陆忠民，柏宝忠

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

1 规范编制背景

我国水利水电工程水工建筑物的设计目前主要采用按强度设计的模式，主要考虑荷载作用下结构承载力(强度)安全性与适用性的需要，较少考虑结构长期使用过程中由于环境侵蚀作用引起结构材料性能劣化、对结构安全性与适用性的影响。

1998年颁布实施的《中华人民共和国建筑法》第六十条规定:“建筑物在合理使用寿命内，必须确保地基基础工程和主体结构的质量”;第八十条规定:“在建筑物的合理使用寿命内，因建筑工程质量不合格受到损害的，有权向责任者要求赔偿”。所谓工程的“合理”寿命，首先应满足工程本身的“功能”(安全性、适用性和耐久性等)需要，其次是要“经济”，最后要体现国家、社会和民众的根本利益如公共安全、环保生态和资源节约等需要。在许多情况下，建筑物的合理使用年限与工程的经济性并不矛盾，合理的耐久性设计在造价不明显增加的前提下就能大幅度提高建筑物的使用寿命，使工程具有优良的长期使用效益。耐久的工程适应了环境保护和生态文明的需要。

《建设工程质量管理条例》第二十一条规定，设计文件应当符合国家规定的设计深度要求，注明工程合理使用年限;第四十条规定，在正常使用条件下，基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程的最低保修期限为设计文件规定的该工程的合理使用年限。

《建设工程勘察设计管理条例》第二十六条规定，设计文件要注明建设工程合理使用年限。

建设部《关于设计单位执行有关建设工程合理使用年限问题的通知》(建设【2000】146号)规定，在设计文件中应注明建筑物的合理使用年限。

遵照水利部领导批示精神，水利部水利水电规划设计总院(以下简称水规总院)于2000年12月21日在北京召开了水利水电工程合理使用年限问题座谈会，会议达成以下两方面主要共识。

(1)在设计文件中注明工程合理使用年限，对于加强设计单位和设计人员的责任感，提高设计质量，推动科技进步，促进水利建设的发展，具有积极意义，应当认真贯彻执行。

(2)建议由水规总院牵头，组织有关单位，通过广泛深入的调查研究，起草一个文件，经部审定后试行，以指导当前工作，同时在实践中继续研究，不断充实完善，为制定正式法规准备条件。

2 专题研究及规范编制工作过程

2.1 专题研究

2001年12月上海勘测设计研究院(以下简称上海院)受水规总院委托，开展水利工程合理使用年限规定的专题研究工作。通过调研和资料收集工作，对水利工程合理使用年限的涉及因素进行分析研究，提出专题研究的主要思路、合理使用年限确定的依据和方法。调查了全国11个省和直辖市工程运行时间较长的32个水利水电项目，编制了工程调研报告，于2010年8月完成《水利工程合理使用年限专题研究报告》。

2.1.1 专题研究主要工作

(1)资料收集、整理、分析和研究。收集了国内外有关建筑物合理使用年限(或设计使用年限)和耐久性设计方面的建筑、桥梁、港工、公路、铁路等相关行业的标准和文献、以及国内外一些重大工程的使用年限或使用寿命的规定，并征询了有关专家的意见。

收集了国内外有关水工建筑物耐久性的大量资料，研究分析影响水工建筑物使用寿命的各因素，对我国现行水利水电行业设计、施工、管理有关的规程规范中与水工建筑物耐久性和使用寿命相关内容进行分析、总结和研究。

(2)工程实地调研。调研了湖北、宁夏等11个省市的壅水建筑物、泄洪建筑物、输水建筑物、水电站厂房、水闸、泵站等各类水工建筑物，同时走访了相关工程设计、管理单位，收集了大量工程实例资料。

(3)专题研究报告的编写。《水利工程合理使用年限专题研究报告》共分11章、2个附件，主要内容为在一般环境、海水氯化物环境、土中和水中化学环境、冻融环境中水工建筑物(水闸、泵站、水库、渡槽、水电站等)侵蚀破坏的实例，侵蚀破坏的原因，工程实际使用寿命和耐久性现状，工程对建筑材料及施工的耐久性要求。

