某水库枢纽建筑物金属结构安全测评方法

　　摘    要：　通过对儋州市某水库金属结构的检测和计算复核、评价,儋州市某水库排洪闸金属结构评价为B级(基本安全),进水闸金属结构评价为C级(不安全)。提出如下建议:更换进水闸闸门、启闭机,设置进水闸检修闸门;对排洪闸工作、检修闸门重新做防腐涂层,更换排洪闸工作、检修闸门止水,评估排洪闸检修闸门是否满足工程使用要求;编制金属结构、供配电、控制系统的管理、养护、操作规程,并悬挂上墙;对混凝土结构进行检测评估。

　　关键词：　水库; 金属结构; 检测与分析; 安全复核; 安全评价;

　　1、 工程概况

　　儋州市某水库位于牙拉河上游，加冷河支流，地处儋州市那大镇西南7km的南茶村境内，前接南丰电站尾水渠，后接总干渠。儋州市某水库是松涛灌区的渠首工程，是一座日调节的小（1）型水库。水库集水面积26.1km2，正常蓄水位145.5m,500年一遇设计洪水位145.5m,2000年一遇校核洪水位146.2m，死水位140.0m，汛期限制水位145.5m，总库容200万m3，调节库容150万m3，死库容12万m3。

　　儋州市某水库枢纽建筑物主要由拦河土坝、泄洪闸（泄洪闸管理单位称为排洪闸，以下称排洪闸）、总干进水闸（以下简称进水闸）、水电站等建筑物组成。

　　2、 检测与评价方法

　　2.1、 外观检查

　　以目测并借助卷尺、卡尺、数码相机等工具，描述、记录金属结构主要构件的外观情况，调查记录涂层老化、构件腐蚀的部位，腐蚀的程度，构件的变形、损伤、缺陷的数量、部位，启闭机与电气设备的老化、磨损以及完善性，设备的运行情况等。

　　2.2 、腐蚀检测

　　2.2.1 、涂层厚度检测

　　使用金属涂层测厚仪对金属结构的涂层厚度进行抽样检测，抽样分布满足均匀性和代表性。

　　在抽样点1dm2的基准面上作3次测量，每次测量的位置相距25～75mm，取3次测量值的算术平均值为该基准面的局部厚度。

　　2.2.2、 蚀余厚度检测

　　使用金属测厚仪检测金属结构主要构件的蚀余厚度（即蚀余厚度）。
 

 

　　2.3、 腐蚀程度评定

　　对主要金属结构的腐蚀分布、腐蚀面积及腐蚀部位等进行描述，评定腐蚀程度。腐蚀程度一般按四个等级进行评定：A级，轻微腐蚀；B级，一般腐蚀；C级，较重腐蚀；D级，严重腐蚀。

　　2.4 、无损探伤

　　本次超声波探伤采用超声波探伤仪，探头为2.5P8×12K2-DF型斜探头；探伤方法采用单面双侧直射法；扫查方式为锯齿形扫查；检验焊缝及热影响区，探测焊缝内部缺陷的大小、形状和分布情况。

　　2.5 、闸门材料强度检测

　　用磨光机磨去被测金属的表面的防腐涂层或蚀迹等，露出亮光的金属体，然后采用里氏硬度计测量构件的硬度。由所测得的硬度值，根据《黑色金属硬度及强度换算标准》（GB 1172—1999）换算出材料的抗拉强度σb的近似值。

　　2.6 、电气参数检测

　　电气参数检测主要是检测绝缘电阻、三相电流、三相电压、电气设备运行温度检测以及设备运行噪音检测。

　　2.7、 材料特性检测

　　2.7.1、 粗糙度检测

　　采用表面粗糙度检测仪测量制动轮工作面、开式齿轮工作面、活塞杆外圆的粗糙度值。

　　2.7.2、 硬度检测

　　采用里氏硬度计测量开式齿轮与制动轮面硬度值。

　　2.8、 金属结构安全复核

　　根据《水利水电工程钢闸门设计规范》（SL/74—2013）和《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》（SL 101—2014）规定，对钢闸门的强度、稳定性、刚度和闸门启闭力进行复核验算。

　　3 、检测成果

　　3.1 、主要成果

　　(1）排洪闸工作闸门结构完好。闸门止水老化，漏水严重。闸门涂层厚度不满足规范要求。闸门的腐蚀程度等级为未腐蚀，局部A级（轻微腐蚀）。焊缝基本正常。闸门构件抗拉强度平均值为444N/mm2。闸门启闭机设备外观无损坏，绝缘电阻和三项电流满足规范要求，三相电压略大于规范值，噪音、温升无异常。启闭机开式齿轮的硬度、齿面粗糙度满足规范要求，制动轮硬度不满足规范要求，制动轮的粗糙度满足规范要求。启闭机运行较频繁（2017年达到442次），减速箱高速齿轮磨损、渗漏油，开式齿轮有压痕磨损，启闭机房有渗漏雨水、启闭机房设施简陋。

