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文档简介
南淝河泄洪闸安全评价——报告汇报——2015.09汇报纲要01项目概况02泵站设计03投资估算项目概况
南淝河泄洪闸位于滁河干渠与南淝河交叉口处,滁河干渠右岸,在肥西县长岗乡境内(现经开区高刘镇),距离董铺水库上游7km,距将军岭闸4.9km。该闸始建于1965年,其主要功能不仅是干渠泄洪,也是合肥市城市补水的主要输水建筑物,运行已有近50年。南淝河泄洪闸地理位置南淝河泄洪闸项目概况闸体结构介绍
南淝河泄洪闸闸孔型式采用开敞式宽顶堰,共4孔,单孔净宽3.5m,原闸墩、闸底板主体均为浆砌石结构,后期于2000年、2003年闸墩底部及闸底板顶面衬砌补强了厚度0.2m钢筋混凝土(孔口形成U型薄壁流道)。该闸现状结构布置:闸上游钢筋混凝土护坦长度9.5m;闸室底板长度9.0m,高程43.1m(废黄高程,下同);下游采用陡坡接挖深式消力池,一级消力池深度0.8m,池长12.5m,二级消力池深度1.0m,池长13.0m;后接22m长海漫(浆砌石12m,干砌石10m)。上、下游翼墙在平面上采用八字式布置与闸室和岸坡连接,闸室上部设框架长廊式启闭机房,孔口控制闸门为平面定轮钢闸门,选配100KN手电两用螺杆式启闭机运行。泄洪闸右侧,与其相距44.0m处建有一座2孔渠下涵,为连接滁河干渠南北侧南淝河河流通道。现状渠下涵出口段浆砌石陡坡已严重损坏(砌体处于架空状态),出消力池后水流由坡面底部流出,基土明显流失。泄洪闸二级消力池陡坡右侧与其连接部分,无有效止水,(受渠下涵出水的冲蚀)局部坡面损坏,底部基土流失。项目概况南淝河渠下涵项目概况工程等别及建筑物级别项目水位(m)流量(m3/s)闸上水位闸下水位泄洪设计46.3942.50105校核46.8942.60160南淝河泄洪闸水位流量表南淝河泄洪闸位于滁河干渠及南淝河交叉口,滁河干渠右岸。具有泄洪、引水等功能,设计泄洪流量105m3/s。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定,南淝河泄洪闸按照过闸流量确定水闸为中型水闸,工程等别为Ⅲ等,建筑物等级为3级。又因泄洪闸位于滁河干渠右堤上,其水工建筑物级别应与堤防级别相同,取两项中最高等别确定。滁河干渠供水灌溉面积为5~50万亩,工程等别为Ⅲ等,相应建筑物等级为3级。故确定南淝河泄洪闸为3级建筑物。项目概况工程区属暖亚热带湿润性季风气候区,四季分明,气候温和。根据气象站资料统计,冬季雨水较少,施工期影响施工的大于10mm降雨平均日数约3天/月,考虑春节等节假日因素,月平均工作日为25天/月。历年各月平均最低气温不大于0C和各月极端最低气温低于-5C的低温期分布在11月~次年3月。水文气象工程区域内水系分布南淝河董铺水库滁河干渠工程地质本次钻孔揭露的地层主要是人工填土和第四系上更新统粉质粘土、重粉质壤土,下部见风化砂质泥岩,现分层叙述如下:第①层人工填土:上部以黄褐、黄褐夹灰色、局部灰色重粉质壤土为主,下部以灰黄、黄灰色轻粉质壤土为主,湿,软塑为主,局部可塑,中等偏高压缩性,结构松软,填土质量较差,分布于闸室和翼墙两侧,向下游至消力池两侧强度较好回填也稍密实。钻进在翼墙部位有缩孔塌孔现象。层底高程:36.01~40.70m,翼墙部位较低,厚度5.30~7.90m。第②1层(Q3al):为黄褐色、黄夹灰色粉质粘土、重粉质壤土,湿,闸室及翼墙附近以可塑为主局部软化为软塑,消力池附近以硬塑状为主,含铁锰结核,该层上部有软化现象。中等压缩性,层底高程:32.11~37.19m,层厚:2.10~5.30m。第②2层(Q3al):为灰夹黄色轻粉质壤土,湿,可塑~硬塑状态,中等偏低压缩性,层底高程:33.11~34.60m,层厚:0.80~2.90m。第③层:褐红色强风化砂质泥岩,稍湿,局部呈密实砂土状,低压缩性,含5~10%的砾石,直径一般1cm左右。可见厚度3.40m。在消力池下游有局部出露。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),南淝河闸址区地震动峰值加速度为0.05g,相应地震基本烈度Ⅵ度。工程现状调查分析
南淝河泄洪闸由原安徽省水利厅勘测设计院(现更名为安徽省水利水电勘测设计院)设计,由肥东县水利建筑安装公司负责施工,1965年开工,1966年基本竣工。工程施工期间,正值文化大革命初期,属典型的“三边”(即边规划、边设计、边施工)工程,无施工质量检验及评定资料,无竣工图,未办理竣工验收手续。
南淝河泄洪闸运行至今近50年,其中历经2000年、2003年两次加固、改造。设计、施工情况工程现状调查分析原南淝河泄洪闸由于年久失修,闸上启闭机设备老化,进口翼墙顶部开裂,浆砌石闸底板砂浆剥落,闸上桥为人行便桥,不能满足过往交通车辆的要求。1999年安徽省水利厅皖水基(1999)19号文批复加固,投资金额58.4万元。工程于2000年2月开工建设,2000年6月竣工。主要加固内容有:1、闸室地板采用厚0.2m现浇钢筋混凝土加固;2、拆除原有交通桥,新建汽-10t公路桥(路面宽4m);3、闸室内墩墙侧面自底板起浇筑高3.0m,厚0.2m钢筋混凝土,使其与闸底板新浇钢筋混凝土成U型结构;4、上游墩墙根据桥面板布置进行接长加高;5、原进口翼墙拆除重建;6、下游消力池两岸边坡采用混凝土护砌;7、更换启闭机;8、增设简易启闭机房。除险加固以后虽然更换了启闭机,但是闸门没有更换,还为钢筋混凝土网闸门,电器设备和线路也没有改造,进水口没有加固,浆砌石冲毁严重。堤身存在渗漏现象。2000年加固情况工程现状调查分析