2.1.2 主要结论

(1)我国地域广阔，水利水电工程所处环境(大气环境、水环境、温度、湿度、土壤、泥沙等)复杂，工程结构种类繁多，建设过程不同，建成后管理水平、管理条件参差不齐，因此工程的耐久性表现出不同程度的状况。

(2)工程耐久性问题十分复杂，不仅环境作用本身多变，带有很大的不确定性，而且结构材料在环境作用下的劣化机理也有诸多问题有待进一步明确。环境条件与各类原材料均存在很大差异。

(3)国内外对建筑物耐久性和使用年限的研究主要集中在混凝土和钢筋混凝土结构上，研究的程度较深，资料较丰富，确定合理使用年限有一定基础。但当地材料的建筑物，如以土、石、砂等当地材料填筑、砌筑的堤、坝等其耐久性问题研究与混凝土结构有明显差距，研究资料和观测、检测资料较少。

(4)由于环境作用和建筑物材料性能劣化机理的复杂性、不确定性与不确知性以及缺乏足够的经验和数据，目前尚难对建筑物的耐久性及其实际使用年限作出准确的预测，研究的成果只是一种基于现有认识的、近似的判断和估计。

2.2 规范编制过程

2.2.1 征求意见稿阶段

在进行专题研究过程中，同时开展了标准的编制工作。

2002年8月上海院完成了《水利工程合理使用年限的规定》编制工作大纲，2003年6月编制组完成《水利工程合理使用年限的规定(征求意见稿)》(以下简称《规定》)，征询水利系统有关单位和专家的意见。根据专家意见，编制组对征求意见稿进行了修改，于2005年3月完成了《规定》征求意见稿二稿。2005年4月水规总院在北京主持召开《规定》征求意见稿二稿讨论会，形成主要意见如下。

(1)为了执行国务院颁布的《建设工程质量管理条例》和建设部《关于设计单位执行有关建设工程合理使用年限问题的通知》，根据水利行业的需要，编制《规定》是十分必要的，对今后的水利工程建设具有指导意义。

(2)鉴于水利工程由各种水工建筑物组成，不同的水工建筑物有不同的使用年限，为与《建设工程质量管理条例》相对应，同时为以后在《规定》使用过程中积累经验，以便进一步修改完善，建议将名称改为“水利工程水工建筑物合理使用年限暂行规定”，也有部分专家建议将名称改为“水利工程水工建筑物合理使用年限导则”。

(3)《规定》中所规定的使用范围和内容总体上是合适的，对其框架顺序建议作适当调整，突出合理使用年限规定，对有关建筑物材料、设计、施工、运行和管理方面的条款可作适当简化。

据此，编制组于2006年6月完成《水利工程水工建筑物合理使用年限暂行规定(送审稿)》。

2008年底，根据水利部标准制定、修订计划安排，在《水利工程水工建筑物合理使用年限暂行规定(送审稿)》和《水利工程合理使用年限专题研究调研报告》的基础上，启动编制《水利水电工程合理使用年限设计规范》工作。2009年6月完成了《水利水电工程合理使用年限设计规范》编制工作大纲。

2011年3月编制组完成了《水利水电工程合理使用年限设计规范(征求意见稿初稿)》。2011年4月，水规总院在北京组织召开了征求意见稿初稿的咨询讨论会，建议将规范名称改为《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》。

2011年10月，经修改形成的《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范(征求意见稿)》向全国水利水电行业114家有关单位及专家征求意见，编制组共收到137条意见。

2.2.2 送审稿阶段

在整理、分析、研究征询收到的意见后，编制组对征求意见稿进行了修改、调整，2012年6月编制完成《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范(送审稿初稿)》。2012年6月25日，水规总院组织专家对送审稿初稿进行了咨询讨论，经修改后于2012年8月编制完成《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范(送审稿)》(以下简称《规范(送审稿)》)。

2012年11月14日～16日，水利部国际合作与科技司在北京主持召开了《规范(送审稿)》审查会，会议认为《送审稿》满足编制工作大纲要求，编写程序符合《水利标准化管理工作办法》要求，提交会议的送审材料齐全，满足审查要求;体例格式基本符合《水利技术标准编写规定》(SL1-2002);章节安排基本合理，内容全面，主要技术指标合理，可操作性强，满足了当前我国水利水电工程合理使用年限及耐久性设计的要求。会议通过了对送审稿的审查，同时对部分条文提出了具体修改意见。

