渠村分洪閘是在黃河出現特大洪水時,向北金堤滯洪區分滯洪水的大型閘門。該閘是根據國務院國發[1976]年41號文批復兩省一部關于防御黃河下游特大洪水意見的報告精神,由黃委會設計,水電部第十一工程局施工,工程始建于1976年,竣工于1978年,為一級建筑物,設計分洪流量10000m3/s。該閘位于濮陽縣渠村鄉境內,相應大樁號為47+776—48+525,閘總寬749m,56孔,閘門每孔設有2×80T啟閉機一臺,1-28孔由28kw電動機啟動,29-56孔由22kw電動機啟動,同時啟動最大電耗為2800kw,分滯洪量20億m3。閘上設有10KV高壓線路作為電源,閘門供電分別有4臺變壓器供電,總裝機容量為2600KVA。另配有4臺200kw汽車電站以網電出故障時使用。
由于渠村分洪閘建于上世紀七十年代,工程標準低,設計簡化及施工質量控制不嚴,加之在多年的運行過程中,管理不善,造成失修嚴重、啟閉設備老化,帶病運行,隱患嚴重,作為北金堤滯洪區的樞紐,該閘一旦失事,將給北金堤140萬人民群眾的生命財產安全造成重大的損失。
一、基本情況
2009年5月5—6日,由黃河水利委員會、黃委科技局、黃委建管局及河南河務局等有關領導專家組成的專家組對濮陽黃河渠村分洪閘進行了安全鑒定評審,通過了三類閘的評定。主要存在的問題有:
㈠抗震能力方面:啟閉機房墻體裂縫、變形嚴重,簡易啟閉機房及支撐結構不具備抗震能力。嚴重影響設備的安全運行,需進行啟閉機房改建。
㈡混凝土結構方面:閘門板、工作橋、交通橋梁板等砼碳化,鋼筋外露;公路橋原設計為汽-15,掛-80,橋板結構不滿足現行規范的荷載要求。在多年的運行管理中,由于各種原因,公路橋經常發生超載超速的現象,當超載超速車輛通過橋面時,引起強烈的振動導致水閘沉降加劇及不均勻沉降,加之當時對施工質量和建筑材料要求底,使目前的交通橋基本處于危橋。
㈢閘門、啟閉機方面
1、鋼絲繩老化破損、表面干涸:鋼絲繩長期暴露在外,經風吹雨淋及大氣污染和腐蝕,年久失修,致使表面干涸,缺乏潤滑,大部分發生銹蝕,處于不良狀態。多年來,鋼絲繩在閘門自重、配重、水壓力和摩擦阻力的作用下,鋼絲繩拉力超出了允許荷載范圍,有斷股現象,根據有關規范,需對鋼絲繩進行更換。
2、分洪閘運行時存在閘門卡阻現象:由于閘門震動發生不均勻沉陷,引起吊點中心偏移造成閘門卡阻。在1998年、1999年的聯合啟閘和單孔啟閉試驗中,閘門多次出現卡阻現象,且部分閘門卡阻十分嚴重,嚴重影響了閘門安全正常的運行。
3、閘門鋼結構銹蝕嚴重:鋼結構部件主要有閘門門槽的主軌、側軌、門楣、底檻、護角、閘板兩側滾輪支架、閘板上端吊耳、傳動機構電動機、鋼絲繩、卷筒、滑輪組、啟閉機等。由于受本身材質和外界環境因素的影響,加之防腐處理不徹底,致使許多金屬構件腐蝕嚴重,腐蝕深度達2-3mm,如不及時進行防腐處理,金屬構件上勢必達到孔洞遍布,嚴重影響分洪閘安全運用和工程完整。
㈣電氣設備方面
1、控制系統落后:渠村分洪閘現有控制系統主要包括56面控制柜和集中控制箱4臺及112臺熱繼電器、行程開關。由于線路年久失修老化,直接影響閘門啟閉運用。與各種控制線路相連接的甕中保護元件因內部結構老化失去本身的保護作用。
2、BDL配電盤老化:渠村分洪閘共有低壓配電盤5面,其中電廠配電盤2面,啟閉機房配電盤3面,該配電盤已經使用近30年,閘刀、空氣斷路器、互感器等部件已經嚴重老化,在使用過程中經常出現故障。1999年和2003年汛前由濮陽縣電業局對配電盤進行了安全檢測,發現3號配電盤打耐壓時產生環流,1號、2號配電盤對地絕緣值僅為8歐姆,為此,電業局專門通知更換或維修該配電盤。
3、啟閉電機老化:分洪閘共有電機112臺,97、98、2002年上級相繼批復維修了42臺,還有70臺仍維持使用,自建閘安裝后已使用20多年,遠遠超出其使用壽命,屬超期服役。加之機房頂、鋼窗漏雨,造成多數電機老化,絕緣度下降,達不到安全技術指標,經檢測發現有51臺電機絕緣值均低于0.5兆歐,有的甚至為0兆歐,其電機本身屬于淘汰系列,不能保證正常運行
