第二十二講：水閘安全鑒定技術(shù)宋力【摘要】@@水閘是為城市供水、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供水、防洪、防潮、排澇等方面提供服務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用.我國各類水閘眾多，但大多建成于20世紀50-70年代，建筑物及機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)等接近或超過使用壽命，同時由于歷史原因，不少水閘存在工程標準偏低、建設(shè)質(zhì)量較差、老化失修、工程管理落后、配套設(shè)施不全、缺乏良性管理運行機制等一系列問題，致使水閘安全隱患嚴重,病險水閘數(shù)量龐大.【期刊名稱】《中國水利》【年(卷)，期】2010(000)012【總頁數(shù)】4頁(P63-66)【作者】宋力【作者單位】黃河水利科學研究院【正文語種】中文水閘是為城市供水、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)供水、防洪、防潮、排澇等方面提供服務(wù)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。我國各類水閘眾多，但大多建成于20世紀50—70年代，建筑物及機電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)等接近或超過使用壽命，同時由于歷史原因，不少水閘存在工程標準偏低、建設(shè)質(zhì)量較差、老化失修、工程管理落后、配套設(shè)施不全、缺乏良性管理運行機制等一系列問題，致使水閘安全隱患嚴重，病險水閘數(shù)量龐大。根據(jù)水利部2008年9月開展的全國水閘安全狀況普查成果，水閘的病險比例高達2/3，目前已完成安全鑒定的大中型水閘只占其數(shù)量的30%左右，小型水閘比例更低。因此在今后一段時期內(nèi)，水閘安全鑒定的任務(wù)仍然相當繁重。一法規(guī)規(guī)定目前水閘安全鑒定主要依據(jù)的法規(guī)、規(guī)定為《水閘安全鑒定管理辦法》(水建管〔2008〕214號)和《水閘安全鑒定規(guī)定》(SL214—98)。鑒定種類及周期依據(jù)《水閘安全鑒定管理辦法》，水閘安全鑒定主要分為全面鑒定和單項鑒定兩類。全面安全鑒定實行定期鑒定制度，即首次安全鑒定應(yīng)在竣工驗收后5年內(nèi)進行，以后每隔10年進行一次全面安全鑒定。單項安全鑒定周期以水閘單項工程的折舊年限為依據(jù)，如閘門、啟閉機等單項工程達到折舊年限，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定和規(guī)范適時進行單項安全鑒定。除上述按照定期制度進行安全鑒定的情況外，還有發(fā)生突發(fā)事件后在水閘全面安全檢查的基礎(chǔ)上根據(jù)水閘異?，F(xiàn)象而開展的單項安全鑒定或全面安全鑒定，即在水閘運行中遭遇超標準洪水、強烈地震、增水高度超過校核潮位的風暴潮、工程發(fā)生重大事故后，應(yīng)及時進行安全檢查，如出現(xiàn)影響安全的異?，F(xiàn)象，應(yīng)及時進行安全鑒定。鑒定基本流程我國的水閘安全鑒定分為4個基本流程，即前期準備、水閘安全評價、水閘安全評價成果審查、水閘安全鑒定報告書審定。