陶佳亮

(南昌市水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督站，南昌330000)

水工建筑物工程老化程度評價指標

陶佳亮

(南昌市水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督站，南昌330000)

文章通過對臨港鎮(zhèn)朱田塢小型水庫老化現(xiàn)象進行實地調(diào)查，并現(xiàn)場測試了部分水利工程，以為研究其老化現(xiàn)象和機理提供依據(jù)，提出水工建筑物工程老化程度的判斷與評價，必須根據(jù)建筑物的功能性進行分析，其方法要根據(jù)系統(tǒng)分析的原理與層次分析方法，結(jié)合水利工程自身的特點，評價指標體系建立起來。

水利工程;建筑物;老化;評價指標;評價方法;評價標準

1 水利工程常見老化現(xiàn)象

關(guān)于水利工程的老化現(xiàn)象可以從兩個方面進行判斷，即在水利工程運行的過程中，其總體(部分)的安全性能有所降低;使用功能上出現(xiàn)了明顯的退化趨勢［1］。根據(jù)水利工程現(xiàn)場調(diào)查中所獲得的數(shù)據(jù)進行分析，可以對于水利工程中常見的老化現(xiàn)象予以總結(jié):①擋水建筑物出現(xiàn)了多處裂縫，滑坡體出現(xiàn)破損，而且有明顯的滑坡。在工程施工中所埋下的安全隱患受到環(huán)境影響而逐一暴露出來。②泄水建筑物的的防沖設(shè)施嚴重損壞而無法正常運行，泄水建筑物主要承擔著泄水能力，以調(diào)整水位，然而由于老化而出現(xiàn)泄洪能力衰弱，包括水閘以及啟閉設(shè)施由于破損而使正常功能無法發(fā)揮出來。③輸水建筑物承擔著輸水的功能，由于嚴重老化而使這一功能降低，包括干支渠道在輸水能力上有明顯降低的現(xiàn)象。

2 水利工程老化程度指標評價體系

2.1 單個建筑物老化程度評價指標休系

關(guān)于水利工程的老化程度，主要體現(xiàn)在對單個建筑物的評價。方法很簡單，就是對建筑物所呈現(xiàn)出來的老化現(xiàn)象進行統(tǒng)計，并分項按照所規(guī)定的標準進行評判，并劃分出老化的等級。在對建筑物的老化程度指標制定的過程中，要再按照所獲得的老化現(xiàn)象統(tǒng)計資料進行綜合評價，計算出老化程度指標，并以此為依據(jù)判定水利建筑物的老化程度:①壩體老化程度指標包括4項，即壩體建筑物有裂縫出現(xiàn)，并有滲漏現(xiàn)象發(fā)生，滑坡和護坡的損壞等都是壩體老化的重要標志［2］;②溢洪道老化程度指標包括5項，諸如溢洪道的泄洪能力，閘室是否穩(wěn)定、啟閉設(shè)施以及消能設(shè)施是否能夠靈活操作以及岸墻的穩(wěn)定性等;③輸水洞老化程度指標包括4項，即混凝土強度是否達標，輸水洞的水泥建筑有裂縫出現(xiàn)，并已經(jīng)滲漏，鋼筋銹蝕程度等都是判斷標準;④輸水建筑物老化程度指標主要包括3項，即渠道的輸水能力和渠系建筑物輸水能力、輸水建筑物的灌溉能力。

例如:朱田塢水庫位于臨港鎮(zhèn)鵲山村，是一座以灌溉為主兼養(yǎng)殖等綜合效益的小(1)型水庫。朱田塢壩址以上控制集雨面積1.51 km2?？値烊?46×104m3，水庫設(shè)計灌溉面積2.75 hm2，由于水庫存在安全隱患，影響蓄水，未能達到灌溉效益，實際灌溉面積2.07 hm2。存在的主要問題有:①壩體、壩基和壩肩存在滲漏問題，下游壩坡抗滑穩(wěn)定不滿足要求，壩坡滲水出口無保護;②溢洪道未襯砌，且出口無消能設(shè)施及出水渠;③壩下涵管管壁混凝土剝蝕、局部露筋、裂縫;斜管多處裂縫，放水孔破損;④水庫無水、雨情測報系統(tǒng)和大壩安全監(jiān)測設(shè)施，通訊、管理設(shè)施簡陋，無上壩公路和庫區(qū)公路。上述險情的存在，使得工程運行潛在隱患極大，工程效益不能充分發(fā)揮。

