水闸安全评价报告.docx

1、水闸安全评价报告1 工程现状的调查分析1.1基本情况1.1.1工程概况永丰闸坝位于长沙市浏阳市文家市镇永丰村，是湘江支流潭水河即南川河上的一处中型水闸。水闸距文家市集镇1km，紧依大文公路。永丰闸坝控制集雨面积约120平方公里，多年平均降雨量1650mm，河道干流长42km，坡降为15%。永丰闸坝是1957年建设的木闸，三合土闸坝，主要功能是灌溉。1969年冲毁重建，1978年洪灾冲毁后在三合土的基础上，用砼加固，1988、1998年先后进行大修，1982、1985、1992、1996、1997、2002、2004、2005、2006、2007、2008等年份进行了十余次小修。1.1.1.1枢

2、纽主要建筑及其特性参数闸坝枢纽工程主要由拦河坝、水闸、电站、灌溉渠系等建筑物组成。闸坝总长53m。1 工程等级与防洪标准闸坝原设计下泄流量115m3/s，校核流量216.6 m3/s。根据国家防洪标准（GB50201-94）及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL258-2000）等规定，永丰闸坝枢纽工程为III等工程，其主要建筑物工程等级为4级，正常运用洪水校准为10年一遇，非常运用洪水标准为20年一遇。2 闸坝结构尺寸(具体见永丰闸平面、纵、横断面图)1）泄洪闸段泄洪闸分10个闸室，每个闸室2.2m，全长22m。中间设隔墩9个,墩宽0.4 m,墩高1.05 m,总泄水净宽18.4 m,分别布

3、10扇闸门,最大宽度为2 m。8扇布于中间,最小宽度为1.2 m，2扇布于两端,闸门净高为1 m。泄洪闸两端连接非溢流坝。顺流水方向长8.3 m。泄洪闸坝分三层砌筑，下层为松树桩基夹铺块石；中层为三合土，上层为砼抹面，俗称“金包银”。坝顶高程96.64）m，坝底高程94.64m,最大坝高2m，下游坝底高程93.44 m。坝顶最宽处10m，窄处6m，呈扇形。一般断面:上游垂直，坝顶宽0.78 m,下游坡为1：7.52，坝总长53 m.坝顶装有10扇四铰水力自动翻板木闸门。闸室闸门宽21.2m两种，门高1.0m，厚0.07m；闸门顶高程96.76闸墩间距为21.2m，墩高为1.05m，宽为0.4m

4、。水闸下游未设消力池和护坦。2）冲砂闸段（现无，原有。在1997年上游桥梁恢复过程中，为保桥墩稳定，用砼筑实，由于洪水过大，桥梁在1997年恢复后，2000年又被水毁，后移位至坝下游新建一座桥梁）3）拦河坝段拦河坝总长53 m,其中溢流坝段宽(泄水闸门)22 m,拦河坝非溢流坝段为折线形，位于闸坝两端，坝段左侧宽24.5m，坝顶宽0.6 m, 沿踏步而下至斜坡连接溢流南面 ,右侧宽6.5m，坝顶宽0.4 m，沿踏步而下至溢流坝断面。非溢流坝总宽31 m。坝顶高程97.64m，坝基高程93.44m，最大坝高4.2m（不包括坝松基）。拦河坝上游面垂直，闸坝面坡度为垂直，下游边坡1：7.52。4）灌

5、溉分水闸灌溉分水闸位于坝左端, 进口底宽4m,由于基础不牢固，1997年大洪水中被冲毁。分水闸流量为50m3/s，灌溉面积0.35万亩。同时，水闸下游在2006年新建一所电站，装机容量为2组125kw，实际发电量为30kwh。闸门现尚末恢复,上游渠道出现险情.故必须尽快恢复。1.1.1.2主要效益水闸主要功能以灌溉为主，兼防洪、发电。1 灌溉：原设计灌溉面积1万亩，全部为自流灌溉，现实际灌溉面积3500亩。2 防洪：保护清江水库渡槽、大文公路、桥梁、文市集镇等，保护人口3.3万人。3 发电：电站装机2125kw，年发电量30kwh。1.1.2设计与施工情况1.1.2.1工程设计与施工的简要过程