2000年10月,滁河干渠管理分局委托安徽省水利水电勘测设计院对其加固进行了初步设计,安徽省水利厅皖水基(2002)535号文批复加固。此次加固主要内容有:1、进口部分:进口浆砌石护底,原浆砌石护坦翻建为钢筋混凝土护坦,翼墙表面深勾缝;2、闸室部分:闸室底板混凝土衬砌,墩墙表面深勾缝,闸门槽二期混凝土拆除重建;3、陡坡及消能部分:陡坡混凝土衬砌、消能条拆除重建,二级消力池末端河底护砌,翼墙表面深勾缝,两侧渠坡护砌修复,渗水点处理;4、堤身部分:混凝土护坡及土工膜铺设、草皮护坡、浆砌石踏步设置,堤身锥探灌浆。2003年加固情况运行管理
南淝河泄洪闸隶属于滁河干渠管理分局管理,滁河分局成立于1987年,隶属于合肥市水务局,属公益二类事业单位,副县级建制。目前,滁河干渠管理分局建立了干渠各水工建筑物管理制度,维修养护、操作运行等责任到人。年份最高水位年份最高水位200245.40200745.67200345.05200845.84200445.63200946.19200545.57201045.87200645.19201145.99南淝河泄洪闸最高水位年份统计表运行管理2003年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水25天,共补水约0.2031亿,平均流量0.58m3/s。2004年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水110天,共补水约1.195亿,平均流量14.36m3/s。2005年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水50天,共补水约0.65亿,平均流量17.19m3/s。2006年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水105天,共补水约0.99亿,平均流量12.59m3/s。2007年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水130天,共补水约1.477亿,平均流量15.03m3/s。2008年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水150天,共补水约1.62亿,平均流量14.28m3/s。2009年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水20天,共补水约0.206亿,平均流量13.62m3/s。2010年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水120天,共补水约1.51亿,平均流量16.64m3/s。2011年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水200天,共补水约2.5亿,平均流量16.53m3/s。2012年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水210天,共补水约2.4亿,平均流量15.11m3/s。2013年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水300天,共补水约3.8亿,平均流量16.75m3/s。2014年,南淝河泄洪闸向董铺水库补水312天,共补水约3.5亿,平均流量14.83m3/s。运行情况现状存在问题2003年除险加固工程完工后,南淝河泄洪闸运行条件得到了极大的改善,但是经过了10年多的运行,很多新的安全隐患暴露出来,主要整理如下:1、泄洪闸东侧翼墙旁土方有塌陷,塌陷深度1.5米,塌陷面积3m2,后管理人员用素土回填;2、两边翼墙下浆砌石被水流掏空,损坏面积约50m2;3、西侧南淝河渠下涵出口段浆砌石底板被水流掏空,损坏面积约260m2;4、启闭机房楼梯有粉化现象,楼梯整体弯曲,存在严重安全隐患;5、启闭机房室内供操作人员行走的的预制钢筋砼地板老化,存在严重安全隐患;6、启闭机房窗户原设计为预制砼花窗结构,没有玻璃窗,屋顶启闭机孔没有封闭,造成雨水进入机房引起机器及电器加速老化,设备故障频发;7、1号启闭机存在故障,启动噪音大,有时不能正常启动;8、原干渠堤顶设计为砂石路,随着经济发展,干渠堤顶交通也越来越繁忙,2010年庐阳区公路局在干渠堤顶铺设了砼道路,设计标准为县级公路,原设计的基础荷载和公路桥标准已经无法满足现在交通需求,存在安全隐患。现场安全检测
