摘" 要：洪水漫閘后，泄洪建筑物及設(shè)施可能受到一定程度的影響，通過(guò)分析泄洪建筑物及設(shè)施檢查內(nèi)容和方法，以便充分了解泄洪建筑物和設(shè)施存在的缺陷，合理評(píng)價(jià)其安全狀況。該文以貴州某水電站為例，通過(guò)不同的檢查方內(nèi)容和方法，總結(jié)泄洪建筑物及設(shè)施出現(xiàn)的問(wèn)題，并提出處理意見(jiàn)，以免安全事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：泄洪建筑；泄洪設(shè)施；水下檢查；無(wú)損檢測(cè)；檢查方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TV698.2" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）36-0089-04

Abstract： After a flood breaches the dam， the spillway structures and facilities may be affected to some extent. By analyzing the inspection content and methods of spillway structures and facilities， it is possible to fully understand the defects of spillway structures and facilities and reasonably evaluate their safety conditions. Taking a hydropower station in Guizhou as an example， this paper summarizes the problems of spillway structures and facilities through different inspection methods and content， and proposes handling opinions to prevent safety accidents.

Keywords： spillway structure; spillway facilities; underwater inspection; nondestructive testing; inspection methods

當(dāng)洪水位超過(guò)泄洪水位時(shí)，由于泄洪設(shè)施的缺陷，無(wú)法正常泄洪或者泄洪能力不足則可能造成壩閘或漫壩危險(xiǎn)，并淤埋尾水渠和消力池、淤積水庫(kù)、磨蝕壩面、淘蝕河道等，嚴(yán)重則發(fā)生潰壩。洪水后，若造成漫閘漫頂，應(yīng)盡快開(kāi)展泄洪建筑物及設(shè)施檢查工作，并評(píng)估泄洪建筑物和設(shè)施的健康狀況，以保證水電站正常運(yùn)行。 1" 洪水后泄洪建筑物檢查及評(píng)價(jià)

洪水后發(fā)生漫閘漫頂事故，泄洪建筑物檢查內(nèi)容主要包括查明泄水建筑物門(mén)槽水下沖刷，流道混凝土空蝕、沖刷、破損位置和規(guī)模以及下游岸坡沖刷、淘蝕、塌岸、沖刷坑沖刷情況和原有缺陷處理效果等；查明淤積范圍、高程、淤積物組成及來(lái)源，分析門(mén)槽或流道沖刷或破損原因，查明沖刷坑位置和規(guī)模，分析對(duì)挑流鼻坎河相鄰建筑物的影響。存在閘墩裂縫及其他可能影響結(jié)構(gòu)安全的異常情況時(shí)，應(yīng)對(duì)其原因及危害性進(jìn)行準(zhǔn)確分析。

檢查方法種類(lèi)多樣，主要有探挖坑（槽）、鉆孔取樣或孔內(nèi)電視、注水或抽水試驗(yàn)、水質(zhì)分析、滲漏示蹤、水下檢查和無(wú)損檢測(cè)等方法。水下檢查方法有ROV水下機(jī)器人、多波束、側(cè)掃聲納和圖像聲納等。

2" 洪水后泄洪設(shè)施檢查及評(píng)估

遇地震烈度為7度及以上地震、超設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)泄洪或發(fā)生相關(guān)事故之后，必須對(duì)水工鋼閘門(mén)和啟閉機(jī)進(jìn)行一次安全檢查。以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響大壩安全運(yùn)行的隱患，提出消除安全隱患的措施和建議，有針對(duì)性地采取防范和改進(jìn)措施。并根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)閘門(mén)、啟閉機(jī)的安全狀況進(jìn)行評(píng)估，為建立大壩安全資料提供科學(xué)依據(jù)。

