馬洪雁

（黔南州水利水電工程質(zhì)量安全技術(shù)中心，貴州 黔南州 558000）

0 引言

譚堯水庫工程目前已按期建成并投入使用，2007 年8 月10 日水庫正式下閘蓄水，2008 年初樞紐工程全面完工。本文對該水庫金屬結(jié)構(gòu)的安全評價進(jìn)行了分析，通過對水庫金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量安全評價，有利于掌握金屬結(jié)構(gòu)在使用期間存在的質(zhì)量問題，從而為水庫工程的運(yùn)行管理奠定基礎(chǔ)。

1 項目概況

譚堯水庫（圖1）位于貴州省黔南州獨(dú)山縣南部，水庫樞紐建在珠江流域紅水河水系六硐河的一級支流里旺河上，壩址在獨(dú)山縣上司鎮(zhèn)堯壩河寨，距獨(dú)山縣城23 km。譚堯水庫工程是解決獨(dú)山縣南部地區(qū)嚴(yán)重缺水的骨干水庫，水庫安全評價涉及金屬結(jié)構(gòu)部分的各類閘門（含攔污柵及閥門）5 扇，啟閉機(jī)械共4 臺。由于工程建成后未進(jìn)行竣工驗收，運(yùn)行較少，金屬結(jié)構(gòu)銹蝕不嚴(yán)重，未進(jìn)行探傷檢測。本次金屬結(jié)構(gòu)安全評價主要采用現(xiàn)場檢查法、歷史資料分析法進(jìn)行評價。

圖1 譚堯水庫

2 譚堯水庫金屬結(jié)構(gòu)的運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 左岸沖沙兼導(dǎo)流隧洞進(jìn)口事故閘門、 出口工作閘門及啟閉設(shè)備現(xiàn)狀

2.1.1 進(jìn)口事故閘門與啟閉設(shè)備

查看歷史資料《譚堯水庫蓄水安全鑒定報告》得知：左岸沖沙兼導(dǎo)流隧洞進(jìn)口事故閘門為滾輪式平面鋼閘門，孔口尺寸為2.5 m×2.5 m-24 m（寬×高-設(shè)計水頭）[1]。閘門處的主支承與側(cè)支撐分別是φ600 和φ200 的懸臂輪。閘門工作條件為動閉靜啟，平壓方式采用充水閥進(jìn)行充水平壓，事故閘門配置固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)一套，型號為QPG 250 kN-26 m。

進(jìn)口事故閘門及啟閉機(jī)現(xiàn)場檢查情況如下：①閘門面板局部銹蝕。②4 個主輪與右下側(cè)輪存在卡阻現(xiàn)象，不能轉(zhuǎn)動。③閘門水封平整，但閘門涂漆保養(yǎng)時，水封局部被涂漆。④門槽軌道埋件處出現(xiàn)了銹蝕的情況。⑤事故閘門四周由欄桿封閉，檢修不方便。⑥啟閉機(jī)外觀形態(tài)完整，基礎(chǔ)完好，無位移；啟閉機(jī)機(jī)架、卷筒及鋼絲繩無明顯銹蝕現(xiàn)象。⑦啟閉機(jī)控制柜銘牌上標(biāo)有啟閉機(jī)容量為250 kN，未見啟閉機(jī)揚(yáng)程。經(jīng)管理人員了解得知，每年水庫汛期來臨之前都會對啟閉機(jī)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?，F(xiàn)場管理人員對設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作，發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好[2]，但是當(dāng)啟閉機(jī)開啟到極限高度時，閘門不能全部提出孔口。經(jīng)過多方查證得知，水庫蓄水之后，該閘門一直鎖定在檢修平臺，未運(yùn)行工作過。圖2 為進(jìn)口事故閘門及啟閉機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀。

圖2 進(jìn)口事故閘門及啟閉機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1.2 出口工作閘門與啟閉設(shè)備

查看歷史資料《譚堯水庫蓄水安全鑒定報告》得知：出口工作閘門為圓柱鉸支直臂式弧形鋼閘門，孔口尺寸 2.0 m×2.0 m-30 m（寬×高-設(shè)計水頭），閘門支鉸高度為3 m，弧形面板曲率半徑為4 m。頂水封設(shè)置兩道，一道為設(shè)置在閘門上，一道設(shè)置在門楣上。閘門工作條件為動水啟閉，工作閘門配置液壓式啟閉機(jī)一臺，型號為QHSY 500/100 kN-3.0 m。

出口工作閘門及啟閉機(jī)現(xiàn)場檢查情況如下：①閘門面板、梁格與支臂等部位均存在銹蝕現(xiàn)象。②閘門底部、側(cè)部及頂部止水有漏水現(xiàn)象發(fā)生。③閘門在運(yùn)行中出現(xiàn)氣蝕，現(xiàn)場能聽到氣蝕的聲音。④啟閉機(jī)基礎(chǔ)發(fā)生開裂，基座已經(jīng)變形。⑤啟閉機(jī)基礎(chǔ)錨固螺栓存在損壞。⑥啟閉機(jī)活塞桿有銹蝕的現(xiàn)象。⑦由于啟閉機(jī)的控制開關(guān)存在接觸不良的問題，現(xiàn)場無法對啟閉機(jī)進(jìn)行開關(guān)操作，且外觀沒有發(fā)現(xiàn)銘牌，無法核對啟閉機(jī)啟門力、閉門力及啟閉機(jī)行程。圖3 為出口工作閘門及啟閉機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀。

