李娜 汪自力 郭博文 常芳芳

摘 要：針對三類、四類水閘判定中人為因素較大，直接影響除險加固效果等問題，分析了影響三、四類閘劃分的關(guān)鍵技術(shù)、經(jīng)濟、政策等因素，主要包括鋼筋銹蝕、土石接合部隱患、結(jié)構(gòu)使用壽命、引水能力、應(yīng)急處置預(yù)案編制、技術(shù)經(jīng)濟比選及政策導向等。提出了修改完善現(xiàn)行水閘安全評價導則、盡快出臺水閘降等報廢利用技術(shù)標準、加強病險水閘非工程措施管理、適時修訂水閘安全鑒定管理辦法及建立病險水閘除險加固經(jīng)費正常投入機制等具體建議。

關(guān)鍵詞：水閘;安全評價;除險加固

中圖分類號：TV66;TV698 文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.10.023

引用格式：李娜，汪自力，郭博文，等.影響三四類水閘判定的關(guān)鍵因素及對策[J].人民黃河，2021，43（10）：119-122.

Abstract：Aiming at the issues that the factitious of the dangerous sluices has a large human impact directly on the danger-reinforcement effect， the key technology， economics， and policies affecting the division of the dangerous sluices were analyzed. The effects of corrosion in reinforcement， hidden danger of earth rock combination， longevity， diversion capacity， preparation of an emergency response plan， technical and economic comparison and policy guidance were mainly considered. Then， some suggestions were proposed， such as revising and perfecting the current guidelines for sluice safety evaluation，issuing technical standards for abandoned use of sluice as soon as possible， strengthening the management of non engineering measures of dangerous sluice， timely revising the management method of sluice safety appraisal， and establishing the normal investment mechanism of funds for danger removal and reinforcement of dangerous sluices.

Key words： sluice; safety evaluation; reinforcement

水閘是防洪保安全、水資源調(diào)控、蓄水灌溉的重要公共基礎(chǔ)設(shè)施。我國大部分水閘建于20世紀80年代以前，受當時經(jīng)濟社會和技術(shù)條件的限制，普遍存在防洪標準和建設(shè)標準偏低、配套設(shè)備落后等“先天不足”問題[1-2]。隨著使用年限的增加，水閘結(jié)構(gòu)及設(shè)備老化等諸多安全隱患不斷顯現(xiàn)。此外，為滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的需要，隨意增設(shè)的交通等功能加重了水閘工程病險。

水閘安全評價、判定水閘病險狀況依據(jù)的主要規(guī)范為《水閘安全評價導則》（SL 214—2015）[3]（以下簡稱《導則》），該導則明確三類險閘需除險加固，四類險閘需降低標準運用或報廢重建。受技術(shù)水平、投資政策等方面因素影響，對病險水閘處理方式的不同致使在對三類閘與四類閘的判別上存在較大的人為因素，給后續(xù)的除險加固工作帶來了一系列問題[4]。這些問題在已開展的病險水閘安全鑒定和病險水閘除險加固中均已有所體現(xiàn)，如將本該拆除重建的四類閘誤定為三類閘，導致病險處理不徹底、工程維護成本高、運行安全風險大等，甚至需要二次加固，造成投資浪費，且影響工程效益發(fā)揮;而將本可通過局部修復加固即可除險的三類閘誤定為四類閘，除大幅增大投資、造成浪費外，局部重建還可能導致因新舊接合部位處理不到位而造成新的安全隱患。筆者圍繞制約評價結(jié)論的關(guān)鍵技術(shù)、經(jīng)濟和政策問題分析了影響三、四類閘判定的主要因素，并提出現(xiàn)行《導則》及相關(guān)管理辦法的修改完善建議。建議盡快出臺水閘降等報廢利用技術(shù)標準、加強病險水閘非工程措施管理及建立病險水閘除險加固經(jīng)費正常投入機制，在三類、四類閘分類概念中不再涉及拆除重建等具體處理措施。