檢測(cè)的內(nèi)容包括巡視檢測(cè)、閘門(mén)外觀及現(xiàn)狀檢測(cè)、啟閉機(jī)性能狀態(tài)檢測(cè)、無(wú)損探傷、應(yīng)力檢測(cè)、結(jié)構(gòu)振動(dòng)檢測(cè)、啟閉力檢測(cè)、位移及變形檢測(cè)等。巡視檢查主要觀察閘門(mén)啟閉機(jī)運(yùn)行情況；泄水時(shí)，閘門(mén)所在水道及閘槽前后的水流流態(tài)；閘門(mén)關(guān)閉時(shí)的漏水狀況；閘墩、胸墻、牛腿等部位裂縫和剝蝕、老化等；門(mén)槽及附近區(qū)域空蝕、沖刷、淘空等；啟閉機(jī)室裂縫、漏水、漏雨等異?，F(xiàn)象。

3" 案例分析

3.1" 工程概況

貴州省某水電站2017年12月投入生產(chǎn)運(yùn)行。2021年9月水電站因入庫(kù)洪水較大，水位上漲迅猛，僅及時(shí)開(kāi)啟1孔弧門(mén)泄洪，剩余泄洪弧門(mén)因操作時(shí)間不足，閘頂過(guò)水，未能正常開(kāi)啟，泄流不足，庫(kù)水位持續(xù)上漲，達(dá)到調(diào)洪最高水位。經(jīng)過(guò)上游聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度錯(cuò)峰運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)，水位降至閘頂383.5 m以下，開(kāi)啟剩余4孔泄洪弧門(mén)，恢復(fù)正常泄洪方式，大壩、水庫(kù)運(yùn)行正常。為保障電站生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，立即開(kāi)展水電站弧門(mén)閘頂過(guò)水后水工建筑物、泄洪設(shè)施全面檢查和評(píng)估工作。

3.2" 消力池水下檢查

洪水來(lái)臨之時(shí)，水電站發(fā)生了閘頂過(guò)水，同時(shí)由于消力池下游附近左岸山體小范圍內(nèi)崩塌，泄洪過(guò)程中可能影響消力池水下結(jié)構(gòu)的完整性，有必要對(duì)消力池水下部分進(jìn)行全面檢查。

3.2.1" 檢查方法和工作布置

采用多波束全面檢查、ROV水下機(jī)器人詳查的方案，對(duì)消力池及下游邊坡水下部分的安全狀況進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

檢測(cè)區(qū)域長(zhǎng)約89 m，寬約77.2 m，掃測(cè)總面積為10 834 m2。測(cè)區(qū)范圍和特征位置標(biāo)識(shí)如圖1所示，圖中對(duì)河道水流方向、左岸、右岸、上游壩面、下游河床、消力墩位置和亂石堆位置等信息進(jìn)行了標(biāo)注，以便更好地結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)理解測(cè)量結(jié)果。

3.2.2" 成果解譯

1）消力池底部堆積物情況。從多波束和水下機(jī)器人檢測(cè)的消力池底部堆石成果（圖2）可以看出，消力池左岸端墻與消力坎連接底部有明顯堆積物。堆積物頂部高程約為338.17 m，消力池底部高程約為335 m，即堆積物頂點(diǎn)相對(duì)于消力池底部高度為3.15 m。堆積物最寬處約為12.58 m，長(zhǎng)度約為43.35 m。通過(guò)水下機(jī)器人詳查發(fā)現(xiàn)，多波束檢測(cè)的堆積物為堆石。

2）消力墩情況。7個(gè)消力墩整體輪廓完整清晰可見(jiàn)，墩與墩之間間隔約為3 m，消力墩高度約為4 m，長(zhǎng)約4 m，寬約3 m。下游側(cè)立面為斜面且與底部相連。從圖3水下機(jī)器人探測(cè)成果可見(jiàn)，消力墩存在局部破損，且墩體本身有少量露筋和混凝土剝落的情況。

3）消力坎情況。消力坎左岸側(cè)頂部有堆石，長(zhǎng)度約為30 m。右岸側(cè)靠近頂部位置有混凝土脫落和露筋，面積約為88 m2。消力坎下游左岸至中部基本與河床齊平，右岸側(cè)消力坎逐漸出露，最右側(cè)出露高度最大約為4.3 m，面積約為60 m2。圖4中，左圖為消力坎上游視圖，右邊為消力坎下游視圖。

