水閘安全評價報告

PAGE38-1工程現狀的調查分析1.1基本情況1.1.1工程概況永豐閘壩位于長沙市瀏陽市文家市鎮(zhèn)永豐村，是湘江支流潭水河即南川河上的一處中型水閘。水閘距文家市集鎮(zhèn)1km，緊依大文公路。永豐閘壩控制集雨面積約120平方公里，多年平均降雨量1650mm，河道干流長42km，坡降為15%。永豐閘壩是1957年建設的木閘，三合土閘壩，主要功能是灌溉。1969年沖毀重建，1978年洪災沖毀后在三合土的基礎上，用砼加固，1988、1998年先后進行大修，1982、1985、1992、1996、1997、2002、2004、2005、2006、2007、2008等年份進行了十余次小修。1.1.1.1樞紐主要建筑及其特性參數閘壩樞紐工程主要由攔河壩、水閘、電站、灌溉渠系等建筑物組成。閘壩總長53m。1工程等級與防洪標準閘壩原設計下泄流量115m3/s，校核流量216.6m3/s。根據國家《防洪標準》（GB50201-94）及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL258-2000）等規(guī)定，永豐閘壩樞紐工程為III等工程，其主要建筑物工程等級為4級，正常運用洪水校準為10年一遇，非常運用洪水標準為20年一遇。2閘壩結構尺寸(具體見永豐閘平面、縱、橫斷面圖)1）泄洪閘段泄洪閘分10個閘室，每個閘室2.2m，全長22m。中間設隔墩9個,墩寬0.4m,墩高1.05m,總泄水凈寬18.4m,分別布10扇閘門,最大寬度為2m。8扇布于中間,最小寬度為1.2m，2扇布于兩端,閘門凈高為1m。泄洪閘兩端連接非溢流壩。順流水方向長8.3m。泄洪閘壩分三層砌筑，下層為松樹樁基夾鋪塊石；中層為三合土，上層為砼抹面，俗稱“金包銀”。壩頂高程96.64）m，壩底高程94.64m,最大壩高2m，下游壩底高程93.44m。壩頂最寬處10m，窄處6m，呈扇形。一般斷面:上游垂直，壩頂寬0.78m,下游坡為1：7.52，壩總長53m.壩頂裝有10扇四鉸水力自動翻板木閘門。閘室閘門寬2—1.2m兩種，門高1.0m，厚0.07m；閘門頂高程96.76閘墩間距為2—1.2m，墩高為1.05m，寬為0.4m。水閘下游未設消力池和護坦。2）沖砂閘段（現無，原有。在1997年上游橋梁恢復過程中，為保橋墩穩(wěn)定，用砼筑實，由于洪水過大，橋梁在1997年恢復后，2000年又被水毀，后移位至壩下游新建一座橋梁）3）攔河壩段攔河壩總長53m,其中溢流壩段寬(泄水閘門)22m,攔河壩非溢流壩段為折線形，位于閘壩兩端，壩段左側寬24.5m，壩頂寬0.6m,沿踏步而下至斜坡連接溢流南面,右側寬6.5m，壩頂寬0.4m，沿踏步而下至溢流壩斷面。非溢流壩總寬31m。壩頂高程97.64m，壩基高程93.44m，最大壩高4.2m（不包括壩松基）。攔河壩上游面垂直，閘壩面坡度為垂直，下游邊坡1：7.52。4）灌溉分水閘灌溉分水閘位于壩左端,進口底寬4m,由于基礎不牢固，1997年大洪水中被沖毀。分水閘流量為50m3/s，灌溉面積0.35萬畝。同時，水閘下游在2006年新建一所電站，裝機容量為2組×125kw，實際發(fā)電量為30kwh。閘門現尚末恢復,上游渠道出現險情.故必須盡快恢復。1.1.1.2主要效益水閘主要功能以灌溉為主，兼防洪、發(fā)電。1灌溉：原設計灌溉面積1萬畝，全部為自流灌溉，現實際灌溉面積3500畝。