6、南川河流域是一块红色土地，这里是秋收起义会师地。由南川河哺育发展的文家市镇，既是一个红色旅游集镇，也是一个工业重镇，拥有150家乡镇企业，财税过亿元。永丰闸坝一直以来由乡镇管理，由于辙区并镇搬迁和人事的变动等原因，原水闸资料既无原始设计资料，又无竣工资料，当年的设计及施工情况只能根据施工人员回忆确定。此次的数据均为2008年12月实测数。综上所述，永丰闸坝的设计与施工总体上共分三个阶段：第一阶段：1957年河道拦水闸及永丰渠进水闸建设，主要材料是松桩和石料、三合土。第二阶段是1969年，由于水闸被洪水冲毁，仍用三合土重建。第三阶段是1978年坝面用砼加固。1 1957年河道水闸建设情况简介1）

7、工程审批过程：无2）工程设计情况：由原文家市公社管理委员会负责组织设计施工(土法设施)。当时设计水闸由泄水闸、冲砂闸、分水闸、渠系组成，其中：泄水闸为10扇12.2m（高宽）(含墩宽0.4 m在内)，冲砂闸1孔12.5m（高宽），坝左分水渠分水闸2扇11.5m（高宽）。3）河道拦水闸的施工正值大跃进时期，受当时条件的影响工程施工采用大兵团作战、日夜施工的方法；砌筑材料主要采用三合土（石灰、黄泥、砂子、青砖）；由于河床深达10余米，无法清基到底，采用松桩固基，把松柴打捆垫底，块石堆砌，再用三合土固定。由于设计和施工均存在问题，永丰闸坝非常不牢固，存在着严重的工程隐患，其中坝体、坝基渗漏问题尤其突

8、出。2 1969年水闸重建情况简介1）重建缘由1969年6月洪水导致25m泄水闸被冲毁，分水渠的分水闸被完全损坏、堤防被冲垮240m。2）工程设计情况同年文家市公社组织专家对永丰闸坝水毁原因进行了调查分析，认为永丰闸坝水毁的主要原因是水闸上游湾道过急，成90度直角弯，对坝体形成巨大冲击力。决定将坝稍下移并调整15度方位，分减洪水压力。3）施工情况本阶段工程施工由于材料等原因，仍用上一次方法，用松木桩基、在木基上用块石、三合土填筑坝体，坝面用10厘米砼包裹。采用大兵团作战的方法，一鼓作气砌筑而成的。坝基及坝体一直渗漏严重。3 1978、1998年砼闸加固情况1978年洪水将水闸冲毁。在修复水损的

9、基础上，在原闸坝上加辅30cm砼。由于坝基基础不稳，三合土质量差，造成大坝渗漏严重，部分地方出现裂痕和管涌，累坏累补，修修补补直至现在。1998年被洪水冲毁后在原基础上用砼再次加固。4 灌渠及电站建设情况电站位于分水闸下游，装机两台，装机容量为250kw。由于水闸关不死水，造成电站正常运行只有4-5个月（丰水期）。渠道灌溉效益只能达到40%左右。2008年洪水，由于水闸不能自动开启调节，而分水闸与1997年被洪水冲毁后一直未重建，洪水来临时，洪水大量涌入分水渠，冲毁永丰渠道300余米，造成直接经济损失200余万元；导致新建电站挡水墙、护坡等出现裂痕。5 河床及消力池情况河床为U型，全部为红岩，

10、U型槽底部与闸坝顶高差大于11.8米，（高差推算如下：坝高4.2m，在下游中心曾开挖桥墩（1998年），挖深6米，再用2米炮钎未探到底，故高差大于12m。因高差无法探到，设计的平板桥改为石拱桥。）因地形地质与资金的限制，未设置消力池。经测量和推算，冲刷至坝踵坑宽41m，顺水流长30m，最大深度为3m。 闸坝维修重建情况维修年份损毁部分损毁水闸数处理措施存在问题1957在原柴坝的基础上改建改建三合土坝由于资金限制，闸坝一直靠修修补补，没有彻底解决四个问题：1、基础不牢；2、坝体严重渗漏；3、无消力池造成闸坝基脚悬空；4、闸门为木质闸门，易腐蚀易失效。1969全部冲毁只留左右两翼10重建调整角度1

