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杨庄滞洪区万泉河涵闸安全评价

2023-04-05李德华

河南水利与南水北调 2023年1期
关键词:涵闸滞洪区闸室

李德华

(商丘市水利工程质量监督站,河南 商丘 476000)

1 工程地质

驻马店市杨庄滞洪区万泉河涵闸在构造分区图上位于华北准地台(Ⅰ)黄淮海拗陷(Ⅰ2)的南部,属于黄淮冲洪积平原地貌,微地貌属于小洪河河谷地貌,交通较便利,有国道345和乡道006、乡道009通过。在勘探深度范围内其地层主要为第四系填土(Qs)、上更新统冲湖积物(Q3all)和中更新统湖积物(Q2pl),岩性主要为轻(中、重)粉质壤土、粉质粘土及粉(细、中、粗)砂等

2 水文气象

洪汝河流域属温带季风气候区,夏秋两季受太平洋副热带高压控制,多东南风,炎热多雨,冬春两季受西伯利亚和蒙古高压控制,盛行西北风,干燥少雨。流域内多年平均气温14.80℃,绝对最低气温-15.30 ℃,绝对最高气温43.10 ℃,全年无霜期220~230 d,多年平均降雨量约910 mm,降水年际变幅大,年内分配不均,汛期雨量较为集中,7-9月降雨量占全年的60%,降水多以暴雨形式出现。流域上游伏牛山是主要暴雨中心。降水年际差异很大,年最大降雨量为最小降雨量的5倍。多年平均水面蒸发量约为960 mm,陆面蒸发量约为670 mm,年平约径流深240 mm。冬春季多东南风和西北风,最大风力8~9级。

3 工程概况

杨庄滞洪区位于河南省西平县城西22 km 的小洪河干流上,小洪河发源于舞钢市伏牛山区,流经河南省舞钢市、西平县、上蔡县、平舆县、新蔡等县,在班台和汝河交汇于大洪河,河道全长261 km。小洪河由西向东贯穿杨庄滞洪区,滞洪区内地形西高东低,地面高程在67~72 m 之间,由东部和南部的大坝、西部及北部的自然高地合围而成。滞洪区内河道全长9.20 km。控制流域面积1 026 km2,滞洪库容2.55 亿m3。1992 年开工建设,1995 年完工,2000 年投入运用。主体工程包括大坝工程、泄洪闸工程、万泉河涵闸工程、北运粮河改道工程。是小洪河洪水的关键性控制工程之一。

万泉河涵闸所在大坝桩号10+905.52处,工程等级为Ⅳ级,闸门为2孔3×3 m2平板钢闸门,闸底板高程65.00 m,设计比降i=1/500,设计最大泄洪流量74 m3/s,涵闸出口设9.50 m 长混凝土消力池,池深0.50 m,宽6.80 m,消力池后接10 m 长海曼,设计标准为10年一遇。

4 万泉河涵闸安全检测

4.1 平面工作闸门外观巡视检查

对工作闸门进行外观检测、钢板厚度及涂层质量进行检测,两扇平面工作闸门整体状况基本相似,闸门整体状况完好,主要零部件齐全。

4.2 螺杆启闭机外观检查

对启闭机进行外观检测,2台螺杆启闭机整体状况基本相似,整体状况良好,主要零部件齐全;标志铭牌清晰。通过外观检查发现,该启闭机存在的主要问题为右侧电机主线保护盖缺失。

5 安全复核分析

5.1 防洪标准复核

经过复核,万泉河涵闸设计洪水仍采用1992 年加固报告中间接法计算成果。万泉河涵闸调度运用方式采用现行调度运用方式,满足工程安全运行的要求。万泉河涵闸现状闸顶高程满足《水闸设计规范》的要求。通过此次复核,水闸防洪标准及抗洪能力均满足规范要求,洪水能够安全下泄,水闸防洪安全性评为A级。

5.2 渗流安全复核

万泉河涵闸渗透稳定安全评为A级。

5.3 万泉河涵闸结构安全复核

5.3.1 结构安全复核

5.3.1.1 箱涵地基承载力复核

(3) 通过桩复合地基的工程设计实例,并与MIDAS有限元结果进行了比较,验证了CFG桩复合地基的承载力和沉降的可靠性。

万泉河涵闸基础位于第(2)层重粉质壤土层,其承载力为8 T/m2,但由于闸基64.00 m以上进行换土,并用土工织物进行了加固处理,地基实际承载能力有所提高,且万泉河涵闸运行多年,并未出现明显异常现象,因此认为地基承载力可以满足要求。