4）消力池地板、左、右岸邊墻情況。消力池底面下游側(cè)有大面積堆石，右岸下游側(cè)角落有約50 m2露筋和少量混凝土剝落，未發(fā)現(xiàn)其它破損。

消力池左岸墻體整體結(jié)構(gòu)完整，靠下游側(cè)端墻中部有較大面積露筋情況，露筋范圍寬度約為20 m，高差為8.2 m（標(biāo)高337.3～345.5 m），總面積約為160.4 m2。左岸端墻較大面積露筋情況，消力池左岸邊墻與消力池底板交接處，出現(xiàn)不同程度破損，破損寬度0.1 m至0.3 m不等，內(nèi)部鋼筋裸露，破損沿河道長(zhǎng)度約28 m。

消力池右岸墻體整體結(jié)構(gòu)完整，無(wú)明顯結(jié)構(gòu)性破損。右岸端墻下游側(cè)有2處小面積露筋，上部露筋位置高度約2.1 m，寬度10 m，總面積21.0m2。下部露筋位置高度約6.18 m，寬度9 m，總面積為55.71 m2。

5）消力池左岸下游側(cè)山體與尾水擋墻情況。消力池左岸山體垮塌位置正下方河床有大量亂石堆積，河床與山體連接處自然平滑，無(wú)淘蝕情況。尾水擋墻中部有疑似延伸縫，長(zhǎng)度約15.08 m。尾水擋墻靠近消力坎位置有疑似坑洞，面積約為6 m2。

3.2.3" 消力池及下游安全評(píng)價(jià)及處理意見(jiàn)

檢測(cè)發(fā)現(xiàn)了洪水后消力池及下游河道存在不同程度的損壞，由于山體崩塌，滾石對(duì)消力池水下部分混凝土表面造成不同程度的破壞，如混凝土破損、鋼筋裸露。首先，對(duì)消力池右岸邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，了解邊坡的穩(wěn)定性，有必要對(duì)邊坡相關(guān)部位做好安全防護(hù)，必要時(shí)進(jìn)行小范圍的爆破處理；其次必須清除消力池內(nèi)及下游滾石，防止由于水力搬運(yùn)滾石，對(duì)消力池結(jié)構(gòu)造成影響；同時(shí)盡快對(duì)混凝土進(jìn)行修復(fù)，以防消力池水下結(jié)構(gòu)受到更嚴(yán)重的破壞；最后，消力池右岸擋墻也存在淘蝕情況，需盡快修復(fù)，以免擋墻破壞。

3.3" 泄洪設(shè)施檢查及評(píng)價(jià)

對(duì)水電站1#、2#、3#、4#、5# 5扇弧形工作閘門(mén)和1#、2#、3#、4#、5# 5臺(tái)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)進(jìn)行安全檢測(cè)。必檢項(xiàng)有：巡視檢測(cè)、閘門(mén)外觀檢測(cè)、啟閉機(jī)性能狀態(tài)檢測(cè)；抽檢項(xiàng)有：無(wú)損探傷、應(yīng)力檢測(cè)、結(jié)構(gòu)振動(dòng)檢測(cè)、啟閉力檢測(cè)、位移及變形檢測(cè)。

3.3.1" 泄洪設(shè)施檢測(cè)結(jié)果

1）巡視檢測(cè)。經(jīng)巡視檢查，1#、2#、3#、4#、5#溢洪道弧形閘門(mén)、液壓式啟閉機(jī)運(yùn)行正常，工作閘門(mén)存在不同程度滲水。

2）閘門(mén)外觀檢測(cè)。本次外觀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)閘門(mén)普遍存在現(xiàn)場(chǎng)焊縫附近銹蝕現(xiàn)象，支臂與門(mén)體連接處銹蝕，其它狀態(tài)完好。主要問(wèn)題如下：1#閘門(mén)存在支鉸座雙螺母固定螺栓螺母缺失和安裝不規(guī)范現(xiàn)象；2#閘門(mén)右下支臂與主梁連接螺栓2顆螺母缺失；右上支臂箱型結(jié)構(gòu)有進(jìn)水孔，未設(shè)置漏水孔；支鉸軸端擋板安裝不規(guī)范，固定螺栓缺失；3#閘門(mén)下主梁翼緣板2條對(duì)接焊縫均有表面氣孔（經(jīng)分析為制造缺陷）；4#閘門(mén)右側(cè)支鉸軸端擋板缺失。