圖3 出口工作閘門及啟閉機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

2.2 左岸引水隧洞進(jìn)口攔污柵、事故閘門及啟閉設(shè)備與出口工作閘門現(xiàn)狀

2.2.1 進(jìn)口攔污柵與啟閉設(shè)備

左岸引水隧洞進(jìn)口布置平面滑動式攔污柵一套，孔口尺寸為2.5 m×2.0 m-3.0 m（寬×高-設(shè)計水頭），主支承主要為鋼滑塊。

現(xiàn)場檢查情況如下：①攔污柵的外露埋件存在銹蝕。②現(xiàn)場未見攔污柵啟閉設(shè)備。③由于水庫蓄水，攔污柵無啟閉設(shè)備未能對攔污柵柵體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查。圖4 為進(jìn)口攔污柵及啟閉機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀。

圖4 進(jìn)口攔污柵及啟閉機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

2.2.2 進(jìn)口事故閘門與啟閉設(shè)備工作現(xiàn)狀

查看歷史資料《譚堯水庫蓄水安全鑒定報告》得知：左岸引水隧洞進(jìn)口事故閘門為滾輪式平面鋼閘門，閘門孔口尺寸為1.8 m×1.8 m-12.5 m（寬×高-設(shè)計水頭），主支承采用φ500 懸臂輪，工作條件為動水啟閉。閘門配套固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)一臺，型號為QPG 160 kN-15 m。

現(xiàn)場檢查情況以下：①閘門面板、主梁邊梁等各部位存在局部銹蝕現(xiàn)象。②閘門4 個主輪卡死，不能轉(zhuǎn)動；閘門靠右下側(cè)輪卡死，上側(cè)輪固定螺栓丟失。③閘門水封平整，但在閘門維護(hù)涂漆時，水封局部被涂漆。④事故閘門四周布置有固定的欄桿，檢修不方便。⑤啟閉機(jī)外觀整體良好，基礎(chǔ)完好，無位移情況。⑥啟閉機(jī)機(jī)架、卷筒與鋼絲繩沒有明顯的銹蝕情況發(fā)生。⑦啟閉機(jī)銘牌迷糊不清，啟閉銘牌上標(biāo)有啟閉機(jī)容量為160 kN，未見啟閉機(jī)揚(yáng)程。經(jīng)管理人員了解得知，每年水庫汛期來臨之前都會對啟閉機(jī)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。通過現(xiàn)場開關(guān)操作得知，設(shè)備運(yùn)行情況良好[3]。

2.2.3 引水隧洞出口工作閥門運(yùn)行現(xiàn)狀

查看歷史資料《譚堯水庫蓄水安全鑒定報告》得知：隧洞出口位置布置一套直徑1000 mm 錐形閥，設(shè)計水頭為13 m，錐形閥額定使用水頭為55 m。

現(xiàn)場檢查情況如下：①錐形閥啟閉搖桿存在銹蝕現(xiàn)象。②錐形閥閥體銹蝕。經(jīng)管理人員了解，錐形閥一直處于關(guān)閉狀態(tài)。由于水庫蓄水，未能現(xiàn)場對錐形閥進(jìn)行開關(guān)操作。

3 譚堯水庫金屬結(jié)構(gòu)安全評價

3.1 金屬結(jié)構(gòu)鑒定依據(jù)

本次鑒定收集了工程運(yùn)行以來的管理資料，結(jié)合查閱工程設(shè)計、施工、監(jiān)理、蓄水安全鑒定、譚堯水庫工程金屬結(jié)構(gòu)施工圖、巡查檢查及相關(guān)驗收的有關(guān)資料，掌握了水庫水工金屬結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，按照《水庫大壩安全鑒定辦法》（水建管〔2003〕271 號）、《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL 258—2017）的有關(guān)規(guī)定，《水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》（SL 74—2019）、《水利水電工程啟閉機(jī)設(shè)計規(guī)范》（SL 41—2018）、《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL 258—2017）開展金屬結(jié)構(gòu)安全評價，提出了安全評價意見。

3.2 金屬結(jié)構(gòu)安全復(fù)核建議

3.2.1 結(jié)構(gòu)安全復(fù)核

查閱相關(guān)資料得到結(jié)論為：金屬結(jié)構(gòu)選型布置合理，閘門、攔污柵的結(jié)構(gòu)及其主要零部件的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性均符合規(guī)范要求，啟閉機(jī)的容量及揚(yáng)（行）程均滿足閘門運(yùn)行的需要，金屬結(jié)構(gòu)制造和安裝質(zhì)量均合格。