2防洪：保護清江水庫渡槽、大文公路、橋梁、文市集鎮(zhèn)等，保護人口3.3萬人。3發(fā)電：電站裝機2×125kw，年發(fā)電量30kwh。1.1.2設計與施工情況1.1.2.1工程設計與施工的簡要過程南川河流域是一塊紅色土地，這里是秋收起義會師地。由南川河哺育發(fā)展的文家市鎮(zhèn)，既是一個紅色旅游集鎮(zhèn)，也是一個工業(yè)重鎮(zhèn)，擁有150家鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，財稅過億元。永豐閘壩一直以來由鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理，由于轍區(qū)并鎮(zhèn)搬遷和人事的變動等原因，原水閘資料既無原始設計資料，又無竣工資料，當年的設計及施工情況只能根據施工人員回憶確定。此次的數據均為2008年12月實測數。綜上所述，永豐閘壩的設計與施工總體上共分三個階段：第一階段：1957年河道攔水閘及永豐渠進水閘建設，主要材料是松樁和石料、三合土。第二階段是1969年，由于水閘被洪水沖毀，仍用三合土重建。第三階段是1978年壩面用砼加固。11957年河道水閘建設情況簡介1）工程審批過程：無2）工程設計情況：由原文家市公社管理委員會負責組織設計施工(土法設施)。當時設計水閘由泄水閘、沖砂閘、分水閘、渠系組成，其中：泄水閘為10扇1×2.2m（高×寬）(含墩寬0.4m在內)，沖砂閘1孔1×2.5m（高×寬），壩左分水渠分水閘2扇1×1.5m（高×寬）。3）河道攔水閘的施工正值大躍進時期，受當時條件的影響工程施工采用大兵團作戰(zhàn)、日夜施工的方法；砌筑材料主要采用三合土（石灰、黃泥、砂子、青磚）；由于河床深達10余米，無法清基到底，采用松樁固基，把松柴打捆墊底，塊石堆砌，再用三合土固定。由于設計和施工均存在問題，永豐閘壩非常不牢固，存在著嚴重的工程隱患，其中壩體、壩基滲漏問題尤其突出。21969年水閘重建情況簡介1）重建緣由1969年6月洪水導致25m泄水閘被沖毀，分水渠的分水閘被完全損壞、堤防被沖垮240m。2）工程設計情況同年文家市公社組織專家對永豐閘壩水毀原因進行了調查分析，認為永豐閘壩水毀的主要原因是水閘上游灣道過急，成90度直角彎，對壩體形成巨大沖擊力。決定將壩稍下移并調整15度方位，分減洪水壓力。3）施工情況本階段工程施工由于材料等原因，仍用上一次方法，用松木樁基、在木基上用塊石、三合土填筑壩體，壩面用10厘米砼包裹。采用大兵團作戰(zhàn)的方法，一鼓作氣砌筑而成的。壩基及壩體一直滲漏嚴重。31978、1998年砼閘加固情況1978年洪水將水閘沖毀。在修復水損的基礎上，在原閘壩上加輔30cm砼。由于壩基基礎不穩(wěn)，三合土質量差，造成大壩滲漏嚴重，部分地方出現裂痕和管涌，累壞累補，修修補補直至現在。1998年被洪水沖毀后在原基礎上用砼再次加固。4灌渠及電站建設情況電站位于分水閘下游，裝機兩臺，裝機容量為250kw。由于水閘關不死水，造成電站正常運行只有4-5個月（豐水期）。渠道灌溉效益只能達到40%左右。2008年洪水，由于水閘不能自動開啟調節(jié)，而分水閘與1997年被洪水沖毀后一直未重建，洪水來臨時，洪水大量涌入分水渠，沖毀永豐渠道300余米，造成直接經濟損失200余萬元；導致新建電站擋水墻、護坡等出現裂痕。