1 關(guān)鍵技術(shù)制約

1.1 隱蔽部位病險檢測與評價

水閘安全評價工作主要包括現(xiàn)狀調(diào)查、安全檢測、安全復核和安全評價，其中：現(xiàn)狀調(diào)查是最基礎(chǔ)的工作，明確工程安全問題、隱患和疑點，提出需進一步檢測和復核的內(nèi)容與要求;安全檢測為安全復核提供重點復核部位及與計算有關(guān)的荷載和參數(shù)，現(xiàn)場檢測工作的深度直接影響后續(xù)安全復核結(jié)果及安全類別評定;安全復核是根據(jù)水閘現(xiàn)場的檢測結(jié)果和復核計算的內(nèi)容要求，對水閘的防洪標準、滲流安全、結(jié)構(gòu)安全、抗震安全、金屬結(jié)構(gòu)安全和機電設(shè)備安全等進行復核;安全評價在現(xiàn)狀調(diào)查、安全檢測和安全復核的基礎(chǔ)上進行。水閘安全類別根據(jù)工程質(zhì)量安全復核結(jié)果綜合判定。但在具體評價工作中，隱蔽部位缺陷難以精準檢測，加上現(xiàn)有復核計算方法對缺陷也難以模擬，致使現(xiàn)場檢測與安全復核未能緊密結(jié)合，安全評價結(jié)果并未真實反映工程的病險情況。

（1）鋼筋銹蝕檢測及其對構(gòu)件承載力的影響。鋼筋銹蝕對鋼筋和混凝土的影響主要有3個方面：鋼筋材料力學性能退化，鋼筋與混凝土間的黏結(jié)滑移性能改變，產(chǎn)生銹脹作用。這幾個方面共同作用，會降低水閘鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性，嚴重影響水閘建筑物的安全穩(wěn)定運行。鋼筋銹脹力的存在使得混凝土產(chǎn)生裂縫，甚至導致混凝土保護層剝落，使構(gòu)件截面有效面積減小，更重要的是使鋼筋與混凝土間黏結(jié)性能退化;同時鋼筋銹損，其截面面積減小，延性降低，力學性能退化，使構(gòu)件受到不同程度的損傷、承載力下降。因此，安全評價工作應(yīng)重視混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕的檢測及其對構(gòu)件承載力的折減，并應(yīng)根據(jù)水閘混凝土梁式構(gòu)件、偏心受壓構(gòu)件及墻板構(gòu)件不同部位的受力特點，彌補目前水閘結(jié)構(gòu)承載力復核計算中未考慮鋼筋銹蝕影響的不足，建立考慮鋼筋銹蝕情況下裂縫間距、裂縫寬度及承載力的現(xiàn)行規(guī)范修正公式，使安全評價結(jié)果真實反映工程病險狀態(tài)。

（2）隱蔽部位病險檢測。水閘隱蔽及關(guān)鍵部位主要是指水閘與土堤接合部、止水等。穿堤涵閘與堤防土石接合部歷來是堤防防洪的薄弱環(huán)節(jié)，常發(fā)生接觸沖刷滲透破壞而引起堤閘險情，止水破壞、滲水、上游高水位等也加劇了這一破壞進程，且這種破壞初始過程大都隱于工程內(nèi)部，險情一旦發(fā)生，可能會迅速導致工程破壞，難以補救，具有隱蔽性、突發(fā)性和災(zāi)難性，素有“一處涵閘一處險工”之說[5]。而止水根據(jù)其布設(shè)位置主要作用為延長滲徑、防止土體流失等，止水失效將對閘基滲流和側(cè)向繞滲穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)安全造成影響，嚴重威脅水閘工程的安全運行。滲流破壞和止水失效之間會相互影響，形成惡性循環(huán)。目前許多水閘存在側(cè)壁滲水、底板脫空、止水老化等病險問題。但現(xiàn)行《導則》對水閘土石接合部、止水等部位的檢測內(nèi)容及檢測方法未作出具體要求。鑒于工程的隱蔽性及受現(xiàn)有檢測、探測手段的限制，土石接合部的隱患排查及止水檢測工作大多靠人工探視，較易出現(xiàn)漏查、漏報的情況，對其病險程度檢測得不深入、不徹底影響安全復核的針對性及水閘三、四類的判定，也關(guān)乎后續(xù)除險加固工作的針對性開展。

