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        楊莊滯洪區(qū)萬(wàn)泉河涵閘安全評(píng)價(jià)

        2023-04-05 20:18:51李德華
        河南水利與南水北調(diào) 2023年1期
        關(guān)鍵詞:萬(wàn)泉河涵閘滯洪區(qū)

        李德華

        (商丘市水利工程質(zhì)量監(jiān)督站,河南 商丘 476000)

        1 工程地質(zhì)

        駐馬店市楊莊滯洪區(qū)萬(wàn)泉河涵閘在構(gòu)造分區(qū)圖上位于華北準(zhǔn)地臺(tái)(Ⅰ)黃淮海拗陷(Ⅰ2)的南部,屬于黃淮沖洪積平原地貌,微地貌屬于小洪河河谷地貌,交通較便利,有國(guó)道345和鄉(xiāng)道006、鄉(xiāng)道009通過(guò)。在勘探深度范圍內(nèi)其地層主要為第四系填土(Qs)、上更新統(tǒng)沖湖積物(Q3all)和中更新統(tǒng)湖積物(Q2pl),巖性主要為輕(中、重)粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)粘土及粉(細(xì)、中、粗)砂等

        2 水文氣象

        洪汝河流域?qū)贉貛Ъ撅L(fēng)氣候區(qū),夏秋兩季受太平洋副熱帶高壓控制,多東南風(fēng),炎熱多雨,冬春兩季受西伯利亞和蒙古高壓控制,盛行西北風(fēng),干燥少雨。流域內(nèi)多年平均氣溫14.80℃,絕對(duì)最低氣溫-15.30 ℃,絕對(duì)最高氣溫43.10 ℃,全年無(wú)霜期220~230 d,多年平均降雨量約910 mm,降水年際變幅大,年內(nèi)分配不均,汛期雨量較為集中,7-9月降雨量占全年的60%,降水多以暴雨形式出現(xiàn)。流域上游伏牛山是主要暴雨中心。降水年際差異很大,年最大降雨量為最小降雨量的5倍。多年平均水面蒸發(fā)量約為960 mm,陸面蒸發(fā)量約為670 mm,年平約徑流深240 mm。冬春季多東南風(fēng)和西北風(fēng),最大風(fēng)力8~9級(jí)。

        3 工程概況

        楊莊滯洪區(qū)位于河南省西平縣城西22 km 的小洪河干流上,小洪河發(fā)源于舞鋼市伏牛山區(qū),流經(jīng)河南省舞鋼市、西平縣、上蔡縣、平輿縣、新蔡等縣,在班臺(tái)和汝河交匯于大洪河,河道全長(zhǎng)261 km。小洪河由西向東貫穿楊莊滯洪區(qū),滯洪區(qū)內(nèi)地形西高東低,地面高程在67~72 m 之間,由東部和南部的大壩、西部及北部的自然高地合圍而成。滯洪區(qū)內(nèi)河道全長(zhǎng)9.20 km。控制流域面積1 026 km2,滯洪庫(kù)容2.55 億m3。1992 年開工建設(shè),1995 年完工,2000 年投入運(yùn)用。主體工程包括大壩工程、泄洪閘工程、萬(wàn)泉河涵閘工程、北運(yùn)糧河改道工程。是小洪河洪水的關(guān)鍵性控制工程之一。

        萬(wàn)泉河涵閘所在大壩樁號(hào)10+905.52處,工程等級(jí)為Ⅳ級(jí),閘門為2孔3×3 m2平板鋼閘門,閘底板高程65.00 m,設(shè)計(jì)比降i=1/500,設(shè)計(jì)最大泄洪流量74 m3/s,涵閘出口設(shè)9.50 m 長(zhǎng)混凝土消力池,池深0.50 m,寬6.80 m,消力池后接10 m 長(zhǎng)海曼,設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇。

        4 萬(wàn)泉河涵閘安全檢測(cè)

        4.1 平面工作閘門外觀巡視檢查

        對(duì)工作閘門進(jìn)行外觀檢測(cè)、鋼板厚度及涂層質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),兩扇平面工作閘門整體狀況基本相似,閘門整體狀況完好,主要零部件齊全。

        4.2 螺桿啟閉機(jī)外觀檢查

        對(duì)啟閉機(jī)進(jìn)行外觀檢測(cè),2臺(tái)螺桿啟閉機(jī)整體狀況基本相似,整體狀況良好,主要零部件齊全;標(biāo)志銘牌清晰。通過(guò)外觀檢查發(fā)現(xiàn),該啟閉機(jī)存在的主要問(wèn)題為右側(cè)電機(jī)主線保護(hù)蓋缺失。