譚堯水庫工程建設(shè)指揮部委托南京水利科學(xué)研究院進(jìn)行獨(dú)山縣譚堯水庫蓄水安全鑒定的結(jié)論為：譚堯水庫工程設(shè)計基本合理，施工滿足規(guī)范和設(shè)計要求。達(dá)到應(yīng)補(bǔ)充完成的工程形象面貌要求，解決庫區(qū)移民搬遷后，可以下閘蓄水，工程蓄水安全。

通過歷史資料分析得到結(jié)論為：金屬結(jié)構(gòu)安全。

3.2.2 左岸沖沙兼導(dǎo)流隧洞進(jìn)口事故閘門及啟閉設(shè)備安全復(fù)核建議

建議對事故閘門門體及埋件進(jìn)行除銹處理和涂漆保護(hù)，檢修閘門主輪和側(cè)輪，清理閘門水封；將固定欄桿調(diào)整為活動式欄桿，檢修時確保閘門能移出孔口進(jìn)行檢修；定期對閘門及啟閉機(jī)進(jìn)行檢修維護(hù)。

3.2.3 左岸沖沙兼導(dǎo)流隧洞出口工作閘門及啟閉設(shè)備安全復(fù)核建議

建議對工作閘門面板主梁以及支臂等各部位進(jìn)行檢修維護(hù)和防腐處理，檢查維修或更換止水水封，檢修維護(hù)液壓啟閉機(jī)，并對銹蝕部位做防腐處理，維修加固啟閉機(jī)基礎(chǔ)；檢查維修液壓啟閉機(jī)開關(guān)控制系統(tǒng)，確保閘門能正常工作；定期對閘門及啟閉機(jī)進(jìn)行檢修維護(hù)[4]。

3.2.4 左岸引水隧洞進(jìn)口攔污柵及啟閉設(shè)備安全復(fù)核建議

建議對攔污柵進(jìn)行檢修維護(hù)，對埋件進(jìn)行除銹防腐處理，根據(jù)設(shè)計及蓄水安全鑒定報告資料，補(bǔ)充安裝攔污柵啟閉設(shè)備，確保攔污柵正常運(yùn)行；定期對攔污柵及啟閉機(jī)進(jìn)行檢修維護(hù)。

3.2.5 左岸引水隧洞進(jìn)口事故閘門及啟閉設(shè)備安全復(fù)核建議

建議對事故閘門面板主梁以及邊梁等各部位進(jìn)行檢修維護(hù)和防腐處理，檢修閘門主輪和側(cè)輪，清理閘門水封；將固定欄桿調(diào)整為活動式欄桿，確保閘門能移出孔口進(jìn)行檢修；定期對閘門及啟閉機(jī)進(jìn)行檢修維護(hù)[5]。

3.2.6 左岸引水隧洞出口工作閥門安全復(fù)核建議

建議對閥門及啟閉機(jī)進(jìn)行除銹防腐處理，檢修維護(hù)或更換閥門，確保閥門能正常使用；定期對閥門及啟閉設(shè)備進(jìn)行檢修維護(hù)。

3.3 金屬結(jié)構(gòu)安全評價結(jié)論

依據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL 258—2017）條文說明11.6.4 泄水建筑物金屬結(jié)構(gòu)直接關(guān)系大壩安全，非泄水建筑物金屬結(jié)構(gòu)主要關(guān)系水庫運(yùn)行，一般不影響大壩安全。對工程安全影響小的非泄水建筑物金屬結(jié)構(gòu)，一般不評為C 級。

譚堯水庫工程大壩安全評價對金屬結(jié)構(gòu)存在局布變形和銹蝕磨損現(xiàn)象，主、側(cè)輪卡阻，攔污柵無啟閉機(jī)等問題但沒有嚴(yán)重影響水庫運(yùn)行，不影響大壩安全，需進(jìn)行相應(yīng)的除銹防腐處理、檢修、維護(hù)和設(shè)備更換處理。

綜上所述，根據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》（SL 258—2017）規(guī)定，金屬結(jié)構(gòu)安全綜合評價定為B 級。

4 結(jié)語

水工金屬結(jié)構(gòu)是水工建筑的重要組成部分之一，其作用是調(diào)節(jié)庫水位和泄放流量。金屬結(jié)構(gòu)安全與否關(guān)系到水庫是否能正常運(yùn)行，水利工程金屬結(jié)構(gòu)安全評價是復(fù)核金屬結(jié)構(gòu)在現(xiàn)狀下能否按設(shè)計要求安全與可靠運(yùn)行。要想對閘門及啟閉設(shè)備的安全進(jìn)行評價，就需要設(shè)計人員對設(shè)計、制造和安裝質(zhì)量進(jìn)行復(fù)核，并結(jié)合現(xiàn)場檢查情況分析，得出評價結(jié)果是否影響水庫運(yùn)行和大壩安全，并提出指導(dǎo)性意見和建議。