11、978水毁严重、闸道全毁9砼加固扩建1982坝冲刷悬空0闸坝基础加固1985右侧护坡塌方0松桩、块石护砌1988腐蚀并被冲毁10全部重建1992坝渗漏严重1坝面全面砼加厚1996木闸门腐蚀、渗漏2更换8扇闸门、坝体部分加固1997大水冲毁桥梁、坝、闸门9黄泥袋拦水灌溉（因上游修桥闸坝在第二年重建）冲砂闸被毁1998洪水全冲毁重建2002面板破烂不堪，渗漏面板加固2004闸坝踵部部分受损部分加固2005闸坝踵部又毁加固2006闸门腐蚀10全部更新2007闸坝渗水1面板加固、防渗处理2008闸门不能打开修墩、轴1.1.3技术管理情况1.1.3.1技术管理制度执行情况永丰闸坝技术管理原由文家市镇永丰

12、坝管理领导小组负责管理；现在由文家市镇水管站负责管理。目前建立有工程管理制度、防汛值班制度、电站运行管理制度、抗旱水源调配制度等各项规章制度。由于技术力量薄弱、资金短缺，永丰闸坝管理较差。1.1.3.2水闸运行情况表1.1-1 永丰闸坝遭遇较大洪水时水闸调度情况统计表时间（年月日）开启闸门数（扇）闸门开度上游水位（m）下游水位(m)水位差(m)备注197910全开闸顶高程96.76m闸坝高程95.76m闸坝踵部高程93.76m198010全开198110全开198210全开198310全开198410全开198510全开198610全开198710全开19880不能开启198910全开1990

13、10全开199110全开199210全开199310全开199410全开199510全开199610全开199710全开199810全开199910全开200010全开200110全开200210全开200310全开200410全开200510全开200610全开200710全开20080不能开启原建水闸和重建水闸的设计和施工都存在一定的质量问题，加上水闸经常在超标准洪水情况下运行，在五十多年运行中，水闸出现了不同程度的安全隐患，有些安全隐患得到了应急处理，但由于资金缺乏，水闸还存在较多隐患没有得到彻底处理，致使永丰闸坝处于带病运行状态。1 水闸运行1978年至2008年上下游水位见表1.1-

14、1。从上表可知，永丰闸坝在30年中有25年超标准运行。两次闸门无法启动。由于修坝加高，水位逐渐升高，上游农田受淹越来越大，2008年有100余亩农田受淹（洪水）。2 分水闸运行1997被洪水冲毁后一直未重建。3 渠道及电站运行(引水渠下游出险)渠道由于多种原因，现有效灌溉面积只有3500亩。2008年洪水，由于分水闸未恢复，导致洪水灌入渠道，使渠道上下受到洪水无情侵袭，完全损毁渠道达256米，电站挡墙及护坡出现裂缝，直接经济损失达200余万元。由于新建电站挡水墙、护坡等出现裂痕，2008年发电量仅为30kwh，只有设计功率的12%。1.1.3.3水闸运行期中出现的问题及处理措施1 水闸水毁与重

15、建闸门修复情况统计表维修年份损毁部分损毁闸门处理措施修复后问题1957在大原柴坝的基础上改建改建三合土闸坝由于资金限制，闸坝一直靠修修补补，没有彻底解决四个问题：1、基础不牢；2、坝体严重渗漏；3、无消力池造成闸坝基脚悬空；4、闸门为木质闸门，易腐蚀易失效。1969全部冲毁只留左右两翼10重建调整角度1978水毁严重、闸道全毁9砼加固扩建1988腐蚀并被冲毁10全部重建1992坝渗漏严重1坝面全面砼加厚1996闸门腐蚀、渗漏2更换8扇闸门、坝体部分加固1997大水冲毁桥梁、坝、闸门9黄泥袋拦水灌溉（因上游修桥闸坝在第二年重建）冲砂闸被毁1998洪水全部冲毁重建2006闸门腐蚀10全部更新200