        5 安全復(fù)核分析

        5.1 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

        經(jīng)過(guò)復(fù)核,萬(wàn)泉河涵閘設(shè)計(jì)洪水仍采用1992 年加固報(bào)告中間接法計(jì)算成果。萬(wàn)泉河涵閘調(diào)度運(yùn)用方式采用現(xiàn)行調(diào)度運(yùn)用方式,滿足工程安全運(yùn)行的要求。萬(wàn)泉河涵閘現(xiàn)狀閘頂高程滿足《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。通過(guò)此次復(fù)核,水閘防洪標(biāo)準(zhǔn)及抗洪能力均滿足規(guī)范要求,洪水能夠安全下泄,水閘防洪安全性評(píng)為A級(jí)。

        5.2 滲流安全復(fù)核

        萬(wàn)泉河涵閘滲透穩(wěn)定安全評(píng)為A級(jí)。

        5.3 萬(wàn)泉河涵閘結(jié)構(gòu)安全復(fù)核

        5.3.1 結(jié)構(gòu)安全復(fù)核

        5.3.1.1 箱涵地基承載力復(fù)核

        (3) 通過(guò)樁復(fù)合地基的工程設(shè)計(jì)實(shí)例,并與MIDAS有限元結(jié)果進(jìn)行了比較,驗(yàn)證了CFG樁復(fù)合地基的承載力和沉降的可靠性。

        萬(wàn)泉河涵閘基礎(chǔ)位于第(2)層重粉質(zhì)壤土層,其承載力為8 T/m2,但由于閘基64.00 m以上進(jìn)行換土,并用土工織物進(jìn)行了加固處理,地基實(shí)際承載能力有所提高,且萬(wàn)泉河涵閘運(yùn)行多年,并未出現(xiàn)明顯異?,F(xiàn)象,因此認(rèn)為地基承載力可以滿足要求。

        5.3.1.2 萬(wàn)泉河涵閘結(jié)構(gòu)復(fù)核

        萬(wàn)泉河涵閘配筋結(jié)果為:底板底面鋼筋A(yù)g=1249 mm2,按配筋率0.23%配筋;現(xiàn)狀配筋面積為1 570 mm2,滿足要求。底板頂面鋼筋A(yù)g=1 100 mm2,按配筋率0.20% 配筋;現(xiàn)狀配筋面積為1 418 mm2,滿足要求。頂板頂面鋼筋A(yù)g=1 695 mm2,按配筋率0.38% 配筋;現(xiàn)狀配筋面積為1 879 mm2,滿足要求。側(cè)墻外側(cè)鋼筋A(yù)g=1 008 mm2,按配筋率0.23% 配筋;現(xiàn)狀配筋面積為1 272 mm2,滿足要求。

        5.3.1.3 過(guò)流能力復(fù)核

        根據(jù)規(guī)劃要求,萬(wàn)泉河涵閘建筑物級(jí)別為3 級(jí),10 年一遇設(shè)計(jì)洪水設(shè)計(jì)泄流量Q=74.30 m3/s,設(shè)計(jì)上游水位69.80 m,下游水位68.40 m,孔口尺寸為2孔3×3 m箱涵,由進(jìn)出口水深判別涵洞為淹沒(méi)壓力流。

        根據(jù)計(jì)算,泄流量Q=74.72 m3/s,大于設(shè)計(jì)流量74.30 m3/s,滿足設(shè)計(jì)要求。

        5.3.1.4 萬(wàn)泉河涵閘結(jié)構(gòu)耐久性復(fù)核

        5.3.1.5 結(jié)構(gòu)復(fù)核結(jié)論

        經(jīng)對(duì)萬(wàn)泉河涵閘地基承載力及混凝土結(jié)構(gòu)配筋等進(jìn)行復(fù)核,得出以下結(jié)論:①根據(jù)《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》規(guī)定,在各種計(jì)算工況下,閘室基底應(yīng)力超過(guò)基礎(chǔ)地(2)層重粉質(zhì)壤土的允許承載力,但由于閘基64.00 m以上進(jìn)行換土,并用土工織物進(jìn)行了加固處理,地基實(shí)際承載能力有所提高,且萬(wàn)泉河涵閘運(yùn)行多年,并未出現(xiàn)明顯異常現(xiàn)象,因此認(rèn)為地基承載力基本可以滿足要求,評(píng)定為B 級(jí)。②閘室受力鋼筋保護(hù)層滿足規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)安全性評(píng)定為A級(jí)。③萬(wàn)泉河涵閘混凝土強(qiáng)度最低強(qiáng)度等級(jí)不滿足《水利水電工程合理使用年限及耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。④經(jīng)復(fù)核,工程現(xiàn)狀的消力防沖結(jié)構(gòu)尺寸不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,消力防沖安全性評(píng)定為B級(jí)。