安全鑒定承擔單位資格要求根據(jù)《水閘安全鑒定管理辦法》規(guī)定，符合以下條件的單位可承擔相應(yīng)規(guī)模水閘的安全鑒定工作：①大型水閘的安全評價由具有水利水電勘測設(shè)計甲級資質(zhì)的單位承擔，中型水閘安全評價由具有水利水電勘測設(shè)計乙級以上（含乙級）資質(zhì)的單位承擔。②經(jīng)水利部認定的水利科研院（所），可承擔大中型水閘的安全評價任務(wù)。其中第②項所指單位以《關(guān)于公布大中型水閘安全評價單位的通知》（水建管〔2009〕238號）公布的16家單位為準，沒有在此文件附件中列出又不符合第①條規(guī)定的單位均沒有資格承擔水閘安全鑒定任務(wù)。安全鑒定承擔單位除應(yīng)符合水利部相關(guān)文件規(guī)定外，還應(yīng)具有省級或省級以上計量認證主管部門的實驗室資質(zhì)認證證書。安全鑒定專家組成員要求水閘安全鑒定審定部門組織的專家組應(yīng)由水閘主管部門的代表、水閘管理單位的技術(shù)負責人和從事水利水電專業(yè)技術(shù)工作的專家組成，并符合下列要求：水閘安全鑒定專家組應(yīng)根據(jù)需要由水工、地質(zhì)、金屬結(jié)構(gòu)、機電和管理等相關(guān)專業(yè)的專家組成；大型水閘安全鑒定專家組由不少于9名專家組成，其中具有高級技術(shù)職稱的人數(shù)不得少于6名；中型水閘安全鑒定專家組由7名及以上專家組成，其中具有高級技術(shù)職稱的人數(shù)不得少于3名；水閘主管部門所在行政區(qū)域以外的專家人數(shù)不得少于水閘安全鑒定專家組組成人員的1/3；水閘原設(shè)計、施工、監(jiān)理、設(shè)備制造等單位的在職人員以及從事過本工程設(shè)計、施工、監(jiān)理、設(shè)備制造的人員總數(shù)不得超過水閘安全鑒定專家組組成人員的1/3。水閘安全鑒定專家組成員應(yīng)當遵循客觀、公正、科學的原則履行職責，審查水閘安全評價報告，形成水閘安全鑒定報告書。二工程現(xiàn)狀調(diào)查分析水閘工程現(xiàn)狀調(diào)查分析是在以往定期檢查、不定期檢查、特別檢查、安全鑒定和觀測資料等相關(guān)技術(shù)資料收集、分析基礎(chǔ)上，對水閘工程現(xiàn)狀進行全面檢查，進而對工程存在問題和缺陷的原因及其影響進行初步分析。工程現(xiàn)狀調(diào)查分析采用的檢查方法主要為目測、卷尺測量及采用其他簡單儀器進行測量等，并對其中的病害現(xiàn)象利用拍照和繪制示意圖等方法清楚明白地進行記錄。在開展上述內(nèi)容現(xiàn)場檢查時，應(yīng)遵循先普查后重點查的順序。針對一些現(xiàn)場不易查到的病害如止水損壞、鋼筋銹蝕、混凝土凍融等，應(yīng)結(jié)合日常運行管理記錄開展檢查；針對啟閉機運轉(zhuǎn)的異常情況，可采用現(xiàn)場試驗法檢查。各部分常見病害主要如下：土石結(jié)構(gòu)常見病害有雨淋溝、塌陷、裂縫、滲漏、滑坡、白蟻害獸，塊石護坡塌陷、松動、隆起、底部淘空、墊層散失，墩墻傾斜、滑動、勾縫脫落，堤閘連接段滲漏及排水、導滲設(shè)施和減壓設(shè)施損壞、堵塞、失效等現(xiàn)象?；炷两Y(jié)構(gòu)常見病害有混凝土建筑物裂縫、腐蝕、磨損、剝蝕、露筋（網(wǎng)），鋼筋銹蝕、凍融損傷和伸縮縫止水損壞漏水及填充物流失等。閘門常見病害主要有閘門表面涂層剝落，門體變形、銹蝕、焊縫開裂或螺栓鉚釘松動、腐蝕及缺件，支承行走機構(gòu)運轉(zhuǎn)不靈活、變形，止水裝置失效、不完整和老化等。