安徽省水利水电勘测设计院工程质量检测所于2014年12月20日~22日对南淝河泄洪闸进行了现场安全检测。本次对南淝河泄洪闸建筑物的外观质量、主要浆砌石结构的砂浆强度、混凝土构件的强度及碳化深度、钢筋保护层厚度、闸门及启闭机的运行情况、防渗和消能防冲设施的破坏情况等进行检测。外观质量描述构件名称外观质量状况上游连接段护坡左岸护坡:素混凝土结构,总长13.4m,坡比1:2,坡脚设0.5m宽浆砌石齿墙;坡面未见断裂、塌陷现象,整体性较好。右岸护坡:素混凝土结构(同左岸),与干渠护坡连接,坡面完整,未见断裂、塌陷现象;坡面中部设有一处纵向挡土墙,长度为7.4m,其中距挡墙端部1.54m、4.15m处墙体存在竖向贯穿性裂缝(无错位),裂缝宽度4.0mm~10.0mm(照片P6)。上游翼墙左、右岸翼墙:浆砌石结构,总长9.8m,平面上八字形布置与两岸相连,末端接有一段小翼墙;主墙体现状整体性较好,未发现拉开断裂、错位等现象,而左岸末端小翼墙结构断裂;结构间变形缝状态基本正常,右岸(加高)翼墙与边墩间变形缝存在少许拉开;墙体垂直度较好(左:7.0mm/2.0m,右:9.0mm/2.0m),墙面平整,勾缝砂浆基本完整。上游护坦钢筋混凝土结构,长度9.5m(下设100mm素砼垫层);经现场水下摸查:上游护坦结构完整,未见冲坑或缺损,其中距护坦上游端部长度3.0m范围内存在局部淤积(深度10cm~30cm)。构件名称外观质量状况闸墩及底板闸孔采用开敞式宽顶堰型式,共4孔,单孔净宽3.5m(现状底部3.0m高度范围内是3.1m),总宽18.7m;闸室底板采用整体式平底板,底部为浆砌石结构,顶面衬砌0.2m厚度的钢筋混凝土,现状底板高程43.10m,顺水流向长度9.0m,配设平面定轮钢闸门控制蓄水、泄洪。闸墩:浆砌石结构,原中墩厚1.0m(底部3.0m高度范围内是1.4m),边墩0.8m(底部3.0m高度范围内是1.0m);闸墩底部3.0m高度范围内衬砌了0.2m厚度混凝土,混凝土和砌体间以植筋形式连接。闸墩现状结构整体性较好,未见开裂、沉降变形等缺陷;衬砌与基体间无剥离、脱开现象,混凝土表面局部存在轻微剥蚀、老化,均布模板(固结)痕迹。门槽处砌体和二期混凝土完整,未见淘空、缺损等异常。闸底板:经现场水下摸查,未见破损或明显冲蚀现象,底板结构完整,状态稳定,未见沉降变形、断裂等异常现象;底板与上游铺盖及下游消力池间横向分缝两边基本相平,分缝边缘少许破损。2#孔,闸门下游侧底板面层钢筋局部裸露、锈蚀,最大长度0.5m。排架柱内部为浆砌石结构,表面衬砌混凝土;单排布置采用双柱并联整体型式,与闸墩刚性连接,下游侧立柱设有外伸牛腿;排架柱表面砂浆抹面层光滑、平整,剥开后可见:混凝土表面局部存在一定程度老化、剥蚀,4孔排架柱整体结构较完整,无变形、破损等影响使用缺陷。外观质量描述外观质量描述构件名称外观质量状况启闭机梁预制混凝土梁板结构,启闭机梁表面抹有装饰性面层,其混凝土面光滑、平整、未见明显老化、剥蚀、钢筋锈胀等现象;支承端搭接稳定,跨中无弯曲破损。启闭机房混凝土框架结构,砖砌墙体,净宽2.98m,净高2.52m。启闭机房墙体内饰涂层完整,墙体无裂缝;但屋面多处分布横向微裂缝(缝宽小于0.2mm,裂缝最大长度1.5m),其中1#孔和4#孔位置屋面较为明显(伴有浸水或析出物),屋面对应螺杆的位置预留有Φ200mm螺杆孔(明显漏雨);下游侧墙体装配的预制砼棱格型花窗无封闭设施(灌风溯雨)。交通桥采用现浇钢筋混凝土桥板,共4跨(单跨净跨3.5m,行车道宽度3.5m,桥板截面总厚度0.25m),底部支承于闸墩顶部,简支连接,闸室边墩兼两岸桥台;交通桥桥板混凝土底表面光滑、平整,色泽新鲜,未发现钢筋锈胀及混凝土老化等现象,构件无受力变形、断裂。人行便桥布置于启闭机台左端,宽度2.0m,桥面及阶梯为现浇钢筋混凝土结构,桥面下设两根斜支撑和1根立柱。现状桥面呈下弯曲状态,最大弯曲度55mm/7.0m;于桥跨中部底面存在一处长度约1.0m细裂缝,最大缝宽0.1mm;阶梯表面抹面砂浆30%以上开裂或脱离。构件名称外观质量状况下游翼墙水闸下游主翼墙均为(重力式)浆砌石结构,与闸室连接段为直线段17.0m,其后接有长度为11.5m的扭面型过渡段墙体。现状墙体未发现拉开断裂、错位等异常现象,结构间伸缩缝状态基本正常。左岸翼墙:勾缝砂浆基本完整,墙面平整。但砌石表面明显老化(基体呈片状剥离)。墙体略有外倾(垂直度偏差35mm/4.0m),剥开局部砌石可见:砌体内多孔洞,坐浆不密实(饱满度小于60%),腹石填塞不稳定(有架空或浮石现象)。扭面段墙体底部1.0m高度范围内,勾缝及砌缝砂浆局部脱落,砌缝有渗水现象。据运管记录:左岸翼墙背后填土,于2013年丰水期时,曾发生土体塌陷现象(见附图),塌坑深度越1.5m,上口直径约1.3m,现已修复。右岸翼墙:墙体较完整,砌石表面明显老化(基体呈片状剥离),墙体略有内倾(垂直度偏差26mm/4.0m)。扭面段墙体底部1.0m高度范围内,勾缝砂浆少量脱落,局部砌缝有渗水现象(伴有白色析出物)。下游(翼墙后)连接段护砌左岸护砌:(二级陡坡段19.8m,消力池段16.0m,出口过渡段19.5m)总长度55.3m;二级陡坡段左岸护砌为浆砌石挡土墙,距端部15.0m~17.3m范围内墙体底部砌体毁坏(砌石缺失、残留砌石松动,见照片P20),毁坏部分横向深度0.5m,高度0.65m;二级消力池段左岸护砌也为浆砌石挡土墙,自其端部向下游3.5m长度范围内墙体底部砌体毁坏((砌石缺失、残留砌石松动,见照片P20),毁坏部分横向深度0.7m,高度0.85m。上述砌体毁坏部分均存在渗漏现象。