因此，安全評價工作應(yīng)對土石接合部的填土質(zhì)量、缺陷、滲流穩(wěn)定性以及止水的有效性進行檢測和復核評價。對于土石接合部安全評價重點應(yīng)為出現(xiàn)脫空、開裂、滲漏的接合部位，止水安全評價重點應(yīng)為出現(xiàn)滲水及老化部位。其中：土石接合部缺陷檢測應(yīng)視現(xiàn)場檢查情況進行，檢測方法可采用物探方法，即探地雷達法、聚束電法、超聲CT法等;止水必要時可進行硬度、拉伸強度、橡膠與金屬的黏合等檢測。

1.2 結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測

根據(jù)工程類別和等別，現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范對水利水電工程的合理使用年限進行了相應(yīng)規(guī)定。但隨著水閘服役年限的增長，混凝土結(jié)構(gòu)會遭受不同程度的侵蝕損傷，鋼筋銹蝕、碳化、凍融及海水環(huán)境下氯離子侵蝕等病害均會影響水閘結(jié)構(gòu)的使用壽命，致使結(jié)構(gòu)性能衰退，實際服役壽命低于設(shè)計使用年限。然而，在水閘安全評價工作中，往往忽視了病害對混凝土結(jié)構(gòu)壽命的影響，未進行水閘結(jié)構(gòu)各階段的服役壽命預(yù)測。安全類別判定應(yīng)在運行環(huán)境及混凝土結(jié)構(gòu)缺陷實測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對水閘剩余使用壽命進行評估，考慮結(jié)構(gòu)尚可安全運行的年限，再綜合考慮采取報廢或采取加固措施的必要性，以增加類別判定的科學性和合理性。

1.3 引水能力不足處理

在實際安全評價工作中，《導則》將過流能力復核歸屬于防洪標準，但引水能力因缺乏評判標準，故目前仍參照過流能力評價執(zhí)行。筆者統(tǒng)計了黃河流域已進行過安全評價的112座水閘相關(guān)資料[6]，發(fā)現(xiàn)防洪標準不滿足現(xiàn)行規(guī)范的主要原因是水閘引水能力不足，評價時僅對其引水流量進行了復核，大多未明確是否可通過工程措施進行處理而直接定為四類閘。但實際上，引水能力不足大多是外部引水條件變化造成的，就黃河下游水閘來說，引黃涵閘引水能力變化的主要原因有[7-8]：一是渠道淤積嚴重;二是河勢變化，造成引水口門脫離主流;三是河床下切，同流量條件下大河水位下降;四是灌區(qū)渠道與引黃涵閘引水能力不匹配。對黃河下游91處引黃涵閘引水現(xiàn)狀分析可知：由渠道淤積影響引水的涵閘占59.34%，由河勢變化影響引水的涵閘占14.29%。這些引水能力不足問題并未對水閘自身安全造成影響，工程自身也并不存在影響其安全運行的重大病險或隱患，若據(jù)此將水閘安全類別定為四類未免顯得“量刑過重”。《導則》類別的劃分標準更偏重于水閘自身安全性評價，忽略了水閘自身功能發(fā)揮，對于引水能力不足的水閘，應(yīng)對其引水能力的變化原因進行具體分析，并提出提高引水能力的具體對策和建議，分析結(jié)論應(yīng)明確能否通過工程措施解決其問題[9]。

