水闸安全鉴定分析<br/>——以金山区池泾套闸为例

水闸安全鉴定分析
——以金山区池泾套闸为例

2020-04-13刘微微金鹏明

工程技术研究 2020年2期

刘微微，金鹏明

（上海宏波工程咨询管理有限公司，上海 201707）

池泾套闸位于上海市金山区新农镇池泾河，是金山区半低地防汛、排涝骨干工程之一。该工程于1993 年2月动工，1994 年3 月竣工，自运行以来，主要为浦南东片的防汛除涝、内河水位调控、改善水质、便利船舶通航提供服务。由于建造年代较早，当时并未委托专业的设计单位进行设计，而是借用了60—70 年代的套用图，至今已有二十几年的历史，部分设施设备也已经磨损老化并进行整改及部分更换以及安装水闸自动化操作系统。根据《上海市水闸安全鉴定专项规划（2013—2020 年）》，池泾水闸投入运行已超过20 年，亟需开展相关的安全鉴定工作。按照水闸安全评价—水闸安全评价成果审查—水闸安全鉴定报告书审定的水闸安全鉴定工作三个基本程序，对池泾套闸进行复核计算，重点是闸室、翼墙等结构的抗滑稳定、渗透稳定、消能防冲、结构强度以及闸门强度等复核，并根据复核计算成果作出评价。

1 安全鉴定工作内容

1.1 现状调查及分析

（1）概况。池泾套闸有8m 孔径套闸1 座，闸室有效长度100m，闸底板与闸室墙采用钢筋砼坞式结构，底板标高为-0.5m，闸顶标高为4.5m，套闸闸室墙顶标高为4.0m，设有0.5m 高的挡浪墙，闸门采用提升式钢闸门结构，启闭机采用QPQ-2×16 吨绳鼓式卷扬机。闸室宽12m，通航标准为60t 级。外闸首设交通桥，桥面净宽5m，梁底标高为6.8m。外闸引航河两岸约750m护岸工程，结构为浆砌石重力式直立墙，砼压顶高程为4.2m。（2）现状调查。从水文、地质情况，设计、施工及更新改造情况，工程技术管理情况对套闸安全状态初步分析并得出相应结论（见表1）。

1.2 现场安全检测

根据水闸安全鉴定规范规程等的要求，首先委托具有相关资质的专业单位对钢筋混凝土结构，钢闸门及启闭机，消能防冲、防渗设施，电气设备，观测设施进行有效性检查，水闸监控、通信、广播、照明及信号系统以及附属工程等方面对套闸进行安全检测，形成《现场安全检测报告》。

1.3 复核计算分析及评价

根据《水闸设计规范》（SL 265-2001）、《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）等相关规范对池泾水闸进行复核计算，并根据复核计算成果作出评价。复核计算包括水力复核（过流能力、消能防冲），渗流稳定复核（渗径长度、渗透压力），结构稳定复核（闸首、闸室、海漫段护坡整体稳定复核），结构强度复核（闸首、闸室及内外河翼墙、人行桥）以及闸门结构强度复核。

表1 现状调查结论表

评价结果：（1）内外闸首闸墩、闸门顶高程及内外河翼墙、闸室边墙顶高程均不满足规范要求。（2）内外闸首闸门最大过流能力满足设计要求。（3）内外闸首消能防冲设施满足规范要求和现状安全运行要求。（4）内外闸首渗径长度和渗透坡降满足规范要求。（5）外闸首在设计工况2（外河水位4.27m，闸室水位2.00m）时的抗滑稳定安全系数不满足规范要求，其余工况的抗滑稳定安全系数、抗浮稳定安全系数、基底不均匀系数均满足规范要求；内闸首在本次复核的各种工况下的抗滑稳定安全系数、抗浮稳定安全系数、基底不均匀系数均满足规范要求。（6）闸室抗浮稳定安全系数满足规范要求；海漫段整体稳定满足规范要求。（7）内外闸首底板配筋及裂缝宽度均不满足规范要求；外闸首底板及闸墩的混凝土强度等级为C30，满足规范规定的混凝土耐久性基本要求；内闸首底板及闸墩的混凝土强度等级为C25，满足规范规定的混凝土耐久性基本要求。（8）内外河翼墙、闸室配筋及裂缝宽度均不满足规范要求；内外河翼墙、闸室的混凝土强度等级为C25，满足规范规定的混凝土耐久性基本要求。（9）人行桥结构配筋满足设计要求，但实际结构老化严重，桥墩立柱破损严重，结构现状难以满足安全运行要求。（10）闸门面板厚度、主梁稳定性、水平次梁强度、底次梁强度均不满足规范要求。