出口过渡段左岸护砌采用浆砌石护坡,坡面砌缝砂浆30%以上脱落,局部砌石松动,坡面中部纵向断裂(见照片P21)。左岸挡墙毁坏示意图:外观质量描述外观质量描述构件名称外观质量状况下游(翼墙后)连接段护砌左岸挡墙上部设现浇混凝土板护坡,坡比1:2.5,厚度40mm~100mm;混凝土板分缝普遍上下错位(最大错位量60mm),局部坡面塌陷、断裂(见照片P25),基土流失(已形成孔洞,最大深度0.3m)。右岸护砌:结构同左岸,浆砌石挡墙局部砌缝砂浆脱落,底部少量砌石缺失),墙体顶部以下0.6m高度范围内砌体错位、外移,挡墙立面略有内倾(22mm/2.0m)。出口过渡段护坡,坡面砌缝砂浆45%以上脱落,其末端5.0m长度范围内坡面毁坏(砌石松动、脱离,见照片P19)。右岸挡墙上部混凝土板护坡,坡面变形,局部断裂、破损,基本情况与左岸类同。消能及防冲设施一级消力池:浆砌石结构表面衬砌100mm厚钢筋混凝土,池长12.5m,设有12个齿墩、20个尾坎,池深,0.8m;与其连接的陡坡段长14.0m,坡度1:3.0,经现场水下摸查:消力池底部未触及冲蚀坑或破损,结构物无不均匀沉陷等异常,池底存在一定淤积(厚度0.3m~0.5m)。二级消力池:池深,1.0m,池长13.0m,与其连接的陡坡段21.0m,坡度1:3.5。陡坡坡面基本平整,分缝平齐,表面一般程度剥蚀,未见断裂、塌陷。经摸查:池底未触及明显冲蚀坑。下游海漫:砌体基本完整,无明显水毁、缺损现象。连接段渠道及毗邻构筑物毗邻构筑物:泄水闸右侧,与其相距44.0m处建有一座2孔渠下涵;渠下涵出口段浆砌石陡坡严重损坏(砌体处于架空状态),出消力池后水流由坡面底部流出,基土明显流失。泄洪闸二级消力池陡坡右侧与其连接部分,无有效止水,(受渠下涵出水的冲蚀)局部坡面损坏,底部基土流失(呈淘空状,见照片P24)。下游渠道:连接段渠道走向不顺直,渠底明显淤积且有乱石等杂物,两岸护砌基本完整。外观质量描述构件名称外观质量状况金属结构电气设备工作闸门:2000年更换,4孔平面定轮钢闸门,门叶尺寸(宽*高)3.45m×4.20m;单扇门体由上、下两节门叶销轴连接而成,悬臂式滚轮支承。工作门现状焊缝连接正常,门体及梁构件未见变形、损伤;门体防腐涂层基本完整,未见明显腐蚀;止水零部件装配正常,橡皮一般老化,压板及螺栓局部锈蚀,4#孔明显漏水(小于1.0L/s);主支承转动基本正常,但轮-轴润滑不足,表面一般锈蚀;闸门启闭无卡阻、振动等现象。启闭机:2000年更换,4台10T手电两用螺杆式启闭机,一机一门布置,两机中心距4.5m。启闭机主要传动零部件工作状态基本正常,未见明显变形、磨损、锈损等异常现象。电气设备:启闭机动力采用2.2kW三相异步电动机,负荷运行时无异常发热,但1#机启动噪音较大,有时不能正常工作;电源线路(无线槽)穿套管明设,现地控制开关动作正确;机电联动正、反转切换正常。启闭机无开度指示仪,现有限位控制器全部损坏。
砌筑砂浆抗压强度
项目构件名称测区贯入深度(mm)贯入深度平均值(mm)强度推定值(MPa)强度等级123456781#孔左边墩4.656.663.094.355.074.794.815.264.596.63M54.334.843.533.903.627.265.273.872#孔右闸墩5.824.692.334.574.785.194.735.774.447.08M53.114.704.203.485.234.203.903.07上游右侧翼墙4.864.765.674.775.214.115.343.824.756.15M54.215.663.815.395.704.363.845.48下游左侧翼墙3.366.614.825.935.815.344.675.654.825.94M53.624.764.494.153.775.094.794.47下游左岸挡墙6.396.335.065.594.374.265.925.015.254.90M2.54.405.424.684.366.435.557.284.56备注1.检测依据:《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》JGJ/T136-2001;2.闸墩砌筑砂浆强度检测部位是孔口上游侧上部未衬砌的砌体。贯入法检测砌筑砂浆抗压强度汇总表
对主要砌体结构实体,采用贯入法检测其现龄期砌筑砂浆抗压强度,评定其强度等级。混凝土抗压强度回弹法检测混凝土抗压强度汇总表
采用回弹法检测混凝土构件的现龄期抗压强度(主要包括承重梁、板等构件),评定其强度等级。构件名称测区强度换算值
(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)123456789101#孔启闭机梁36.636.240.332.234.1/////35.93.0432.23#孔启闭机梁35.334.230.532.233.0/////33.01.8430.5交通桥1#孔梁板39.239.833.434.233.331.533.333.432.636.234.72.8030.1交通桥2#孔梁板35.032.232.234.033.433.633.630.933.535.733.41.3931.11#孔左边墩衬砌混凝土41.139.231.640.638.030.442.943.141.833.638.24.7130.52#孔右闸墩衬砌混凝土38.234.234.038.745.040.139.635.833.340.337.93.6431.94#孔右排架柱36.238.637.135.533.635.230.930.831.631.234.12.8529.4一级消力池陡坡段20.020.430.219.623.322.420.821.019.820.820.81.1818.9一级消力池陡坡段21.619.420.822.422.422.621.821.423.220.821.61.1119.8备注检测依据:《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》JGJ/T23—2011钢筋混凝土保护层厚度、混凝土碳化深度钢筋保护层厚度、混凝土碳化深度汇总表采用(磁阻法)钢筋保护层测定仪检测主要混凝土构件的钢筋保护层厚度,同时测定混凝土碳化深度,两者结合来评估混凝土内钢筋是否锈蚀的可能性。