啟閉機常見病害有啟閉機械運轉(zhuǎn)異常、制動失靈、腐蝕和異常聲響；鋼絲繩斷絲、磨損、銹蝕、接頭不牢、變形；零部件缺損、裂紋、磨損及螺桿彎曲變形；油路不暢，油量油質(zhì)不合規(guī)定；保護裝置缺損等。電氣設(shè)備常見病害有設(shè)備型號屬淘汰型號，操作、安全保護裝置不可靠，絕緣電阻值不合格，儀表指示不準確，無備用電源或備用電源不能正常工作；輸電線路老化，接頭松動;防雷設(shè)施不完備或存在安全隱患，接地不可靠、不符合規(guī)定等。6觀測設(shè)施常見病害主要有測壓管失效、基準高程點磨損、河床變形觀測斷面樁丟失損壞、伸縮縫及裂縫觀測固定觀測標點損壞等。三現(xiàn)場安全檢測水閘現(xiàn)場安全檢測是水閘安全鑒定過程中必不可少的環(huán)節(jié)，同時也是水閘除險加固的重要依據(jù)之一。安全鑒定承擔單位除應(yīng)符合水利部相關(guān)文件規(guī)定外，還應(yīng)具有省級或省級以上計量認證主管部門的實驗室資質(zhì)認證證書。地基土和填料土的基本工程性質(zhì)檢測內(nèi)容：主要有檢測地基土和填料土的抗剪強度、壓縮模量和彈性模量等基本工程特性指標。檢測方法：可采用野外鑒別、標準貫入試驗、輕便觸探試驗等方法。砌體結(jié)構(gòu)的完整性檢測內(nèi)容：主要有外觀質(zhì)量與缺陷，砌石尺寸和平整度，變形與損傷，砌筑砂漿的抗壓強度和砌體的強度。檢測方法：目測并配以鋼尺、深度游標卡尺和塞尺等工具對外觀質(zhì)量與缺陷進行檢測；采用鋼尺測量砌石尺寸，靠尺量測平整度；采用經(jīng)緯儀、激光定位儀、三軸定位儀或吊錘的方法檢測變形；采用取芯法和剔除法檢測砌石損傷；采用取樣法、回彈法、取樣結(jié)合回彈的方法或鉆芯的方法檢測砌筑塊材和砂漿的強度。防滲和導滲及消能防沖設(shè)施的有效性和完整性檢測內(nèi)容：主要有止水失效，結(jié)構(gòu)斷裂，基土流失，沖坑和塌陷，海漫、消力池沖刷及裂縫等。檢測方法：主要采用觀察法，并配以必要的量測檢測上述內(nèi)容，其中包括觀察止水橡膠是否具有彈性、閘門是否漏水等。混凝土結(jié)構(gòu)的強度、變形和耐久性檢測內(nèi)容：主要有構(gòu)件外觀質(zhì)量與缺陷、混凝土抗壓強度、變形與損傷檢測及鋼筋的配置與銹蝕；結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯變形的，應(yīng)檢測結(jié)構(gòu)的應(yīng)力或變形值；受侵蝕性介質(zhì)作用而發(fā)生腐蝕的，應(yīng)測定侵蝕性介質(zhì)的成分、含量和結(jié)構(gòu)的腐蝕程度。檢測方法：夕卜觀質(zhì)量與缺陷初步檢測可采用目測法，進一步的精確檢測可采用超聲法、沖擊一回波法、取芯法或使用專用儀器如紅外熱成像儀、地質(zhì)雷達等進行檢測；混凝土抗壓強度檢測推薦采用超聲回彈綜合法與取芯修正法結(jié)合的方法；構(gòu)件的撓度和變形可采用水準儀或百分表測量，結(jié)構(gòu)的傾斜可采用經(jīng)緯儀、全站儀或吊錘測量；混凝土凍傷可采用取芯法或超聲回彈綜合法，并結(jié)合鉆出芯樣的吸水量、濕度變化來進行綜合檢測判別；混凝土中氯離子含量可采用取少量混凝土試樣按照規(guī)范進行化學實驗檢測；混凝土碳化深度值可采用局部鑿除并滴入酒精酚酞試劑量?。换炷林袖摻畹呐渲枚嗖捎秒姶欧ɡ脤ｉT的儀器如鋼筋位置定位儀、地質(zhì)雷達等測定，鋼筋的銹蝕多采用剔鑿法、電化學測定法和綜合分析法進行檢測。