2 安全鉴定结论及建议

2.1 安全鉴定结论

（1）安全检测结论。①该套闸混凝土强度及耐久性满足要求，但老化、破损、麻面现象普遍，露筋现象严重，而且存在分缝脱开，伸缩缝止水老化、破损失效现象。闸墩、翼墙、排架柱等存在裂缝，闸底板混凝土有冲刷麻面露石及冲坑等外表缺陷；混凝土碳化深度值略大于钢筋的保护层厚度，钢筋存在锈蚀风险；交通桥桥面板、桥墩及盖梁存在大面积渗水痕迹，桥面转角处铺装层存在通长裂缝，桥下废弃仓库墙体存在斜向裂缝，桥面栏杆多处混凝土老化开裂、脱落；人行桥桥面板、桥墩及盖梁存在大面积渗水痕迹，上桥楼梯严重开裂；上下游河道及闸底板存在淤积。②钢闸门超过折旧年限，门体有锈蚀、碰撞变形；滑轮组均运行正常；滚轮普遍锈蚀；闸门止水橡胶均存在老化及变形；启闭机机架、卷筒保养良好；开式齿轮轻微磨损；启闭机超过折旧年限，整体外观较陈旧，各零部件均锈蚀，漏油严重；大小齿轮的齿面硬度、制动器的制动面硬度、运行时电动机的三相电流不平衡度及减速器噪音均不符合《水利水电工程启闭机制造安装及验收规范》（SL 381-2007）的技术要求。③宿舍楼、办公楼多处窗下及墙角均存在不同程度渗水痕迹；办公楼二层多处墙体屋面板板底至下40cm 位置存在横向裂缝，屋面板存在通长裂缝；仓库房屋陈旧，大门无法正常关闭；护栏年久失修，表面粉刷均起皮脱落，多处混凝土老化开裂，钢筋外露；自动化系统陈旧。

（2）复核计算结论。内外闸首闸墩、闸门顶高程及内外河翼墙、闸室边墙顶高程均不满足规范要求；外闸首在设计工况2（外河水位4.27m，闸室水位2.00m）时的抗滑稳定安全系数不满足规范要求；内外闸首底板、内外河翼墙、闸室的配筋及裂缝宽度均不满足规范要求；闸门面板厚度、主梁稳定性、水平次梁强度、底次梁强度均不满足规范要求（见表2）。

综上所述，根据《水闸安全鉴定规定》（SL214-98）、《水闸安全鉴定管理办法》（水建管〔2008〕214 号）相关规定，池泾套闸内外闸首闸墩、闸门顶高程及内外河翼墙、闸室边墙顶高程均不满足规范要求，混凝土老化、破损、露筋现象严重；外闸首局部工况抗滑稳定安全系数不满足规范要求，内外闸首底板、内外河翼墙、闸室配筋及裂缝宽度均不满足规范要求；闸门超过折旧年限，门体有锈蚀、碰撞变形，且闸门面板厚度、主梁稳定性、水平次梁强度、底次梁强度均不满足规范要求；启闭机超过折旧年限各零部件均锈蚀，漏油严重。工程老化严重，且存在较严重损坏，自动化系统陈旧。根据专家组鉴定结论及相关规定，初步评定该套闸为四类闸。

2.2 安全鉴定建议

建议将池泾套闸拆除重建，同时建议新闸址可以尽量靠近池泾河接掘石港河口处。

3 水闸病险原因分析及思考

3.1 强化维修养护工作

混凝土结构老化，钢筋锈蚀严重，主体结构沉降、变形明显，其原因一部分是建造时的设计标准较低，一部分是材料本身的老化变形，一部分是运行过程中维修养护不到位。因此应提高水闸的维修养护经费，加快速度培养专业的维修养护人员，使其对水闸潜在的问题能及时发现并准确应对，从而延长水闸的使用寿命。

表2 安全鉴定成果表

3.2 优化鉴定工作

由于水闸建设年代久远，当时多套用图集建设，且运行中多次加固维修扩建等，对鉴定工作带来了一定的困难，因此在鉴定中需要多渠道大力搜索基础资料。在这一背景下，检测单位应采用先进技术，挖掘出现有资料，为复核设计单位的鉴定提供可靠的数据信息；复核设计单位应尽可能提高复核计算的深度，提高鉴定的精度；水闸管理单位应协调敦促各方的工作，以确保水闸安全鉴定工作的准确有序。

3.3 健全安全评价体现

水闸安全鉴定多采用《水闸安全鉴定规定》（SL 214-98）中的定性评价方法，由于水闸的复杂性，其不能完全模拟出水闸的运行状态。专家学者也将多指标综合评价、灰度评价、模糊评价等评价体系用于水闸的安全鉴定工作中，能够更准确的评价水闸的安全问题。因此需要专家学者以及技术设计单位能够加大研究力度，能够形成一套能够定量、定性的安全评价体系，能够更好地为水闸运行工作提供可靠的依据。