　　(2）排洪闸检修闸门结构完好。闸门止水老化。闸门涂层厚度不满足规范要求。闸门的腐蚀程度等级为未腐蚀。焊缝基本正常。移动式电动葫芦、导轨及门架等未见明显损坏。电动葫芦安装后未实际运用启闭过检修闸门，目前电气设备故障需要维修，设备涂层老化、局部可见蚀迹。

　　(3）进水闸闸门结构未见明显变形。闸门止水老化，漏水严重。闸门已无涂层。闸门的腐蚀程度等级为C级（较重腐蚀）。焊缝基本正常。闸门构件抗拉强度平均值为419N/mm2。启闭机设备外观未见明显损坏，绝缘电阻和三项电流满足规范要求，三相电压略大于规范值，噪音、温升无异常。启闭机开式齿轮的硬度不满足规范要求，开式齿轮齿面粗糙度满足规范要求。启闭机主要设备运行已40-54年，远超过了《水利水电工程金属结构报废标准》（SL 226—98）规定的20年折旧年限，设施老化、简陋，部件多属于淘汰产品，零部件不易购配维修，电机线路老化、接线柱损坏，减速齿轮箱内润滑油污浊，启闭机运行较频繁（2017年达到485次），减速箱运行有异常噪音，高速齿轮磨损、渗漏油，开式齿轮有压痕、磨损，启闭机房有渗漏雨水现象。

　　(4）水库供电线路、备用电源、变压器、配电屏、远程操作和视屏监控系统等设施、设备基本正常，防雷接地以及防护、警示等满足运行要求。启闭机保养基本正常。闸门、启闭机操作规程悬挂上墙，未见备用电源、配电屏、远程控制操作等规程悬挂上墙。

　　(5）进水闸启闭平台主梁、板存在钢筋锈胀露筋、混凝土开裂。进水闸胸墙存在混凝土剥蚀露石。

　　(6）排洪闸工作闸门结构的强度满足规范要求，但是接近容许应力限值，刚度和稳定性满足规范要求。上游水位145.5m，下游无水工况：闭门力矩为-71.9kN·m，闸门可依靠自重关闭；闸门所需最大启门力为142.1kN，启闭机容量为2×300kN，启闭机容量可以满足正常运行要求。

　　(7）进水闸工作闸门结构的强度不满足规范要求，闸门结构刚度和稳定性满足规范要求。上游水位145.5m，下游水位142.2m工况：闭门力矩为-32kN·m，闸门可依靠自重关闭；闸门所需最大启门力为59kN，启闭机容量为65kN，因此启闭机容量可以满足正常运行要求。

　　3.2 、存在的主要问题

　　(1）排洪闸工作、检修闸门止水老化，工作闸门漏水严重。工作、检修闸门涂层厚度不足，工作闸门构件局部腐蚀。检修闸门高度不能满足运行要求。检修闸门电动葫芦电气故障，不能使用。

　　(2）进水闸闸门、启闭机使用已40-54年，远超过《水利水电工程金属结构报废标准》（SL 226—98）规定的20年折旧年限，闸门止水老化、漏水严重，无检修闸门。钢闸门无涂层，腐蚀程度等级为C级（较重腐蚀）。启闭机设备老化、陈旧，存在影响运行安全的隐患。

　　(3）进水闸工作闸门结构的强度不满足规范要求。

　　4、 安全评价及建议

　　4.1、 安全评价

　　综上，根据《水库大坝安全评价导则》（SL 258—2017），儋州市某水库排洪闸金属结构基本安全，评价为B级，进水闸金属结构不安全，评价为C级。

　　4.2、 建议

　　(1）更换进水闸闸门、启闭机，增设检修闸门。

　　(2）对排洪闸工作、检修闸门重新做防腐涂层。更换排洪闸工作、检修闸门止水。评估排洪闸检修闸门能否满足工程使用要求。

　　(3）编制金属结构、供配电、控制系统的管理、养护、操作规程，并悬挂上墙。

　　(4）对排洪闸、进水闸混凝土结构进行检测与分析计算，评估混凝土结构安全性。

　　参考文献

　　[1] 尉光文.张掖市水库大坝安全评价及措施[J].水利规划与设计,2017(7):60-64.
　　[2] 连刚.青云河水库大坝安全综合评价[J].水利规划与设计,2016(5):5-6.