閘門、啟閉機的安全性檢測內(nèi)容：主要有鋼閘門的外卜觀質(zhì)量、材料材性、焊縫質(zhì)量、閘門啟閉力、應(yīng)力和水質(zhì)及底質(zhì)等內(nèi)容。符合相關(guān)規(guī)定，確定為報廢的鋼閘門和啟閉機可不進行本項內(nèi)容檢測。檢測方法：夕卜觀質(zhì)量多采用目測法，必要時可采用對應(yīng)的量測方法進行進一步的量測；材料材性在允許取樣時可按金屬材料化學分析和機械性能試驗試件標準要求取樣試驗，確定材料牌號，不允許取樣時在非受力部位取干凈的（不含油漆、滲碳層、脫碳層等）屑樣進行化學分析，同時測量其材料硬度綜合確定材料牌號；焊縫質(zhì)量可采用超聲探傷、滲透探傷或磁粉探傷進行檢測；閘門啟閉力和應(yīng)力多采用現(xiàn)場試驗法檢測；水質(zhì)及底質(zhì)按照國家標準GB/T12998方法進行水質(zhì)采樣檢測。電氣設(shè)備的安全性檢測內(nèi)容：主要有配套電動機的電氣性能，輸電線路和備用電源的完好性，防雷接地設(shè)施和安全保護裝置的可靠性，動力成套配電（控制）柜的操作靈敏性。檢測方法：電動機的電氣性能主要采用查看或測量的方法從銘牌，繞組的絕緣電阻和吸收比，可變電阻器、起動電阻器、滅磁電阻器的絕緣電阻，定子繞組極性及其連接，空載轉(zhuǎn)動檢查和空載電流等方面進行判別；輸電線路采用查看方法檢查其接頭牢固性、電路老化程度等，測量電纜絕緣電阻，開展電纜交流耐壓試驗，檢查電纜線路兩端的相位并將結(jié)果與規(guī)范或設(shè)計值進行對照判別；防雷接地設(shè)施主要采用查看量測的方法檢測電氣設(shè)備的可接近裸露導體接地（PE）或接零（PEN）的可靠性，接地網(wǎng)電氣完整性，接地阻抗，金屬氧化物避雷器及其基座的絕緣電阻，金屬氧化物避雷器的工頻參考電壓和持續(xù)電流并與規(guī)定值進行比對判別；動力成套配電（控制）柜主要查看柜內(nèi)接線是否正確，接頭是否牢固，操作機構(gòu)是否靈敏，采用耐壓試驗檢測動力成套配電（控制）柜的交流工頻，并對應(yīng)進行判別；安全保護裝置，采用現(xiàn)場試驗法檢測保護裝置的靈敏性、指示的準確性，采用接地電阻測試儀對其絕緣電阻進行檢測，控制回路宜進行模擬動作試驗。備用電源應(yīng)檢查是否具有備用電源，查詢備用電源的功率進行對比判斷是否與用電設(shè)備匹配，并采用相應(yīng)儀器儀表對備用電源的線路電流、電壓、電阻、連接、接頭牢固性和線路老化等方面進行檢測并判別。觀測設(shè)施的有效性檢測內(nèi)容：主要有基準高程點的可靠性（是否損壞、精度）、測壓管的有效性（是否失效、靈敏度）、河床變形觀測斷面樁的完好性、伸縮縫及裂縫觀測固定觀測標點的完好性。檢測方法：基準高程點采用目測法對基準高程點逐一進行檢查，采用水準儀或經(jīng)緯儀對垂直基準高程點和工作基點進行測量判別；測壓管采用目測法檢查測壓管管口或滲壓計輸出接口是否損壞并進行判別，采用水準儀或經(jīng)緯儀對測壓管管口高程按三等水準測量要求進行校測判別，采用注水試驗檢查測壓管的靈敏度；河床變形觀測斷面樁采用目測法檢查河床變形觀測斷面樁是否損壞并進行判別，采用水準儀或經(jīng)緯儀對斷面樁的樁頂高程按三等水準要求進行測量判別；伸縮縫及裂縫觀測的固定觀測標點采用目測法檢查閘室兩端邊閘墩與岸墻之間、岸墻與翼墻之間建筑物頂部的伸縮縫上是否具有固定觀測標點并觀測其是否損壞，判斷其完好性。