1.4 應(yīng)急預(yù)案編制

根據(jù)《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管[2008]214號）的相關(guān)要求：水閘主管部門及管理單位對鑒定為三、四類的水閘應(yīng)采取除險加固、降低標準運用或報廢等相應(yīng)處理措施，在此之前必須制定保閘安全應(yīng)急措施，并限制運用，確保工程安全?！秾t》對此要求更加嚴格，增加了二類閘應(yīng)急措施的要求。因自身存在諸多問題的病險水閘在運行和管理過程中存在很大的安全風險，故在對病險水閘采取相應(yīng)處理措施之前，如何解決其正常功能發(fā)揮與安全之間的矛盾，如何確保工程安全運用，如何對其進行安全管理，如何有效控制風險等一系列問題應(yīng)被高度關(guān)注并亟待解決。

但目前尚缺乏相應(yīng)的技術(shù)標準，此項工作并未深入有效開展，未編制實質(zhì)性的應(yīng)急管理預(yù)案。造成這一問題的原因主要有：一是經(jīng)費問題，很多病險水閘并未采取或落實應(yīng)急管理措施，工程管護不到位，導致工程帶病運行增加了風險;二是目前應(yīng)急處置預(yù)案編制尚無相應(yīng)的技術(shù)標準，管理單位對此心有余悸，擔心追責，又反過來影響三、四類閘的判定。實際上，險閘在除險加固前的安全控制措施不僅可使工程充分發(fā)揮余熱，而且可兼顧工程安全運行。例如黃河下游白馬泉引黃涵閘因消能防沖、洞身段結(jié)構(gòu)承載力及抗震能力均不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求而被評定為四類閘[10]，該閘也喪失了引水能力，但為解決下游供水及拆除重建費用問題，最終在原閘上鋪設(shè)引水管道引水，在風險可控范圍內(nèi)對險閘控制運用，用較低費用既解決了四類閘降低標準運用問題，又保證了險閘的安全運用及效益發(fā)揮，且施工便捷。

2 技術(shù)經(jīng)濟比選

目前，人們普遍認為三類閘要采取相應(yīng)的除險加固措施，四類閘大多要拆除重建，因此在三、四類閘判定時，也大多考慮除險加固措施實施的影響。但三、四類閘與具體的除險加固措施在概念上并不完全對應(yīng)，四類閘不一定要拆除重建。當三、四類閘難以界定時，應(yīng)根據(jù)水閘重要性及特點、加固改建的可能性及經(jīng)濟性等多因素綜合考慮判定。

現(xiàn)行《導則》對安全類別的劃分考慮了運行指標、病險程度、恢復措施等，但未考慮恢復運行指標及除險加固措施的技術(shù)經(jīng)濟性。雖然《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL 265—2016）[11]中明確水閘加固設(shè)計方案應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定，但強調(diào)更多的是在加固設(shè)計階段對加固方案的多方案比選，且未明確經(jīng)濟比選具體內(nèi)容。而筆者所述技術(shù)經(jīng)濟比選的目的是在考慮水閘可修復性基礎(chǔ)上根據(jù)水閘主要病險問題對其加固與重建措施進行初判，從而更科學合理地判定三、四類險閘及節(jié)約資金。在加固和拆除重建方案均能保證水閘的安全時，應(yīng)從經(jīng)濟方面著手：對于擬定為三類的水閘，在判定前應(yīng)對其除險加固成本、運行管理成本進行估算;對于擬定為四類的水閘，應(yīng)研究其拆除成本、拆除措施對環(huán)境的影響等，分析各方案的合理性和可行性。此外，還應(yīng)考慮使用壽命、加固前后的風險、新老工程接合部隱患處理措施、是否具有文化價值等因素。例如，鑒于滯洪區(qū)的改變，豆腐窩分洪閘不再承擔分滯洪任務(wù)而導致分洪功能喪失，在除險加固必要性及技術(shù)經(jīng)濟比選基礎(chǔ)上，最終采用原閘保留、閘前復堤加固方案，原閘作為河道防洪安全的第二道防線。該方案不僅節(jié)約了投資，而且保護了已形成的良好的水環(huán)境，原有砌石工程和閘室可作為文物見證治黃史。由此看來，對各加固方案與重建方案的技術(shù)經(jīng)濟比較是很有必要的。