3）啟閉機(jī)性能狀態(tài)檢測(cè)。溢洪道啟閉機(jī)性能狀態(tài)完好，主要發(fā)現(xiàn)1#、5#啟閉機(jī)缸體托架調(diào)整螺栓螺母脫落；2#啟閉機(jī)缸體托架橡膠墊缺失。

4）焊縫無(wú)損探傷。門(mén)體焊縫無(wú)損探傷采用超聲波探傷方法，探傷抽檢比例按一類(lèi)焊縫不小于20%，二類(lèi)焊縫不小于10%進(jìn)行。經(jīng)檢測(cè)，溢洪道1#、2#、4#、5#弧形閘門(mén)一、二類(lèi)焊縫抽檢合格率100%。溢洪道3#弧形閘門(mén)一類(lèi)焊縫抽檢合格率100%，二類(lèi)焊縫抽檢中發(fā)現(xiàn)下主梁翼板2條對(duì)接焊縫均存在表面氣孔缺陷，建議處理。具體如圖5和圖6所示。

采用超聲波探傷對(duì)溢洪道1#、2#、3#、4#、5#弧形閘門(mén)兩側(cè)支臂腹板與翼板角焊縫、主梁腹板與主梁翼板角焊縫、支臂腹板對(duì)接焊縫、支臂翼板對(duì)接焊縫和主梁翼緣對(duì)接焊縫（含內(nèi)外側(cè)），結(jié)果全部合格。對(duì)支鉸部分上表面采用磁粉檢測(cè)方法進(jìn)行抽檢，未發(fā)現(xiàn)表面缺陷，全部合格。

5）溢洪道4#弧形工作閘和啟閉應(yīng)力檢測(cè)。閘門(mén)在啟閉運(yùn)行過(guò)程中，最大總啟門(mén)力為4 666 kN，小于啟閉機(jī)的容量2×2 800 kN，最大持住力4 563 kN，最大閉門(mén)力3 784 kN。在啟門(mén)過(guò)程中，左側(cè)最大啟門(mén)力為2 626 kN，小于單吊點(diǎn)額定容量2 800 kN，右側(cè)最大啟門(mén)力為2 577 kN，小于單吊點(diǎn)額定容量2 800 kN。

6）結(jié)構(gòu)振動(dòng)檢測(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況和檢測(cè)目的，本次振動(dòng)檢測(cè)在支臂與主梁連接處、支臂與支鉸連接處，支臂中間分別布置三向加速度傳感器，每扇閘門(mén)均布置4個(gè)測(cè)點(diǎn)，具體布置如圖7所示。

抽取溢洪道4#工作弧門(mén)進(jìn)行檢測(cè)，平均振動(dòng)位移0～0.050 8 mm為振動(dòng)忽略不計(jì)；平均振動(dòng)位移0.050 8～0.254 0 mm為振動(dòng)微?。黄骄駝?dòng)位移0.254～0.508 0 mm為振動(dòng)中等；平均振動(dòng)位移大于0.508 0 mm為振動(dòng)嚴(yán)重。檢測(cè)結(jié)果顯示，4#弧形閘門(mén)在測(cè)試工況下的振動(dòng)屬于“振動(dòng)微小”。

7）4#結(jié)構(gòu)變形檢測(cè)。在靜應(yīng)力檢測(cè)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)。在支鉸、支墩粘貼反光片。利用全站掃描儀或全站儀測(cè)試閘門(mén)承受水壓、未承受水壓時(shí)的坐標(biāo)，承受水壓前后的位移情況，測(cè)點(diǎn)布置如圖8所示。

支鉸、支墩位移：左支鉸X向（上下游）最大位移為0.001 8 m，右支鉸X向最大位移為0.002 1 m。支臂、支鉸、液壓缸掃描成像：通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，支臂、支鉸、液壓缸不存在塑性變形情況。閘門(mén)變形檢測(cè)：X向最大位移為-0.014 8 m，位于下主梁翼板中部。