4、高壓線路老化:渠村分洪閘的啟閉電源是由兩條10kv雙回路高壓線路供應的,高壓線路的起止點分別是濮陽縣電業局渠村供電站和渠村分洪閘電廠,全長1.5公里,目前的高壓線路為建閘時修而成的,存在著線桿裂縫,裸體鋁鉸線、瓷瓶等配件嚴重老化,達不到絕緣程度等問題。
二、病險原因分析
㈠、設計因素
⒈限于當時的歷史條件,工程設計的前期工作做得不細,甚至邊設計邊施工,缺乏必要的地質勘探資料,對水閘地質情況缺乏全面的了解,導致地基基礎承載力不足,沉降不均勻,沉降量過大,引起閘門啟閉困難
⒉原設計未考慮啟閉機房,為防止機電設備受潮、銹蝕,保證閘門安全啟閉運用,方便管理、檢修,1980年增建簡易結構啟閉機房,1985年對啟閉機房進行了整修。
㈡、施工因素
1、鋼筋混凝土灌注樁:絕大部分樁頭超澆,有199根樁未澆至設計高程,形成樁頭欠澆,對欠澆樁頭在澆閘底板砼之前均進行了處理,大部分挖至堅實混凝土上。
2、鋼筋混凝土工程:預制鋼筋混凝土閘門設計標號為400#,需用600#水泥,因缺此種水泥,用500#代替外。
3、止水工程:部分瀝青麻布不是經瀝青浸煮,而是刷瀝青,瀝青麻布和砼銜接不良;塑料止水片偏移和局部貼附模板較多。充水后,閘室和上游混凝土鋪蓋由于基礎不均勻沉降造成一部分混凝土鋪蓋面和橡皮明止水在混凝土鋪蓋一側粘結面拉開,形成局部滲壓偏高。1981年對閘門的水封和閘前的第一、二鋪蓋進行了維修處理。
4、土石方工程:由于料源缺乏選擇,鋪土較厚,接頭溝多,相鄰填筑高差大等原因,致使碾壓不實。
㈢管理因素
⒈閘門、啟閉機操作不規范。在啟閉工作中操作人員不熟練沒有按照閘門操作規程進行,啟閉機發生停滯、卡阻、雜聲、振動等異常現象時沒有及時停車檢查;電動啟閉時沒有注意運行方向或達到予定位置沒有及時停車等等。
⒉交通橋超載運行嚴重,由于設計中對交通橋的荷載面作了限制,但在運行管理中,由于各種原因,經常發生超載超速的現象,當超載超速車輛通過交通橋時,引起強烈的振動導致水閘沉降加劇及不均勻沉降。
⒊沒有對啟閉系統進行及時的維修保養,使啟閉機的傳動系統生銹損壞,控制原件失靈,電氣系統發生斷路或短路而造成無法啟閉閘門。
三、處理對策
1、根據《水閘安全鑒定管理辦法》作為三類水閘需對不滿足強度要求的機架橋、公路橋、啟閉機房進行拆除重建。
2、在病險水閘除險加固規劃沒有實施之前,應重點加強對渠村分洪閘的經常化管理,把分洪閘的維修管理工作落實到人,實行嚴格崗位責任。提出管理目標要求,一月一檢查,一季一評比,半年初評,年終總評,好的表揚,差的批評,并做到賞罰分明,管理人員的工資,獎金與工程管理掛鉤,以調動職工的積極性。
3、對啟閉系統進行技術改造。啟閉系統的故障主要分為輸配電系統、柴油發電機、傳動系統等等的故障。由于渠村分洪閘的很多機電設備都已經到了使用年限,已是過時淘汰的產品,安全性、可靠性非常差,此老化情況非常嚴重,需要更新產品。因二邊拉力不平衡產生閘門開啟時卡阻,應進行調整。另外對鋼絲繩每年都要進行檢查保養、及時更換損壞的鋼絲索,以免發生重大事故。
4、及時處理砼碳化及裂縫。由于分洪閘通過三十年多的運行,許多砼構件都出現了嚴重碳化現象,如交通橋、工作橋、啟閉機梁等等部位都有發生。對于砼碳化的處理,視碳化程度和部位,將碳化的砼全部鑿去,爾后用高于原砼設計標號的砼進行修補加固,如外露的鋼筋已產生銹蝕,須先除銹再進行處理,銹蝕嚴重可能影響到結構安全的,要通過計算換筋或重新更換構件。如不影響結構強度的可視裂縫大小分別采用水泥灌漿或化學灌漿,表面涂環氧砂漿處理,影響結構強度的應力裂縫和貫通裂縫則應鑿開鋼筋回填砼等方法補強,如系表面細微裂紋則可不予處理。
5、更換閘門止水橡皮。橡皮止水是閘門密封的主要構件,一旦損壞就會出現漏水,可利用單孔啟閉實驗的機會逐孔檢查,發現老化斷裂損毀要及時維修更換以確保汛期安全。
另外應加強對閘運工的培訓,提高青年職工技術操作水平,面對目前技術工人水平偏低,業務不熟練的狀況,積極采取措施,加快青工培訓,可把退休老職工請回來,搞傳、幫、帶、還可以舉辦閘門運行知識講座或培訓班,對具有培養前途的青年職工,可送技工學校專門培養,切實解決閘運工技術人才缺乏的問題,以適應工程管理的需要。
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