5.3.1.2 万泉河涵闸结构复核

万泉河涵闸配筋结果为:底板底面钢筋Ag=1249 mm2,按配筋率0.23%配筋;现状配筋面积为1 570 mm2,满足要求。底板顶面钢筋Ag=1 100 mm2,按配筋率0.20% 配筋;现状配筋面积为1 418 mm2,满足要求。顶板顶面钢筋Ag=1 695 mm2,按配筋率0.38% 配筋;现状配筋面积为1 879 mm2,满足要求。侧墙外侧钢筋Ag=1 008 mm2,按配筋率0.23% 配筋;现状配筋面积为1 272 mm2,满足要求。

5.3.1.3 过流能力复核

根据规划要求,万泉河涵闸建筑物级别为3 级,10 年一遇设计洪水设计泄流量Q=74.30 m3/s,设计上游水位69.80 m,下游水位68.40 m,孔口尺寸为2孔3×3 m箱涵,由进出口水深判别涵洞为淹没压力流。

根据计算,泄流量Q=74.72 m3/s,大于设计流量74.30 m3/s,满足设计要求。

5.3.1.4 万泉河涵闸结构耐久性复核

5.3.1.5 结构复核结论

经对万泉河涵闸地基承载力及混凝土结构配筋等进行复核,得出以下结论:①根据《水闸安全评价导则》规定,在各种计算工况下,闸室基底应力超过基础地(2)层重粉质壤土的允许承载力,但由于闸基64.00 m以上进行换土,并用土工织物进行了加固处理,地基实际承载能力有所提高,且万泉河涵闸运行多年,并未出现明显异常现象,因此认为地基承载力基本可以满足要求,评定为B 级。②闸室受力钢筋保护层满足规范要求。结构安全性评定为A级。③万泉河涵闸混凝土强度最低强度等级不满足《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》要求。④经复核,工程现状的消力防冲结构尺寸不满足现行规范要求,消力防冲安全性评定为B级。

综上所述,地基承载力不满足要求,混凝土强度不满足现行规范要求,消能防冲不满足现行规范要求,结构安全性满足要求,综合评定为B级。

5.4 抗震安全复核

据《中国地震动参数区划图》,本区动峰值加速度为0.10 g,相当于地震基本烈度Ⅶ度。据附录E表E.1场地地震动峰值加速度调整系数Fa=1.25,地震动峰值加速度为0.13 g,相应地震烈度为Ⅶ度。闸室抗震计算满足现行规范要求。闸室抗震安全评价为A级。泄洪闸5-5翼墙正常运行期+地震工况抗滑安全系数为1.03,不满足现行规范特殊组合II(地震)为1.05的要求。抗震安全评价为C级。

5.5 金属结构复核

万泉河涵闸工作闸门和启闭设备运行了20 多年来,未超出其折旧年限(30 年),复核计算结果表明工作闸门的应力达标。右侧螺杆启闭机电机主线保护盖缺失;启闭设备未安装开度和荷重指示装置,无法保证金属结构设备安全运行。故金属结构安全性综合评定为B 级。建议启闭设备加装安全保护装置,并对有问题的启闭设备进行维修。在更新改造前,管理部门平时加强运行管理,及时发现问题。

5.6 万泉河涵闸电气设备复核

启闭机为手电两用螺杆机,经复核供电电源基本满足负荷等级供电要求。各电气设备均处于正常运行状态,保养基本完善,各设备现地控制柜运行良好。照明、接地系统、防雷措施基本完善。

综上所述,杨庄泄洪闸和万泉河涵闸电气设备基本满足《水闸安全评价导则》和相关规程规范对电气的要求。机电设备安全性综合评定为A级。

6 结论

检测结果基本满足标准要求,运行中发现的质量缺陷尚不影响工程总体安全,评定为A 级。通过复核,水闸防洪标准及抗洪能力均满足规范要求,洪水能够安全下泄,水闸防洪安全性评为A级。闸基渗透稳定满足规范要求,万泉河涵闸渗透稳定安全评为A 级。由于闸室稳定、消能防冲、抗震评价指标为B级,闸室结构安全综合评定为B级。金属结构设备满足标准要求,存在质量缺陷尚不影响安全运行,万泉河涵闸金属结构安全等级评定为B级。

综上所述,杨庄滞洪区万泉河涵闸工程运行指标基本达到合计标准,工程存在一定隐患,工程结构安全性评价为B级,金属结构评价为B 级,根据《水闸安全鉴定规定》,万泉河涵闸评价为二类闸。

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