其他有關(guān)專項測試其他有關(guān)專項測試系指特殊工況的水閘，根據(jù)安全鑒定需要而進行的非常規(guī)性檢測，如地基土對混凝土拖板的抗滑試驗和管涌試驗、閘門震動觀測及水閘監(jiān)控系統(tǒng)等，相關(guān)內(nèi)容及檢測方法可參考對應(yīng)規(guī)范或資料。四工程復核計算工程復核計算應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場檢測的成果、最新規(guī)劃數(shù)據(jù)等進行工程復核計算。各部分的主要復核內(nèi)容及目的如下：①防洪標準復核主要依據(jù)最新規(guī)劃數(shù)據(jù)復核閘頂高程是否大于設(shè)防水位。②過水能力復核主要依據(jù)過閘水位差，根據(jù)水閘的過閘流態(tài)計算閘孔出流流量，并與水閘設(shè)計流量進行對比進行判別。③消能防沖復核主要依據(jù)過閘水位差、過閘流量和泄流方式判別消能防沖設(shè)施的尺寸（如消力池長度、寬度和深度等）是否滿足消能需要。④抗?jié)B穩(wěn)定性復核主要依據(jù)過閘水位差和滲徑長度，結(jié)合防滲布置的現(xiàn)狀對滲流破壞形式進行判斷，計算閘基出口段滲透坡降并將其與規(guī)范允許值進行對比判別。⑤整體穩(wěn)定性復核主要依據(jù)水閘滲透壓力和外部作用，根據(jù)水閘結(jié)構(gòu)型式對岸墻和翼墻的基底應(yīng)力、抗滑穩(wěn)定和抗傾覆穩(wěn)定進行判別，對閘室的基底應(yīng)力、抗滑穩(wěn)定和抗浮穩(wěn)定進行判別。⑥混凝土結(jié)構(gòu)強度和變形復核主要依據(jù)現(xiàn)場檢測成果（包括材料性能、結(jié)構(gòu)尺寸和破損現(xiàn)象等），根據(jù)水閘結(jié)構(gòu)型式對構(gòu)件的強度、變形和裂縫分別進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的判別。⑦鋼閘門結(jié)構(gòu)強度和變形復核主要依據(jù)現(xiàn)場檢測成果（包括材料性能、結(jié)構(gòu)尺寸和材料腐蝕程度等），根據(jù)閘門結(jié)構(gòu)型式對閘門面板、主梁、次梁、吊耳和軌道等構(gòu)件進行強度和變形的判別。⑧抗震性能復核主要依據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)勘察資料和水閘結(jié)構(gòu)型式，對水閘地基和上部結(jié)構(gòu)在現(xiàn)行設(shè)防烈度情況下的抗震性能進行判別。五工程安全評價水閘安全評價應(yīng)在現(xiàn)狀調(diào)查、現(xiàn)場安全檢測和工程復核計算基礎(chǔ)上，充分論證數(shù)據(jù)資料的可靠性和安全檢測、復核計算方法及其結(jié)果的合理性，提出工程存在的主要問題、水閘安全類別評定結(jié)果和處理措施建議。水閘安全評價應(yīng)從運用指標是否能達到設(shè)計標準、結(jié)構(gòu)損傷程度及恢復結(jié)構(gòu)功能所采取的措施（結(jié)構(gòu)的可修性）等三方面按表1進行綜合判斷給出水閘的安全鑒定類別。