2.2.3 报批稿的形成和规范的发布实施

根据审查意见，编制组对送审稿进行了修改、调整，2013年2月编制完成《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范(报批稿)》。

2013年4月26日水利部国际合作与科技司在北京组织召开报批稿审定会。根据报批稿审定意见，编制组修改完成了该规范报批稿二稿。2013年5月31日提交了报批稿审定会后要求提交的相关成果，完成了规范编制所有工作。

2014年1月26日水利部发文批准《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》为水利行业标准，予以发布，标准编号为 SL654-2014，于2014年4月26日实施。

3 规范主要章节内容

3.1 章节内容

规范共4章和1个附录，主要技术内容有水利水电工程及其水工建筑物的合理使用年限规定、水工建筑物耐久性设计要求。具体章节内容见表1。

表1 规范各章节内容、条款数量设置表

3.2 主要条文编制的背景和依据

3.2.1 关于水利水电工程及各类建筑物的合理使用年限要求

(1)对现有水利水电工程的调查分析。调查了全国11个省和直辖市32个水利水电工程以及部分国外工程项目(包括水库、水电站、水闸、泵站、渡槽等)，了解目前现有工程的安全性和耐久性状况、运行状况、安全鉴定情况，研究分析了影响水工建筑物使用年限和耐久性的各因素。

(2)对现行水利水电行业设计、施工、管理有关的规程规范中与水工建筑物耐久性和使用年限相关内容进行分析和研究。

(3)收集了国内外其他行业有关建筑物合理使用年限(或设计使用年限)和耐久性方面的规定，主要有建筑、港工、公路、铁路、桥梁等相关行业的标准、国外有关标准以及国内外有关学术文献和一些重大工程的使用年限或使用寿命的规定。

3.2.2 关于环境类别

水利水电工程的环境类别，主要依据《水工混凝土结构设计规范》(SL191-2008)、《水工建筑物抗冰冻设计规范》(GB/T50662-2011)的有关规定编写，部分借鉴了《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)的规定，同时指出水利水电工程还有泥沙淤积和不良地质等环境。

3.2.3 关于不同环境下的耐久性设计要求

(1)混凝土结构和钢筋混凝土结构。侵蚀性环境下混凝土结构和钢筋混凝土结构的耐久性设计要求主要依据SL191-2008、GB/T50662-2011的有关规定编写，同时借鉴了GB/T50476-2008的有关规定，并结合现行水利水电行业其他设计、施工规范中的相关要求，按水工建筑物的特点和行业习惯等进行编制。

(2)混凝土坝等大体积混凝土建筑物和土、石等当地材料建筑物以及水工金属结构。总结了近年来的水利水电工程实践经验，参照现行水利水电行业设计、施工、管理有关的标准中与水工建筑物耐久性和使用寿命相关的内容进行编制。

4 规范的应用

4.1 合理使用年限确定

规范规定新建的水利水电工程在项目建议书、可行性研究报告、初步设计报告、招标设计文件、施工图设计说明等设计文件中，应注明工程及其永久性水工建筑物的合理使用年限。工程及其建筑物的合理使用年限的确定按表2、表3进行。同时规定，综合利用的水利水电工程，当按各综合利用项目确定的合理使用年限不同时，其合理使用年限应按其中最高的年限确定。水工建筑物的合理使用年限不应超过其所属工程的合理使用年限。水工建筑物级别提高或降低时，其合理使用年限应不变。

表2 水利水电工程合理使用年限 单位:年

表3 水利水电工程各类永久性水工建筑物的合理使用年限 单位:年

注:水库壅水建筑物不包括定向爆破坝、橡胶坝。

由表2、表3可以看出，工程合理使用年限的确定和建筑物合理使用年限的确定是分别进行的，但又有密切联系。工程合理使用年限的确定主要依据工程类别、工程等别和社会经济发展要求确定，建筑物合理使用年限主要根据建筑物类别和建筑物级别确定。这个确定的方法和思路主要参照了《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)中对工程等别和建筑物级别规定的思路，使得合理使用年限的确定与工程等别、建筑物级别相对应，体现了水利水电行业的特点和要求，与其他行业(如建筑、桥梁、港工、铁路等)的使用年限的确定明显不同。