构件名称钢筋保护层厚度(mm)碳化深度(mm)保护层厚度碳化深度钢筋锈蚀状况12345678910平均值(mm)1#孔启闭机梁182117232720152220244.04.5205.0不易锈蚀202621191722141219256.0/3#孔启闭机梁151814192321172217145.05.0185.0不易锈蚀211613171511191724206.0/交通桥1#孔梁板262124202319222418172.03.0213.0不易锈蚀212519171821242221253.0/交通桥2#孔梁板282124263025211917273.03.5233.0不易锈蚀252428202627141921252.5/备注检测依据:《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ/T1522-2008泄洪闸安全状态分析评价和建议建筑物外观质量南淝河泄洪闸,自建成后(历经两次加固、改造)运行至今,建筑物主要结构未发现影响正常使用的缺陷,构筑物结构间状态稳定,整体运行基本正常。(1)闸室结构或构件外观形态正常,未见变形、断裂、位移等现象。(2)上、下游翼墙砌体结构基本完整,连接处变形缝状态正常。但下游两侧翼墙垂直度偏差不符合现行规范要求,砌体砌筑坐浆不密实,腹石存在架空、浮石现象。翼墙下游连接段左、右侧岸墙局部砌体结构不稳定,砌筑砂浆明显脱落,砌体损坏、变形(砌石缺失),部分护坡或护岸存在断裂、塌陷(基土流失、淘空)。左侧岸墙背后存在渗漏(伴有土体流失)。(3)消能及防冲设施结构基本完整,未见明显水毁现象。消力池陡坡面一般剥蚀,池底存在淤积。渠下涵出口段浆砌石陡坡毁坏,流水淘蚀与其衔接的泄洪闸二级消力池陡坡段底部基土(坡面混凝土局部损坏),易形成渗透失稳。(4)闸门、启闭机结构零部件外观形态尚好,装配完整。闸门工作行程内启闭正常,但1#启闭机工作噪音偏大,限位控制器失效,4#孔闸门(现水位条件下)明显漏水。启闭机房工作空间不足,操作、运行不便;屋面存在多处微裂缝、预留螺杆孔及下游侧墙体花窗漏雨,侵蚀电气设备。泄洪闸安全状态分析评价和建议砌筑砂浆抗压强度(1)闸墩:抽检的1#孔左边墩、2#孔右闸墩砌体(原)砌筑砂浆的抗压强度分别为6.63MPa、7.08Mpa,砂浆强度等级M5,强度偏低。(2)翼墙:抽检的上游右侧翼墙、下游左侧翼墙砌筑砂浆的抗压强度分别为6.15MPa、5.94Mpa,砂浆强度等级M5,强度偏低。(3)连接段岸墙:抽检的翼墙下游左侧岸墙砌筑砂浆的抗压强度为4.90MPa,砂浆强度等级M2.5,强度较低。混凝土抗压强度采用回弹法检测的主要混凝土构件抗压强度:(1)闸室段:抽检的1#孔、2#孔闸墩衬砌混凝土抗压强度推定值分别为30.5Mpa、31.9MPa,混凝土强度等级C30;1#孔、3#孔启闭机梁混凝土抗压强度推定值分别为32.2MPa、30.5MPa,对应的混凝土强度等级为C30;抽检的4#孔右侧排架柱混凝土抗压强度推定值为29.4MPa,混凝土强度等级为C25,上述构件现龄期混凝土抗压强度均满足设计强度等级的要求。(2)交通桥:抽检的1#跨、2#跨桥板,其混凝土抗压强度推定值分别为30.1MPa、31.1MPa,混凝土强度等级C30,满足混凝土设计强度等级C25的要求。(3)消能防冲段:抽检的消力池陡坡段,其混凝土抗压强度推定值分别为18.9MPa、19.8MPa,混凝土强度等级C15,混凝土强度偏低,不满足设计标准的要求。(1)1#孔、3#孔启闭机梁钢筋保护层厚度平均值在18~20mm,碳化深度平均值为5.0mm,碳化深度小于钢筋保护层厚度,启闭机梁内部钢筋处于混凝土的碱性保护中,不易锈蚀。(2)交通桥1#跨、2#跨桥板钢筋保护层厚度平均值为21~23mm,碳化深度平均值为3.0mm,碳化深度小于钢筋保护层厚度,桥板内部钢筋不易锈蚀。混凝土碳化程度及构件内钢筋锈蚀泄洪闸安全状态分析评价和建议建议南淝河泄洪闸建成后,至今近50年,建筑物运行基本正常,结构主体状态尚好,但局部存在一定程度损坏和安全隐患。(1)下游两侧翼墙砌筑坐浆不密实,腹石填塞不稳定,墙面垂直度偏差不符合现行规范要求,闸墩和翼(岸)墙砌筑砂浆抗压强度等级偏低。下游连接段左、右侧岸墙局部砌体结构不稳定,砌筑砂浆明显脱落,砌体损坏、变形(砌石缺失),部分护坡或护岸存在断裂、塌陷(基土流失、淘空)。(2)下游连接段左侧岸墙背后存在渗漏(伴有土体流失),渠下涵出口和泄洪闸衔接处陡坡段砌体毁坏,流水淘蚀泄洪闸二级消力池陡坡段底部基土(坡面混凝土局部损坏),易形成渗透失稳。(3)启闭机房工作空间不足,操作、运行不便;屋面存在多处微裂缝(伴有雨水浸渗迹象),预留螺杆孔及下游侧体墙花窗无封闭措施,雨水及灰尘侵蚀电气设备(部分电气元件受潮损坏)。