5河床及消力池情況河床為U型，全部為紅巖，U型槽底部與閘壩頂高差大于11.8米，（高差推算如下：壩高4.2m，在下游中心曾開挖橋墩（1998年），挖深6米，再用2米炮釬未探到底，故高差大于12m。因高差無法探到，設計的平板橋改為石拱橋。）因地形地質與資金的限制，未設置消力池。經測量和推算，沖刷至壩踵坑寬41m，順水流長30m，最大深度為3m。閘壩維修重建情況維修年份損毀部分損毀水閘數處理措施存在問題1957在原柴壩的基礎上改建改建三合土壩由于資金限制，閘壩一直靠修修補補，沒有徹底解決四個問題：1、基礎不牢；2、壩體嚴重滲漏；3、無消力池造成閘壩基腳懸空；4、閘門為木質閘門，易腐蝕易失效。1969全部沖毀只留左右兩翼10重建調整角度1978水毀嚴重、閘道全毀9砼加固擴建1982壩沖刷懸空0閘壩基礎加固1985右側護坡塌方0松樁、塊石護砌1988腐蝕并被沖毀10全部重建1992壩滲漏嚴重1壩面全面砼加厚1996木閘門腐蝕、滲漏2更換8扇閘門、壩體部分加固1997大水沖毀橋梁、壩、閘門9黃泥袋攔水灌溉（因上游修橋閘壩在第二年重建）沖砂閘被毀1998洪水全沖毀重建2002面板破爛不堪，滲漏面板加固2004閘壩踵部部分受損部分加固2005閘壩踵部又毀加固2006閘門腐蝕10全部更新2007閘壩滲水1面板加固、防滲處理2008閘門不能打開修墩、軸1.1.3技術管理情況1.1.3.1技術管理制度執(zhí)行情況永豐閘壩技術管理原由文家市鎮(zhèn)永豐壩管理領導小組負責管理；現在由文家市鎮(zhèn)水管站負責管理。目前建立有工程管理制度、防汛值班制度、電站運行管理制度、抗旱水源調配制度等各項規(guī)章制度。由于技術力量薄弱、資金短缺，永豐閘壩管理較差。1.1.3.2水閘運行情況表1.1-1永豐閘壩遭遇較大洪水時水閘調度情況統計表時間（年月日）開啟閘門數（扇）閘門開度上游水位（m）下游水位(m)水位差(m)備注197910全開閘頂高程96.76m閘壩高程95.76m閘壩踵部高程93.76m198010全開198110全開198210全開198310全開198410全開198510全開198610全開198710全開19880不能開啟198910全開199010全開199110全開199210全開199310全開199410全開199510全開199610全開199710全開199810全開199910全開200010全開200110全開200210全開200310全開200410全開200510全開200610全開200710全開20080不能開啟原建水閘和重建水閘的設計和施工都存在一定的質量問題，加上水閘經常在超標準洪水情況下運行，在五十多年運行中，水閘出現了不同程度的安全隱患，有些安全隱患得到了應急處理，但由于資金缺乏，水閘還存在較多隱患沒有得到徹底處理，致使永豐閘壩處于帶病運行狀態(tài)。1水閘運行1978年至2008年上下游水位見表1.1-1。從上表可知，永豐閘壩在30年中有25年超標準運行。兩次閘門無法啟動。由于修壩加高，水位逐漸升高，上游農田受淹越來越大，2008年有100余畝農田受淹（洪水）。2分水閘運行1997被洪水沖毀后一直未重建。3渠道及電站運行(引水渠下游出險)渠道由于多種原因，現有效灌溉面積只有3500畝。2008年洪水，由于分水閘未恢復，導致洪水灌入渠道，使渠道上下受到洪水無情侵襲，完全損毀渠道達256米，電站擋墻及護坡出現裂縫，直接經濟損失達200余萬元。