
4.6泄洪闸稳定复核计算60
4.6.1复核计算基本资料与要求60
4.6.2荷载计算及其组合61
4.6.3闸室基底压力复核61
4.6.4水闸抗滑稳定复核计算62
4.7冲砂闸稳定复核计算63
4.7.1基本资料63
4.7.2荷载计算和荷载组合63
4.7.3闸室基底压力复核63
4.7.4抗滑稳定复核计算64
4.8河堤堤顶、闸顶高程复核65
4.8.1特征水位65
4.8.2计算方法及计算公式65
4.8.3堤顶、闸顶高程计算66
4.8.4成果分析66
4.9翼墙稳定复核67
4.9.1基本概况67
4.9.2复核标准及相关资料67
4.9.3荷载计算68
4.9.4翼墙稳定复核69
4.9.5成果分析69
4.10水闸安全状态评价和建议69
4.10.1安全状态评价69
4.10.2建议70
5安全评价总报告71
5.1工程现状调查分析71
5.1.1工程概况71
5.1.2工程等级及洪水标准71
5.1.3工程的主要建筑物及其特性参数72
5.1.4工程效益73
5.1.5设计与施工情况73
5.1.6技术管理情况73
5.1.7工程安全状态初步分析74
5.1.8结论与建议75
5.2现场安全检测与结果分析76
5.2.1工程地质勘查76
5.2.2砼结构安全检测77
5.2.3金属结构安全检测77
5.2.4检测结论及建议78
5.3工程复核计算81
5.3.1洪水复核81
5.3.2消能防冲能力复核81
5.3.3闸基抗渗稳定复核81
5.3.4河堤堤顶、闸顶高程复核82
5.3.5翼墙稳定复核82
5.3.6安全复核结论及建议82
5.4水闸安全综合评价82
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
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
1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
08.12.10
1.2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(Ⅱ)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‰。
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2.8×3.0(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
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▽29.3m,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1.75m,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。
2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(Ⅱ)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2.8×3.0(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
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1.75m,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[1991]3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。
2.3.3水闸运行期间出现的问题及处理措施
1)闸门
①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。
②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4.5
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