启闭机房东侧人行便桥,桥板明显弯曲且跨中底面存在裂缝,有一定安全隐患。(4)启闭机附属零部件缺损,无启闭开度指示仪,行程限位控制器失效。(5)建筑物位移、变形观测设施不完善。鉴于南淝河泄洪闸存在:闸墩和翼(岸)墙砌筑砂浆抗压强度等级偏低,下游连接段左、右侧岸墙局部砌体损坏,结构整体性较差、稳定性不足;下游左侧岸墙及二级消力池陡坡右侧存在渗漏和水流淘蚀;启闭机房漏雨、工作空间不足等问题。已对该闸运行的安全性和耐久性造成了一定影响。同时考虑该闸主体为(砌石)无筋结构,抗震性能较差、基础变形适应能力较小,建议南淝河泄洪闸拆除重建。工程复核计算复核计算内容安徽省水利水电勘测设计院2015年7月编制了《南淝河泄洪闸工程复核计算分析报告》,报告从工程规模与设计标准、水闸设计条件、闸室过流能力、消能防冲、闸室及翼墙抗滑稳定、闸基渗流稳定、主要建筑物结构强度、闸门结构强度、启闭机启吊能力、电气设备可靠性等方面对南淝河泄洪闸进行复核计算。工程规模及安全复核条件南淝河泄洪闸按3级建筑物进行复核计算。安全复核条件采用原设计条件。项目水位(m)流量(m3/s)闸上水位闸下水位泄洪设计46.3942.50105校核46.8942.60160南淝河泄洪闸安全复核设计条件工程复核计算闸孔高程复核计算闸顶高程复核计算表
根据《水闸设计规范》(SL265-2001)4.2.4条,水闸顶高程应根据挡水和泄水两种运用情况确定。挡水时,闸顶高程不应低于水闸正常蓄水位(或最高挡水位)加波浪计算高度与相应安全超高值之和;泄水时,闸顶高程不应低于水闸设计(或校核)洪水位与相应安全超高值之和。工况最高挡水位(m)设计洪水位(m)校核洪水位(m)波浪计算高(m)安全超高(m)闸顶高程(m)挡水工况46.39//0.5260.347.216泄水工况/46.39//0.747.09//46.89/0.547.39据表中计算结果,闸顶高程需大于47.39m,现状闸顶高程47.3m,不满足规范要求。工程复核计算闸孔泄流能力计算水闸过流能力复核成果表泄洪条件:设计水位:闸上46.39m,闸下42.50m,设计流量105m3/s;校核水位:闸上46.89m,闸下42.60m,校核流量160m3/s。工
况设计流量(m3/s)闸上水位(m)闸下水位(m)现状闸孔总宽(m)计算流量(m3/s)备注泄洪10546.3942.504×3.5Q=136.8断面满足16046.8942.604×3.5Q=169.1南淝河泄洪闸在各种工况下过流能力均满足设计要求。工程复核计算消能防冲计算闸顶高程复核计算表消能防冲复核泄洪条件下校核工况,即最大水位差为4.29m,即闸上水位46.89m,闸下水位42.60m。根据南淝河泄洪闸的结构图可知,下游采用陡坡接挖深式消力池,一级消力池深度0.8m,池长12.5m,二级消力池深度1.0m,池长13.0m。消力池共设有两排消力墩(墩高0.8m),两排消力齿(齿高0.4m)及三排消能条。消力池后接22m长海漫(浆砌石12m,干砌石10m),平底,高程33.0m。根据消能防冲复核成果,现状消力池长度、深度满足设计要求,现状消力池底板厚度及海漫长度不满足设计要求,现状无防冲槽,不满足设计要求。计算条件计算消力池(m)海漫长度(m)冲刷坑深度(m)工况闸上水位(m)闸下水位(m)最大流量(m3/s)深度长度厚度泄洪46.8942.60160023.560.8936.583.51稳定复核计算和分析闸基渗流稳定复核闸基土渗透坡降计算成果表
南淝河泄洪闸基防渗轮廓线主要有上下游排水体间闸底板、护坦组成,闸基轮廓线水平长18.50m,底板高程进口43.10m,出口43.10m,闸室及护坦坐落在粉质粘土、重粉质壤土层上。进出口齿墙深均为1.5m。南淝河泄洪闸在水位差最大的校核泄洪期闸基土的计算渗流坡降均在规范规定的允许值以内,在止水和排水设施完好的情况下,闸基渗透稳定满足规范要求。但是需要说明的是该闸水下防渗结构未经检测,且无渗流压力观测数据,影响到对闸基防渗安全的评价。根据检测报告,下游左右岸翼墙及翼墙后连接段护砌破损处均存在渗漏现象(伴有土体流失),易造成翼墙等结构失稳,存在极大安全隐患。计算工况水位(m)部位计算渗流坡降规范允许渗流坡降闸上闸下校核泄洪46.8942.6进出口0.3480.7~0.8底板下0.1590.4~0.5稳定复核计算和分析地震液化评别根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001),南淝河闸址区的地震动峰值加速度为0.05g,相应地震基本烈度Ⅵ度,场地土类型为中软土,Ⅱ类场地。根据相关规范,可不进行液化判别。稳定复核计算和分析闸室稳定计算闸室稳定计算成果表南淝河泄洪闸闸室为圬工结构,闸室稳定计算选取一跨闸室作为计算单元。垂直水流方向宽4m,顺水流方向长9m,上部结构有闸墩、公路桥、启闭机房等。闸底板坐落在人工填土上,中等偏高压缩性,强度一般,地基承载力在100kPa。根据室内饱和固结快剪试验测得,地基土内摩擦角φ平均值4.5°,粘结力c平均值9.4kPa。在各种计算工况下,土基上闸室稳定计算的闸室基底应力和抗滑稳定安全需满足规范要求。计算条件1)设计:作用于闸室的荷载包括自重、水压力、水重和扬压力等;2)校核:作用于闸室的荷载包括自重、水压力、水重和扬压力等;计算工况水位(m)抗滑安全系数基底应力(kPa)η闸上闸下σmaxσmin设计46.3942.503.5391.0964.971.40校核46.8942.602.6691.6564.791.41依据上述计算成果可知:在止水系统完好、地基土和闸底板未发生脱空时,在蓄水期、防洪期及地震期各种工况下,闸室基底应力均小于地基设计承载力,闸室抗滑稳定安全系数、基底应力不均匀系数均满足规范要求。