例如一特别重要的流域调水工程，水库总库容339亿 m3，装机容量为 900MW，混凝土坝高176m。按水库库容，为Ⅰ等工程，根据表2，则工程合理使用年限为150年;按供水重要性，为Ⅰ等工程，根据表2，则工程合理使用年限为100年;按发电装机容量，为Ⅱ等工程，则工程合理使用年限为100年，最终综合确定此工程的合理使用年限为150年。该工程主要建筑物大坝、泄水建筑物、输水建筑物、电站厂房均为1级建筑物，根据表3，则大坝、泄水建筑物的合理使用年限为150年，输水建筑物、电站厂房为100年。

4.2 耐久性设计

规范第4章对水利水电工程及其水工建筑物耐久性设计内容进行了全面系统的规定，包括一般规定、构造要求、材料要求和不同侵蚀环境条件下设计要求4个部分内容，技术指标合理，可操作性强。

新建的水利水电工程的耐久性设计内容需按该规范的规定执行，故在工程的项目建议书、可行性研究报告、初步设计报告的“工程布置及建筑物”一章中应增加“建筑物耐久性设计”章节，详细说明工程及其水工建筑物的合理使用年限，建筑物所处的环境条件;根据合理使用年限要求和环境条件，具体提出建筑物材料要求和结构构造要求。材料要求包括原材料的选择、混凝土强度等级、水胶比、抗渗等级、抗冻等级以及抗侵蚀性和抗冲耐磨等要求。土、石结构材料抗风化、抗环境侵蚀要求等。结构构造要求包括结构缝的设置、混凝土保护层厚度、混凝土裂缝控制、有效的防渗、排水设施等。

耐久性设计还应考虑到建筑物正常使用过程中构件的预定检测、维护及必要的更换。构件使用年限比主体结构短时，应设计成可更换的构件。对耐久性要求高但易发生耐久性破坏的结构构件或结构部位，设计时应考虑方便检修的条件和更换的可能性，必要时可采用耐久性高的结构。

不同环境条件耐久性设计目标为:碳化环境条件下，应控制大气作用下混凝土碳化引起的钢筋锈蚀;冻融环境条件下，应控制混凝土遭受长期冻融循环作用引起的损伤;氯化物环境(包括海水、盐雾、除冰盐环境)条件下，应控制氯离子引起的钢筋锈蚀;化学腐蚀环境条件下，应控制混凝土遭受化学腐蚀性物质长期侵蚀引起的损伤。当地材料填筑的堤、坝结构应具有防渗、排水、抗风化和抗冲刷的长期性能。

在施工图设计阶段，设计说明中应提出工程及其水工建筑物的合理使用年限，耐久性所需的原材料要求、施工技术要求和施工质量验收要求以及耐久性专项质量检验要求等。

工程竣工后，应向业主提出建筑物使用过程中日常维护措施、设计预定的定期修理、部件更换、监测要求、检测要求和定期安全鉴定计划的内容。

在建筑物在日常运行和管理中，应按设计工况运行，不应有超出设计范围的工况。对特殊运行工况，应加强监测和控制。建筑物的日常运行管理应建立检测、维护的制度，及时更换不能正常工作结构或部件。

5 结语

由于水利水电工程类型多、结构复杂，结构材料多样，使用运行条件各有不同，故该标准的编制难度大，时间跨度长。工程合理使用年限的规定对水利水电行业来说是一个新问题、新课题，而合理使用年限必须考虑环境侵蚀作用、材料性能等因素的变化对于结构耐久性的影响，工程的耐久性设计就是为了满足建筑物在合理使用年限内能按设计功能安全使用的要求。

由于耐久性问题十分复杂，目前尚缺乏足够的工程经验和数据积累。因此广大设计、科研、工程建设管理人员在使用本标准时，应结合工程重要性和环境条件等具体特点，充分考虑当地的实际情况，注意工程经验、试验数据的积累，为今后该标准的改进和完善提供充分的依据和基础。