16、7闸坝渗水1面板加固、防渗处理2008闸门不能打开修墩、轴1957年建设，1969年水毁重建（三合土），1978年水毁重建（在三合土基础上砼加固），1998年水毁修复。通过重建和修补，保障了3000余亩农田灌溉，保护了清江水库渡槽、下游桥梁、公路等基础设施。但由于水闸的设计和施工均存在一定问题，未进行闸坝安全及下游消力池防冲设计，同时施工中无法全部清基到岩基，基础落在松树墩上,闸坝采用三合土砌砖块石砌筑，致使水闸多年运行中出现闸体、闸基渗漏等现象。由于修补加固累积，坝体逐年加高，河道两岸又无任何防护措施，致使两岸农田受洪水影响加大，受淹面积逐年增多。2闸门1）泄水闸门1957年原建水闸和196

17、9年重建水闸泄洪闸拦水设施为木质插板闸门，由于木质插板数量较多，操作不方便。1978年改为自动翻板木质闸门。自动翻板闸门的特点是：闸门能根据上游水位变化自动开启和关闭，水闸的运行及管理较以前大为方便。木质闸门成本低，但存在易腐蚀，使用寿命短；易漏水，干旱季节分水闸入水量不足；支铰易锈蚀，造成无法自动翻板。3）分水闸门1969、1978、1998三次被冲坏，三次修复。3 下游冲刷经水管站检测，水闸下游受洪水冲刷形成冲刷坑，冲刷坑平均深度约2m，最大深度约3.5m，冲坑离坝踵距离约2米，冲刷坑最长约30m，宽约41m。由于缺乏资金，未对冲刷坑采取任何措施，严重危及闸坝安全。4 闸体、闸基渗漏情况虽

18、经多次翻修，但仍有闸基落在松柴上、坝体填筑材料仍为三合土石块基础，坝基渗漏不断。1998年修复后，当年无集中渗漏现象，2000年又出现管渗1处，最大渗流量达1.5L/s，2008年渗流量加大至3L/S,现在坝前采取黄泥土铺盖等方法阻渗,但效果不明显.5 闸坝砼构件裂缝破损及加固闸坝砼构件裂缝、破损、砼脱落剥蚀严重。严重威胁着水闸安全运行。2008及最近几年洪水又对闸门有些损坏，目前泄洪闸门存在的问题逐年增多。 冲砂闸门冲砂闸原建于1958年，共2孔，其闸门原为木质插板闸门，采用人工启闭，运行中存在下面几块插板无法开启等问题，不仅影响水闸正常泄洪，而且还导致冲砂闸上游淤积严重。后被洪水冲毁，一直

19、未重建，闸门所在坝段改为非溢流坝段。3）下游冲刷1986年冬季检查发现非溢流坝段（左边）护坦砼被冲毁，浆砌石部分也部分毁坏。1986年11月，对该处护坦水毁进行局部修复，当时对冲坑部位采用浆砌石回填后，再用30cm砼护面。1989年6月水闸下游河床受洪水冲刷形成冲刷坑，冲刷坑平均深度约1m，最大深度约2.0m，冲坑离坝踵距离约5m，冲刷坑最长约6m，宽度约90m。同年12月管理处对闸下游冲刷坑进行了加固，但由于资金缺乏，当时只对非溢流坝段（右边）下游(26.24m)范围进行了加固，加固措施还是先对冲坑采用浆砌石回填，然后采用30cm厚砼护面。第二闸段则未作处理，经多年运行，水闸冲刷坑面积及深度

20、逐年增加，2003年冬季检查发现冲刷坑长度已达12米以上m，宽度4070m，冲坑距坝踵距离仅3m，危及闸坝安全。4）闸体、闸基渗漏情况1999年，非溢流坝段及1#、3#、4#、5#、7#闸段下游侧发现有集中渗流现象。2003年9月12日下午3时发现4#闸下游侧存在集中渗漏现象，南川河闸现管理处派技术人员对渗漏情况进行了仔细观测，发现水闸下游存在5处集中渗漏点：非溢流坝坝脚（桩号0+05.25）坝脚集中渗漏点1处，渗漏量目估值约3L/S；2#溢流闸（桩号0+09.25）闸脚集中渗漏点1处，渗流量约4L/S；4#溢流闸（桩号0+013.45）闸脚集中渗漏点1处，渗流量约6L/S；5#溢流闸（桩号0