表1水閘安全鑒定類別判別表運用指標損傷程度可修性安全鑒定類別能達到設(shè)計標準無影響正常運行的缺陷常規(guī)維修養(yǎng)護一類閘基本達到設(shè)計標準存在一定損壞大修二類閘達不到設(shè)計標準存在嚴重損壞除險加固三類閘在具體評判過程中，三類閘存在著較多的缺陷，但缺陷的程度不至于對水閘的安全產(chǎn)生重大影響，如水閘存在混凝土碳化，鋼筋銹蝕，閘墩的裂縫、結(jié)構(gòu)中某些部位的滲漏等，但這些缺陷經(jīng)技術(shù)手段評估后判斷出不影響結(jié)構(gòu)的安全或?qū)Y(jié)構(gòu)安全影響程度較小，可判斷為三類閘。四類閘存在著較多的缺陷，缺陷對水閘安全產(chǎn)生重大影響，如同樣的三類閘中存在的缺陷，但缺陷的程度較為嚴重且經(jīng)技術(shù)手段評估判斷對水閘的安全具有重大的影響，則需判斷為險閘。因此三類閘和四類閘在缺陷與水閘的安全及采取的修復措施方面具有本質(zhì)的不同。六需要注意的問題安全鑒定周期《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管〔2008〕214號）未發(fā)布前，水閘安全鑒定周期分別按照《水閘技術(shù)管理規(guī)程》（SL75—94）和《水閘安全鑒定規(guī)定》（SL214—98）的規(guī)定執(zhí)行。作為水閘安全管理工作的重要組成部分，水閘安全鑒定工作在各地并未得到應(yīng)有的重視，也未能按照規(guī)定進行定期鑒定。有的水閘即使產(chǎn)生了影響安全的隱患，也得不到及時的安全鑒定，處于帶病工作狀態(tài)。這給水閘的安全運行帶來了隱患，有可能使水閘成為防洪興利的薄弱環(huán)節(jié)，阻礙水閘功能的發(fā)揮。安全鑒定專家組安全鑒定過程中，應(yīng)嚴格遵循基本流程才能夠更有效、更準確地開展工作，其中安全鑒定專家組的作用非常重要，是安全鑒定成果質(zhì)量的重要保證之一?！端l安全鑒定管理辦法》（水建管〔2008〕214號）規(guī)定了水閘安全鑒定專家組的組成等要素的具體要求，《水閘安全鑒定規(guī)定》（SL214-98）規(guī)定了水閘安全鑒定專家組的成立時間，即在編制安全鑒定工作計劃時就應(yīng)成立專家組，并對專家組的職責進行規(guī)定。實際工作中，安全鑒定專家組具有成立時間滯后和專家所屬區(qū)域及專家與工程關(guān)系不符合規(guī)定的現(xiàn)象，對水閘安全鑒定類別的客觀性、公正性可能產(chǎn)生一定的影響。水閘工程規(guī)模及承擔單位資格要求水閘工程規(guī)模的劃分，在全國病險水閘規(guī)劃工作中，主要遵循的依據(jù)為水利部《關(guān)于開展全國大中型病險水閘除險加固專項規(guī)劃編制工作的通知》（辦規(guī)計〔2009〕85號）文件中的規(guī)定，即：大型水閘為最大過閘流量大于或等于1000m3/s的水閘，中型水閘為最大過閘流量大于或等于100m3/s、小于1000m3/s的水閘，不含水庫、水電站輸水和泄水建筑物的水閘。我國各地水閘在工程規(guī)模上具有一些特殊情況，如部分地區(qū)的攔河閘最大過閘流量非常大，按文件劃分應(yīng)為大型閘，但考慮到工程保護對象的范圍和重要性因素，一般按照中型閘進行劃分。在安全鑒定承擔單位選擇時，可選擇具有水利水電勘測設(shè)計乙級資質(zhì)的單位，但應(yīng)將工程規(guī)模的劃分依據(jù)書面列出并作為水閘安全鑒定資料的一部分。另外，在對堤防所屬水閘進行安全鑒定時，應(yīng)根據(jù)堤防的級別按照《水利工程質(zhì)量檢測管理規(guī)定》要求選擇對應(yīng)的安全鑒定承擔單位，而不能僅僅依據(jù)水閘的流量進行選擇。工作的