2.2 水利工程整體老化程度評價指標

水利整體老化程度的評價是建立在單個建筑物老化程度評價的基礎(chǔ)之上的。在計算其綜合評價指標的時候，主要根據(jù)其對整個水利工程的安全影響判定水利工程整體老化程度。壩體滲漏老化評價標準見表1。

表1 壩體滲漏老化評價標準

3 水工建筑物工程老化程度評價方法

3.1 壩體滲漏土壩壩體和壩基有滲漏現(xiàn)象

滲漏可以劃分為正常滲漏和異常滲漏，正常滲漏對于壩體具有一定的保護作用，而如果滲漏量過大，就會導(dǎo)致土體破壞，影響了蓄水功能的同時，還會導(dǎo)致工程局部或者整體都出現(xiàn)失穩(wěn)狀態(tài)。這種異常滲漏，通常會被作為考核壩體老化的一項重要因素。

3.2 導(dǎo)致滑坡土壩滑坡的因素

壩坡設(shè)計過于陡峭，壩體以及壩基抗剪強度不夠，一些自然環(huán)境中所出現(xiàn)的不可抗拒因素，諸如地震等，都會導(dǎo)致壩體出現(xiàn)局部或者整體性滑動.對于壩體的設(shè)計都具有穩(wěn)定安全系數(shù)，其抗滑能力通過系數(shù)表達出來，作為老化程度的評價指標。壩體現(xiàn)場測試的有關(guān)物理力學(xué)指標，諸如內(nèi)摩擦角、黏聚力、干容重等，會參考水庫運行的環(huán)境條件，通過穩(wěn)定計算，求出壩體現(xiàn)狀最小穩(wěn)定安全系數(shù)Kc值，按表2標準進行老化程度評價。

表2 壩體抗滑穩(wěn)定等級評價

3.3 護坡狀況

護坡作為土壩的重要組成部分，出現(xiàn)老化現(xiàn)象主要是由于各種自然現(xiàn)象而引起的。土壩的壩坡對于水利工程的防護是非常重要的，一旦出現(xiàn)不同程度的毀壞，就會威協(xié)到大壩的安全，主要體現(xiàn)在壩體碾壓不實、護坡墊層設(shè)計不符合工程施工的要求。塊石與設(shè)計標準相比偏小、砌筑不符合質(zhì)量要求、設(shè)計不完善，加之經(jīng)歷風(fēng)流的長久沖刷，就會導(dǎo)致壩體出現(xiàn)不均勻的沉陷。當塊石出現(xiàn)風(fēng)化變質(zhì)的時候，也是導(dǎo)致水利工程老化的直接原因。因此，對其老化評價采用定量與定性相結(jié)合的方法。

3.4 土壩裂縫較為常見

壩體表面的裂縫很容易就能發(fā)現(xiàn)，而一些裂縫極具隱蔽性，開挖后才能夠發(fā)現(xiàn)。隱藏在壩體內(nèi)部裂縫，寬度不等，長短不一。寬度最大可以達到500 mm，最窄的還不到1 mm;裂縫的長度短的為1 m以內(nèi)，長的甚至可以達到數(shù)百米;不到1 m深度的裂縫較為普遍，最深的可以到達壩基處;從裂縫的走向上來看，有縱向裂縫和平行裂縫?？v向裂縫平行壩軸線，橫縫則與壩軸線相垂直。還有一些裂縫是縱橫交錯的，各種不規(guī)則的傾斜裂縫參雜在其中。這些裂縫對于土壩的正常使用都存在著不利影響。特別是橫向裂縫，由于其貫穿壩體，所以會直接威脅到壩體的穩(wěn)定性。此外，橫向裂縫很容易進一步發(fā)展，如果不及時補修，就會穿過壩身形成滲流通道，導(dǎo)致土壩嚴重損壞，一些隱性的裂縫，比如發(fā)生在防滲體內(nèi)部的裂縫，會導(dǎo)致防滲體斷裂而形成滲流通道，妨礙了正常的防滲作用。