21、+16.64）闸脚集中渗漏点1处，渗漏量约5L/S；7#溢流闸（桩号0+22.45）闸身集中渗漏点1处，渗漏量约4L/S（观测时上游水位为96.76m，下游水位为95.59m）。通过对不同的上下游水位情况进行了多次观测，发现闸坝上下游水位差为1.2m时，下游开始出现集中渗漏，渗漏量随上下游水位差的增减而增大或减少。当时采取上游抛填粘土铺盖的方法的防渗措施处理，但效果不太理想。表1.1-2 永丰水闸渗流观测成果统计表渗漏点序 号位置桩号部位渗漏出现时上下游水位差(m)渗流量(L/S)2003年备注1非溢流坝段0+05.25坝脚1.23渗漏量随上、下游水位差增大而增大2溢流闸3#0+09.25闸脚

22、1.243溢流闸4#0+13.45闸脚1.264溢流闸5#0+16.64闸脚1.255溢流闸7#0+22.45闸身1.24合计22经过多年运行，闸坝集中渗漏处数逐年增多，渗流量也逐年增大。由于资金缺乏，1999年至今未对永丰水闸渗漏问题进行处理。2003年9月，管理处对永丰水闸的渗漏量进行了观测，观测时水闸上游水位96.76m，下游水位95.59m，观测成果详见表1.1-2。5）闸坝砼构件裂缝破损及加固2003年9月15日，发现坝身溢流面板存在裂缝，主要为：纵向裂缝6条，长0.6-2.8m，宽6-8mm；横向裂缝7条，长0.8-2.5m，宽6-7mm。同年12月对出现闸墩裂缝的部位进行加固。但

23、从运行效果来看，以前多次加固处理并没有彻底解决问题。1999年以来，陆续发现闸坝砼结构件裂缝、破损、砼脱落剥蚀严重。严重威胁着水闸安全运行。6）水闸左岸分水渠道土堤滑坡治理 水闸左岸上游分水渠道堤防滑坡及处理永丰水闸左岸河堤上游有一分水渠道，该渠道主要作用为发电及灌溉，堤顶高程96.80m，堤高94.0m，堤顶宽约1m，堤外坡11.5, 渠道护砌为浆砌石挡墙。该段渠道挡墙在多年运行中堤外坡局部存在散浸，而且滑坡险情时有发生。其中2008年7月，挡墙全部被洪水冲毁造成土堤塌方，面积约200m2，方量500m3，同时造成发电站前护坡出现裂痕。由于抢险及时，该次险情未给人民群众生命财产造成大的损失。

24、由于资金缺乏，管理处没有对上游分水渠道塌方部位进行相应处理，也未对堤防挡墙进行重建，土堤安全隐患未能彻底根除。1.1.4 工程安全状态初步分析1.1.4.1 工程安全状态现状 永丰闸坝位于长沙市浏阳市文家市镇永丰村，是湘江支流潭水河即南川河上的一处中型水闸。水闸距文家市集镇1km，紧依大文公路。永丰闸坝控制集雨面积约120平方公里，多年平均降雨量1650mm，河道干流长42km，坡降为15%。永丰闸坝是1957年建设的木闸，三合土闸坝，主要功能是灌溉。1969年冲毁重建，1978年洪灾冲毁后在三合土的基础上，用砼加固，1988、1998年先后进行大修，1982、1985、1992、1996、1

25、997、2002、2004、2005、2006、2007、2008等年份进行了十余次小修。永丰水闸是“大跃进”和文革年代的产物，由于当时资金少，材料短缺，设计不尽合理，施工土法上马，造成先天不足。进入八十年代，永丰闸坝一直以来由乡镇管理，由于辙区并镇搬迁和人事的变动等原因，对水闸进行维修加固的投入日益减少，致使工程年久失修。1998年被洪水冲毁后，虽然南川河水利工程管理处针对水闸中出现的部分问题采取了一定的应急处理措施，但由于资金短缺，水闸存在的大部分病险隐患未得到彻底治理，因而未能从根本上根除水闸的病险隐患。水闸存在的病险隐患严重威胁着水闸的安全及水闸效益的发挥，目前永丰水闸处于控制运行状态