        綜上所述,地基承載力不滿足要求,混凝土強(qiáng)度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,消能防沖不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求,結(jié)構(gòu)安全性滿足要求,綜合評(píng)定為B級(jí)。

        5.4 抗震安全復(fù)核

        據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》,本區(qū)動(dòng)峰值加速度為0.10 g,相當(dāng)于地震基本烈度Ⅶ度。據(jù)附錄E表E.1場(chǎng)地地震動(dòng)峰值加速度調(diào)整系數(shù)Fa=1.25,地震動(dòng)峰值加速度為0.13 g,相應(yīng)地震烈度為Ⅶ度。閘室抗震計(jì)算滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。閘室抗震安全評(píng)價(jià)為A級(jí)。泄洪閘5-5翼墻正常運(yùn)行期+地震工況抗滑安全系數(shù)為1.03,不滿足現(xiàn)行規(guī)范特殊組合II(地震)為1.05的要求。抗震安全評(píng)價(jià)為C級(jí)。

        5.5 金屬結(jié)構(gòu)復(fù)核

        萬(wàn)泉河涵閘工作閘門和啟閉設(shè)備運(yùn)行了20 多年來(lái),未超出其折舊年限(30 年),復(fù)核計(jì)算結(jié)果表明工作閘門的應(yīng)力達(dá)標(biāo)。右側(cè)螺桿啟閉機(jī)電機(jī)主線保護(hù)蓋缺失;啟閉設(shè)備未安裝開度和荷重指示裝置,無(wú)法保證金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安全運(yùn)行。故金屬結(jié)構(gòu)安全性綜合評(píng)定為B 級(jí)。建議啟閉設(shè)備加裝安全保護(hù)裝置,并對(duì)有問(wèn)題的啟閉設(shè)備進(jìn)行維修。在更新改造前,管理部門平時(shí)加強(qiáng)運(yùn)行管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

        5.6 萬(wàn)泉河涵閘電氣設(shè)備復(fù)核

        啟閉機(jī)為手電兩用螺桿機(jī),經(jīng)復(fù)核供電電源基本滿足負(fù)荷等級(jí)供電要求。各電氣設(shè)備均處于正常運(yùn)行狀態(tài),保養(yǎng)基本完善,各設(shè)備現(xiàn)地控制柜運(yùn)行良好。照明、接地系統(tǒng)、防雷措施基本完善。

        綜上所述,楊莊泄洪閘和萬(wàn)泉河涵閘電氣設(shè)備基本滿足《水閘安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》和相關(guān)規(guī)程規(guī)范對(duì)電氣的要求。機(jī)電設(shè)備安全性綜合評(píng)定為A級(jí)。

        6 結(jié)論

        檢測(cè)結(jié)果基本滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量缺陷尚不影響工程總體安全,評(píng)定為A 級(jí)。通過(guò)復(fù)核,水閘防洪標(biāo)準(zhǔn)及抗洪能力均滿足規(guī)范要求,洪水能夠安全下泄,水閘防洪安全性評(píng)為A級(jí)。閘基滲透穩(wěn)定滿足規(guī)范要求,萬(wàn)泉河涵閘滲透穩(wěn)定安全評(píng)為A 級(jí)。由于閘室穩(wěn)定、消能防沖、抗震評(píng)價(jià)指標(biāo)為B級(jí),閘室結(jié)構(gòu)安全綜合評(píng)定為B級(jí)。金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,存在質(zhì)量缺陷尚不影響安全運(yùn)行,萬(wàn)泉河涵閘金屬結(jié)構(gòu)安全等級(jí)評(píng)定為B級(jí)。

        綜上所述,楊莊滯洪區(qū)萬(wàn)泉河涵閘工程運(yùn)行指標(biāo)基本達(dá)到合計(jì)標(biāo)準(zhǔn),工程存在一定隱患,工程結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)為B級(jí),金屬結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)為B 級(jí),根據(jù)《水閘安全鑒定規(guī)定》,萬(wàn)泉河涵閘評(píng)價(jià)為二類閘。

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