3 政策法規(guī)導向

由《導則》條文說明可知：對不符合流域規(guī)劃控制要求的水閘，不管安全分級如何，均為四類閘政策導向影響較大。在水閘安全評價工作中發(fā)現(xiàn)，常因規(guī)劃改變而使得待報廢水閘仍具有較高利用價值，包括工程價值、文化價值、生態(tài)價值等，例如上述豆腐窩分洪閘。此外，因水閘降等報廢缺乏相應(yīng)技術(shù)標準而難以執(zhí)行，某些管理單位為保證水閘供水功能的不間斷發(fā)揮，即使水閘本身為四類閘也有意將其劃分為三類閘，直接影響最終安全類別的判定。三、四類閘判定受國家投資偏好影響，部分水閘管理單位為盡可能多地爭取國家資金，對可三類可四類的水閘建議定為四類閘拆除重建。另外，受地方政府資金配套能力、到位情況影響也很大。應(yīng)盡快修改《導則》，并從投資計劃、配套資金管理等方面完善相關(guān)管理辦法。

4 結(jié)論與建議

（1）修改完善水閘安全評價導則相關(guān)內(nèi)容。《導則》規(guī)范了水閘安全評價工作，但隨著水閘除險加固工作的全面開展，暴露出安全評價深度不足、類別評定不合理、后續(xù)管護措施跟不上等問題。而安全評價、初步設(shè)計、除險加固的具體實施及工程安全管理等工作環(huán)環(huán)相扣，安全評價工作的準確性直接影響了后續(xù)工作的有效開展。建議盡快對《導則》進行修改完善，增加引水條件能力分析具體內(nèi)容，增加水閘與土堤及地基土石接合部、止水設(shè)施等隱蔽部位的安全評價內(nèi)容及分級標準，對三類和四類水閘的劃分重點增加恢復設(shè)計指標功能的經(jīng)濟性評價、除險加固措施的技術(shù)經(jīng)濟指標、結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測等判別標準，增加技術(shù)經(jīng)濟比選的主要內(nèi)容，并提出病險水閘除險加固前應(yīng)急預(yù)案的編制要求等。

（2）盡快出臺水閘降等報廢技術(shù)標準。目前，各地有很多面臨降等使用或報廢的水閘，然而水閘的降等與報廢，須經(jīng)過論證、審批等程序后方可實施，但相應(yīng)規(guī)程規(guī)范、技術(shù)標準和善后處理程序、經(jīng)費等方面的管理辦法尚未出臺，使管理單位在控制運用時無章可循，持觀望態(tài)度，即使有些已在控制運用，但名不正、言不順且不能降等使用。水閘該降等而實際按照原設(shè)計等級運用、該報廢而仍在降等或按原設(shè)計等級運用，均增加了安全運行風險。建議盡快制定出臺水閘降等報廢技術(shù)標準，并頒布可實際操作的規(guī)定或辦法。

（3）加強病險水閘非工程措施管理。對于未采取除險加固措施的病險水閘，除險加固前應(yīng)制定保閘安全運行應(yīng)急措施，加強日常檢查與觀測（監(jiān)測），加強工程安全管理，并盡快上報該閘的除險加固規(guī)劃設(shè)計，以降低病險閘的安全運行風險。

（4）考慮目前水閘鑒定經(jīng)費和時間的限制，建議適時修訂《水閘安全鑒定管理辦法》，在三類、四類閘分類概念中不再涉及拆除重建等具體處理措施，或不再區(qū)分三、四類閘。對判定為病險水閘的處置，具體采取何種除險加固措施（如局部修復、整體拆除重建、降等報廢再利用），改為初步設(shè)計階段在綜合考慮技術(shù)經(jīng)濟性、生態(tài)環(huán)境保護、工程文化傳承等因素后確定。

（5）建立病險水閘除險加固經(jīng)費正常投入機制，避免集中進行除險加固，以保證安全評價與除險加固工作的科學性和有效性。

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【責任編輯 張華巖】