26、。目前水闸存在的主要问题有：a）水闸泄洪能力不够水闸原设计下泄流量115m3/s，校核下泄流量216.6m3/s。根据1991年以来的水闸调度运行情况分析，原设计采用的洪水频率标准偏低，采用的资料精度不高，致使水闸泄流孔口设计尺寸偏小，几乎每年出现洪水漫顶现象。由于堤顶高程偏低，每年洪水季节左岸河堤均出现漫顶现象，长500m，淹没农田面积达3000亩，给附近群众造成了较大的经济损失。据测算，2002年该处河堤漫顶造成直接经济损失约120万元。b）砼结构老化破损、裂缝严重 1）闸门破损严重 泄洪冲砂闸闸门：原有，后被洪水冲毁，一直未重建。因无原始资料，不能查明详细尺寸。 木质水力自动翻板门：共1

27、0扇，存在的主要问题有：闸门砼破损严重，10扇闸门中左上角缺损的有2扇、左右上角均缺损的有4扇、左右上角及门叶中部破损的有1扇、此外16闸门支墩表面砼剥蚀严重；所有闸门铰支座均锈蚀严重，部分铰支座锈蚀卡死，无法正常启闭；大部分闸门止水橡皮老化脱落，闸门关闭不严，漏水严重；闸门支墩缓冲橡胶均脱落，给闸门安全运行带来严重威胁。25孔自动翻板闸门为预制钢筋砼板拼装结构，多年运行导致金属构件锈蚀严重，特别是主钢轴严重锈蚀，强度降低而变形，已严重影响到自动启闭和自身的稳定。由于维护费用缺乏，水力自动翻板门存在的问题日益严重，1998年6月13日，就有5扇自动翻板闸门被洪水冲毁，导致“双抢”抗旱时不能正常

28、供水。c）闸体、闸基渗漏严重1999年，非溢流坝段及8#、9#、15#、16#闸段下游发现有集中渗流，总渗流量19.5L/s。通过对不同的上下游水位情况进行了多次观测，发现闸坝上下游水位差为1.5m时，下游开始出现集中渗漏，渗漏量随上下游水位差的增减而增大或减少。经过多年运行，闸坝集中渗漏处数逐年增多，渗流量也逐年增大。由于资金缺乏，1999年至今未对永丰水闸渗漏问题进行处理。2003年7月观测，渗漏点增致7处，总渗流量达27.5L/s。d）水闸下游河床及岸坡冲刷1989年6月洪水，致使非溢流坝段（左）与泻洪闸段下游形成冲刷坑，因一直未作处理，冲刷面积不断扩大，冲坑深度不断增加。到2003年冲

29、刷坑最长达10m，宽度4070m，平均深度达1.0m，冲刷坑距坝踵距离仅3米，严重危及水闸安全。e）闸上游左岸分水渠渠堤存在较严重的稳定安全问题闸上游左岸有一分水渠道，当时设计采用重力式浆砌挡墙护坡，由于多次被洪水冲刷冲毁，虽即使修复，但渠堤局部出现渗漏，渠堤顶部土方曾多次出现滑坡。1999年7月6日，分水渠渠堤出现塌方，塌方面积100m2，方量约300m3。由于原滑坡未能完全修复，目前该段河堤堤身凹凸不平，存在较严重的稳定安全问题。f）水闸由于冲砂闸被冲毁，一直未重建，造成水闸上下游游砂石滞留堆积严重，影响行洪，直接影响到水闸安全。1.1.4.2 成因分析永丰水闸在多年运行中出现上述问题的原因主要分析如下：1）闸坝砼老化破损及裂缝闸坝砼构件出现裂缝主要原因有：闸坝的建设标准太低，施工时大量采用的时三合土砌块石，根本不符合现代建筑的要求，且施工中存在座浆不实的问题；砼施工质量较差，加上三十多年运行致使砼老化破损，裂缝露筋锈蚀；基础处理不彻底，致使闸坝产生不均匀沉陷而产生局部拉应力集中，形成裂缝；另外，闸坝（包括闸墩）拉应力区配筋不够，也是部分裂缝