4 水利工程整體老化程度評價法

1)通過以上各項評價指標復(fù)核計算，朱田塢水庫P=0.33%(校核時洪峰流量)為34.60 m3/s，P=3.33%(設(shè)計時洪峰流量)為22.20 m3/s。相應(yīng)水位分別為90.02 m和89.52m，大壩所需壩頂高程為90.84 m，現(xiàn)狀壩頂高程91.56～92.06 m，故大壩壩頂高度滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。依據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》規(guī)定，大壩抗洪能力評價為C級。

2)通過對朱田塢水庫的大壩計算滲流分析，從各種計算工況下的穩(wěn)定滲流中，大壩體內(nèi)計算的最大水平滲透坡降值和滲漏量可知，各種計算工況下，防滲心墻內(nèi)最大水平坡降為0.065，大壩最大出逸坡降為0.133，小于允許出逸坡降0.40，且大壩壩體浸潤線位置偏高，滲流從壩坡出逸，滲流出口無保護，可以認為在壩腳下游可能產(chǎn)生滲透破壞，這與大壩安全檢查發(fā)現(xiàn)壩腳附近有多處集中滲漏相吻合。計算的滲漏量較大，也與實際基本吻合。若不采取適當?shù)墓こ檀胧?，在下游坡極易產(chǎn)生滲透破壞。

3)溢洪道進口段和控制段底板及邊墻均無襯護。溢洪道堰上擋土墻高度、陡槽兩側(cè)邊墻高度不滿足規(guī)范要求，而且局部出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，因此泄洪期間，將會對安全帶來隱患。溢洪道無消能設(shè)施不滿足規(guī)范要求，因此可以斷定這將給溢洪道在將來洪水過流期間帶來極大的安全隱患。溢洪道兩側(cè)及底板未襯護，容易沖刷，給汛期泄洪帶來極大的安全隱患。根據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》分級劃分標準，朱田塢水庫溢洪道結(jié)構(gòu)安全性評價為C級，應(yīng)盡快對溢洪道進行除險加固工程以確保行洪時大壩的安全。

4)灌溉輸水平涵由于年久失修，坍塌嚴重，漏水嚴重，止水不嚴。涵管灌溉輸水過流能力不滿足設(shè)計要求，由于始建年代較早，涵管為素混凝土結(jié)構(gòu)，不能滿足要求。斜涵為素混凝土結(jié)構(gòu)，原施工時采用人工攪拌，施工質(zhì)量差，經(jīng)過多年的運行，涵管管身破損嚴重，且出現(xiàn)多處蜂窩麻面和裂縫，漏水嚴重。根據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》分級劃分標準，朱田塢水庫灌溉輸水涵管結(jié)構(gòu)安全性評價為C級。

綜上所述，通過對朱田塢水庫的各項建筑物檢查、復(fù)核，根據(jù)《水庫大壩安全鑒定辦法》和《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》規(guī)定的大壩安全分類標準，認定本工程大壩屬三類壩。各項建筑物評價見表3。

表3 朱田塢水庫工程安全分項評價表

5 結(jié)論

采用以上的方法現(xiàn)場測試臨港鎮(zhèn)朱田塢水庫，所獲得的測試結(jié)果與實際情況基本符合，為水庫除險加固提供有利條件，確保水庫充分發(fā)揮工程效益，保障了下游人民的生命財產(chǎn)和公共設(shè)施的安全。

［1］吳心淼，郄志紅.建筑物老化評級與補修智能決策系統(tǒng)［J］. 海河水利，1998(02):32-35.

［2］劉華鑫.水工建筑物的老化問題［J］.河南水利與南水北調(diào)，2012(14):151-152.

Brief Discussion on Aging Degree Evaluation for Hydraulic Structures

TAO Ja-liang
(Nanchang City Water Conservancy Construction Quality ＆ Safety Supervision Station，NanChang 330000，China)

Through the investigation for the ageing phenomenon of Zhen Wu small-scale reservoir in Lin Gang Town，combined with the field tested some water conservancy projects，They provide the basis for the study of the phenomena and mechanism of aging，Then the judgment and evaluation of hydraulic structure engineering aging degree，which must be analyzed according to the function of the building.The evaluation methods are based on the system analysis principles and level analysis methods，combine with the characteristics of water conservancy engineering itself，and establish evaluation index system.

hydraulic engineering; structure; aging; evaluation index; evaluation method;evaluation standard

TV698

B

1007-7596(2014)06-0020-03

2014-03-18

陶佳亮(1957-)，男，湖北武漢人，工程師，研究方向為水工建筑。