主要结构强度验算和分析底板结构强度复核底板断面处计算成果表南淝河泄洪闸闸孔型式采用开敞式宽顶堰,共4孔,单孔净宽3.5m,底板厚度0.6m。原闸墩、闸底板主体均为浆砌石结构,后期2000年加固于闸室内墩墙侧面自底板起浇筑高3.0m,厚0.2m钢筋混凝土,使其与闸底板新浇钢筋混凝土成U型结构(孔口形成U型薄壁流道)。该闸现状结构布置:闸上游钢筋混凝土护坦长度9.5m;闸室底板长度9.0m,高程43.1m(废黄高程),配设平面定轮钢闸门控制蓄水、泄洪。闸底板:经现场水下摸查,未见破损或明显冲蚀现象,底板结构完整,状态稳定,未见沉降变形、断裂等异常现象;底板与上游铺盖及下游消力池间横向分缝两边基本相平,分缝边缘少许破损。在2#孔,闸门下游侧底板面层钢筋局部裸露、锈蚀,最大长度0.5m。本次复核对底板加固后(近似按0.8m厚全砌体)进行计算。闸底板断面承载力计算结果均满足设计要求。
抗弯(kN·m)抗剪(kN)计算值202.4501.5设计值8102076主要结构强度验算和分析闸墩结构强度复核闸墩43.10m高程断面处计算成果表闸墩为浆砌石结构,原中墩厚1.0m(底部3.0m高度范围内是1.4m),边墩0.8m(底部3.0m高度范围内是1.0m);闸墩底部3.0m高度范围内衬砌了0.2m厚度混凝土,混凝土和砌体间以植筋形式连接。闸墩现状结构整体性较好,未见开裂、沉降变形等缺陷;衬砌与基体间无剥离、脱开现象,混凝土表面局部存在轻微剥蚀、老化,均布模板(固结)痕迹。门槽处砌体和二期混凝土完整,未见淘空、缺损等异常。闸墩结构的特点是:顺水流向刚度大,承载能力也大,而垂直水流向结构单薄,刚度小,承载能力低,所以只验算垂直水流向的闸墩强度。本次复核对43.1高程处闸墩加固后(近似按1.4m厚全砌体)进行计算。闸墩断面承载力计算结果均满足设计要求。
抗压(kN)抗剪(kN)计算值2040740设计值64513420主要结构强度验算和分析启闭机梁结构强度复核
启闭机梁为“Π”型混凝土结构,设计混凝土标号为200#(相当强度等级C20),梁高0.4m,宽0.2m,启闭机平台高程52.0m,总宽2.6m,与墩墙简支安装。主要计算荷载有结构自重、启门力等。
检测报告里说明:启闭机梁为预制混凝土梁板结构,启闭机梁表面抹有装饰性面层,其混凝土面光滑、平整、未见明显老化、剥蚀、钢筋锈胀等现象;支承端搭接稳定,跨中无弯曲破损。
复核计算结果:启闭机梁工作时跨中最大计算弯矩74.3kN•m,所需钢筋面积为1109mm2,小于实际钢筋面积1140mm2,结构抗弯强度满足设计要求;计算最大剪力值115.2kN,小于启闭机梁实际抗剪承载力165.6kN,结构抗剪强度满足设计要求;经验算启闭机梁最大裂缝宽度ωmax=0.254mm<[ωmax]=0.30mm,满足裂缝宽度要求。主要结构强度验算和分析交通桥强度复核
交通桥采用现浇钢筋混凝土桥板,桥面高48.0m,共4跨(单跨净跨3.5m,行车道宽度3.5m,桥板截面总厚度0.25m),底部支承于闸墩顶部,简支连接,闸室边墩兼两岸桥台。
交通桥板混凝土底表面光滑、平整,色泽新鲜,未发现钢筋锈胀及混凝土老化等现象,构件无受力变形、断裂。桥梁材料为200#混凝土(相当强度等级C20)。交通桥作为县级公路的一部分,按公路-Ⅱ级荷载标准复核。
交通桥计算跨中最大弯矩50.6kN•m,所需钢筋面积为1058mm2,大于实际钢筋面积1005mm2,结构抗弯强度不满足设计要求;计算最大剪力值92.8kN,小于启闭机梁实际抗剪承载力103.5kN,结构抗剪强度满足设计要求;经验算,最大裂缝宽度ωmax=0.309mm>[ωmax]=0.30mm,不满足裂缝宽度要求。人行桥强度复核
人行桥布置于启闭机台左端,宽度2.0m,桥面及阶梯为现浇钢筋混凝土结构,桥面下设两根斜支撑和1根立柱。现状桥面呈下弯曲状态,最大弯曲度55mm/7.0m;于桥跨中部底面存在一处长度约1.0m细裂缝,最大缝宽0.1mm;阶梯表面抹面砂浆30%以上开裂或脱离。
人行桥桥板明显弯曲且跨中底面存在裂缝,有一定安全隐患。主要结构强度验算和分析毗邻构筑物结构分析毗邻构筑物:泄洪闸右侧,与其相距44m处建有一座2孔渠下涵;渠下涵出口段浆砌石陡坡严重损坏(砌体处于架空状态),出消力池后水流由坡面底部流出,基土明显流失。泄洪闸二级消力池陡坡右侧与其连接部分,无有效止水,(受渠下涵出水的冲蚀)局部坡面损坏,底部基土流失。下游渠道:连接段渠道走向不顺直,渠底明显淤积且有乱石等杂物,两岸护砌基本完整。渠下涵出口陡坡及下游渠道均严重损坏,存在极大安全隐患。安全复核结论1)泄洪闸现状闸顶高程不满足规范要求;2)泄洪闸现状保留4孔孔径过流能力满足泄洪流量160m3/s的要求;3)现状消力池长度和深度满足规范要求,消力池底板厚度不满足设计要求,海漫长度不满足设计要求,无防冲槽不满足设计要求;4)泄洪闸在校核洪水期闸基土的计算渗流坡小于地基土的允许坡降值,在止水和排水设施完好的情况下,闸基渗透稳定满足设计要求;根据检测报告,下游左右岸翼墙及翼墙后连接段护砌破损处均存在渗漏现象,伴有水土流失,易造成翼墙等结构失稳,存在极大安全隐患。