3.3.2" 安全評(píng)估

SL 101—2014《水工鋼閘門(mén)和啟閉機(jī)安全檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》13.0.2條款規(guī)定，被評(píng)定為“安全”的閘門(mén)和啟閉機(jī)應(yīng)符合下列全部條件：巡視檢查各項(xiàng)內(nèi)容均符合要求。

閘門(mén)外觀檢測(cè)、啟閉機(jī)現(xiàn)狀檢測(cè)的各項(xiàng)內(nèi)容均符合要求；腐蝕程度為A級(jí)（輕微腐蝕）或B級(jí)（一般腐蝕）；一類(lèi)、二類(lèi)焊縫符合規(guī)范要求，無(wú)超標(biāo)缺陷；設(shè)計(jì)工況的最大實(shí)測(cè)應(yīng)力值和最大計(jì)算應(yīng)力值均小于容許應(yīng)力值；閘門(mén)運(yùn)行平穩(wěn)，啟閉無(wú)卡阻，無(wú)明顯振動(dòng)現(xiàn)象；設(shè)計(jì)工況的最大啟閉力小于啟閉機(jī)的額定容量。

建議對(duì)閘門(mén)進(jìn)行防腐處理，尤其是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊縫附近區(qū)域進(jìn)行除銹后防腐；對(duì)支鉸座雙螺母固定螺栓螺母缺失和安裝不規(guī)范現(xiàn)象進(jìn)行整改。建議對(duì)支鉸軸端擋板安裝不規(guī)范或缺失現(xiàn)象進(jìn)行整改。對(duì)1#、5#啟閉機(jī)的開(kāi)度指示裝置進(jìn)行調(diào)整、測(cè)繩進(jìn)行更換。對(duì)3#閘門(mén)下主梁翼板對(duì)接焊縫表面氣孔缺陷進(jìn)行打磨處理，在打磨處理過(guò)程中如氣孔較深，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊。

為了更加準(zhǔn)確地評(píng)估泄洪設(shè)施的健康狀況，必須對(duì)閘門(mén)進(jìn)行復(fù)核計(jì)算、有限元計(jì)算、門(mén)支座應(yīng)力配筋復(fù)核及監(jiān)測(cè)分析，有必要計(jì)算并重新復(fù)核設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確性，精確分析出泄洪閘門(mén)無(wú)法及時(shí)泄洪的原因。

4" 結(jié)論

洪水來(lái)臨之前，需保證泄洪建筑物及泄洪設(shè)施的正常工作。洪水之后，發(fā)生漫頂漫壩易對(duì)泄洪建筑物及設(shè)施造成一定影響。通過(guò)安全檢查工作，需分析出造成建筑物和設(shè)施缺陷的原因，以便及時(shí)采取對(duì)策。本案例中發(fā)現(xiàn)，下游山體崩塌的滾石，對(duì)消力池水下部分結(jié)構(gòu)的完整性影響較大，為了消力池的完整性，必須及時(shí)監(jiān)測(cè)消力池附近邊坡的穩(wěn)定性，針對(duì)有安全隱患的邊坡需采取合理處理措施，同時(shí)針對(duì)消力池出現(xiàn)的缺陷，必須及時(shí)處理，以保證消力池的結(jié)構(gòu)安全。

泄洪設(shè)施出現(xiàn)問(wèn)題可能會(huì)影響泄洪能力，嚴(yán)重則會(huì)導(dǎo)致漫閘漫壩情況發(fā)生。泄洪設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中，也容易存在一定程度的缺陷，定期對(duì)泄洪設(shè)施進(jìn)行檢查，可盡量避免安全事故的發(fā)生。洪水之后，由于漫閘漫壩，金屬結(jié)構(gòu)受水壓力和水酸堿度的影響，閘門(mén)和啟閉機(jī)會(huì)出現(xiàn)變形和銹蝕情況，及時(shí)進(jìn)行檢查和處理，以免發(fā)生安全事故。

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