5)闸址区地震基本烈度Ⅵ度,根据相关规范,闸基可不进行液化判别。6)在设计及校核工况下,闸室基底应力均小于地基设计承载力,闸室抗滑稳定安全系数、基底应力不均匀系数均满足规范要求。下游翼墙根据检测报告可知局部已损坏严重。7)底板及闸墩为砌石结构,经计算抗弯、抗剪、抗压承载力均满足设计要求。8)启闭机梁截面抗弯、抗剪和裂缝开展宽度满足设计要求。启闭机梁混凝土面光滑、平整、未见明显老化、剥蚀、钢筋锈胀等现象;支承端搭接稳定,跨中无弯曲破损。9)交通桥简支梁跨中截面抗弯、抗裂复核不满足设计要求,抗剪强度复核满足设计要求。交通桥板混凝土底表面光滑、平整,色泽新鲜,未发现钢筋锈胀及混凝土老化等现象,构件无受力变形、断裂。10)人行桥桥板明显弯曲且跨中底面存在裂缝,有一定安全隐患。11)毗邻构筑物渠下涵出口陡坡及下游渠道均严重损坏,存在极大安全隐患。金属结构安全复核计算与分析评价闸门强度复核孔口宽度:3.5m孔数:4孔底槛:42.98m检修平台:47.98m启闭机平台高程:50.2m设计水位:闸上47.18m/闸下42.98m启门水位:闸上46.89m/闸下42.98m2000年更换,4扇平面定轮钢闸门,门叶尺寸(b×h)3.45m×4.2m;单扇门体由上、下两节门叶销轴连接而成,悬臂式滚轮支承。根据复核计算结果,门体的结构强度及刚度、支承的结构强度均满足规范要求。金属结构安全复核计算与分析评价闸门强度复核闸门经多年的运行,门体及梁构件未见变形、损伤,焊缝连接正常,门体防腐涂层基本完整,未见明显腐蚀;通过复核计算,闸门面板厚度无锈蚀裕量,门体主梁强度、刚度均满足规范要求;零部件装配正常,橡皮一般老化,压板及螺栓局部锈蚀,有漏水现象,主支承转动基本正常,但轮轴润滑不足,表面一般锈蚀;闸门启闭无卡阻、振动等现象,基本不影响闸门安全运行,需要对闸门门体进行维修,更换止水,对闸门主滚轮构件进行维修或更换。启闭机经过多年的运行,基本正常,需对钢丝绳等进行维护保养,对部分设备电机等进行维修或更换,对启闭机增设开度仪、更换损坏的限位控制器,消除启闭机运行中存在的安全隐患,确保设备可靠安全运行要求。金属结构安全复核计算与分析评价启闭机复核启闭力复核按下述公式计算:
门重为2.93t/扇,滚轮轴滑动摩擦系数取0.2,止水摩擦系数取0.7,经复核计算,在设计水位条件下,闸门闭门力Fw=-6.0kN,即闸门可依靠自重自行关闭,闸门启门力FQ=55.9kN,选用QLSD-80kN型手电两用螺杆式启闭机,启闭机容量为80kN,启闭机容量满足设计要求。金属结构安全复核计算与分析评价安全复核结论分析评价闸门经多年的运行,门体及梁构件未见变形、损伤,焊缝连接正常,门体防腐涂层基本完整,未见明显腐蚀;通过复核计算,闸门面板厚度无锈蚀裕量,门体主梁强度、刚度均满足规范要求;零部件装配正常,橡皮一般老化,压板及螺栓局部锈蚀,有漏水现象,主支承转动基本正常,但轮轴润滑不足,表面一般锈蚀;闸门启闭无卡阻、振动等现象,基本不影响闸门安全运行,需要对闸门门体进行维修,更换止水,对闸门主滚轮构件进行维修或更换。启闭机经过多年的运行,基本正常,需对钢丝绳等进行维护保养,对部分设备电机等进行维修或更换,对启闭机增设开度仪、更换损坏的限位控制器,消除启闭机运行中存在的安全隐患,确保设备可靠安全运行要求。机电设备现状南淝河泄洪闸建成于1965年,共4孔。2000年除险加固更换了4台10T手电两用螺杆式启闭机,一机一门布置,两机中心距4.5m。启闭机动力采用2.2kW三相异步电动机。除险加固以后虽然更换了启闭机,但是电器设备和线路也没有改造,经过几十年运用,普遍老化,存在安全隐患。负荷控制、电路及电气保护等启闭机附属配件不满足技术条件要求;电气控制系统落后,无动力电源监控仪表。自制高度指示器,操作自动化水平较低。机电设备复核评价检测结果启闭机动力采用2.2kW三相异步电动机,负荷运行时无异常发热,但1#机启动噪音较大,有时不能正常工作;电源线路(无线槽)穿套管明设,现地控制开关动作正确;机电联动正、反转切换正常。启闭机无开度指示仪,现有限位控制器全部损坏。启闭机房窗户原设计为预制混凝土花窗结构,没有玻璃窗,屋顶启闭机孔没有封闭,造成雨水进入机房引起机器及电器加速老化,设备故障频发。启闭机房工作空间不足,操作、运行不便;屋面存在多处微裂缝、预留螺杆孔及下游侧墙体花窗漏雨,侵蚀电气设备。分析评价泄洪闸的控制采用现场手动控制的方式,操作自动化水平较低。泄洪闸的主要电气设备闸门控制箱等属三无产品。供电安全可靠性较差,应对电气控制设备进行更换。工程安全状况综合评价和建议运行管理情况
南淝河泄洪闸隶属于滁河干渠管理分局管理,滁河分局成立于1987年,隶属于合肥市水务局,属公益二类事业单位,副县级建制。目前,滁河干渠管理分局建立了干渠各水工建筑物管理制度,维修养护、操作运行等责任到人。但未开展沉陷、位移、裂缝、测压管等观测,无观测资料,管理设施落后。工程规模及设计条件工程规模及设计条件按原设计规划条件,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定,南淝河泄洪闸按照过闸流量确定水闸为中型水闸,工程等别为Ⅲ等,建筑物等级为3级。又因泄洪闸位于滁河干渠右堤上,其水工建筑物级别应与堤防级别相同,取两项中最高等别确定。
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