由于新建電站擋水墻、護坡等出現裂痕，2008年發(fā)電量僅為30kwh，只有設計功率的12%。1.1.3.3水閘運行期中出現的問題及處理措施1水閘水毀與重建閘門修復情況統計表維修年份損毀部分損毀閘門處理措施修復后問題1957在大原柴壩的基礎上改建改建三合土閘壩由于資金限制，閘壩一直靠修修補補，沒有徹底解決四個問題：1、基礎不牢；2、壩體嚴重滲漏；3、無消力池造成閘壩基腳懸空；4、閘門為木質閘門，易腐蝕易失效。1969全部沖毀只留左右兩翼10重建調整角度1978水毀嚴重、閘道全毀9砼加固擴建1988腐蝕并被沖毀10全部重建1992壩滲漏嚴重1壩面全面砼加厚1996閘門腐蝕、滲漏2更換8扇閘門、壩體部分加固1997大水沖毀橋梁、壩、閘門9黃泥袋攔水灌溉（因上游修橋閘壩在第二年重建）沖砂閘被毀1998洪水全部沖毀重建2006閘門腐蝕10全部更新2007閘壩滲水1面板加固、防滲處理2008閘門不能打開修墩、軸1957年建設，1969年水毀重建（三合土），1978年水毀重建（在三合土基礎上砼加固），1998年水毀修復。通過重建和修補，保障了3000余畝農田灌溉，保護了清江水庫渡槽、下游橋梁、公路等基礎設施。但由于水閘的設計和施工均存在一定問題，未進行閘壩安全及下游消力池防沖設計，同時施工中無法全部清基到巖基，基礎落在松樹墩上,閘壩采用三合土砌磚塊石砌筑，致使水閘多年運行中出現閘體、閘基滲漏等現象。由于修補加固累積，壩體逐年加高，河道兩岸又無任何防護措施，致使兩岸農田受洪水影響加大，受淹面積逐年增多。2閘門1）泄水閘門1957年原建水閘和1969年重建水閘泄洪閘攔水設施為木質插板閘門，由于木質插板數量較多，操作不方便。1978年改為自動翻板木質閘門。自動翻板閘門的特點是：閘門能根據上游水位變化自動開啟和關閉，水閘的運行及管理較以前大為方便。木質閘門成本低，但存在易腐蝕，使用壽命短；易漏水，干旱季節(jié)分水閘入水量不足；支鉸易銹蝕，造成無法自動翻板。3）分水閘門1969、1978、1998三次被沖壞，三次修復。3下游沖刷經水管站檢測，水閘下游受洪水沖刷形成沖刷坑，沖刷坑平均深度約2m，最大深度約3.5m，沖坑離壩踵距離約2米，沖刷坑最長約30m，寬約41m。由于缺乏資金，未對沖刷坑采取任何措施，嚴重危及閘壩安全。4閘體、閘基滲漏情況雖經多次翻修，但仍有閘基落在松柴上、壩體填筑材料仍為三合土石塊基礎，壩基滲漏不斷。1998年修復后，當年無集中滲漏現象，2000年又出現管滲1處，最大滲流量達1.5L/s，2008年滲流量加大至3L/S,現在壩前采取黃泥土鋪蓋等方法阻滲,但效果不明顯.5閘壩砼構件裂縫破損及加固閘壩砼構件裂縫、破損、砼脫落剝蝕嚴重。嚴重威脅著水閘安全運行。2008及最近幾年洪水又對閘門有些損壞，目前泄洪閘門存在的問題逐年增多。②沖砂閘門沖砂閘原建于1958年，共2孔，其閘門原為木質插板閘門，采用人工啟閉，運行中存在下面幾塊插板無法開啟等問題，不僅影響水閘正常泄洪，而且還導致沖砂閘上游淤積嚴重。后被洪水沖毀，一直未重建，閘門所在壩段改為非溢流壩段。3）下游沖刷1986年冬季檢查發(fā)現非溢流壩段（左邊）護坦砼被沖毀，漿砌石部分也部分毀壞。1986年11月，對該處護坦水毀進行局部修復，當時對沖坑部位采用漿砌石回填后，再用30cm砼護面。1989年6月水閘下游河床受洪水沖刷形成沖刷坑，沖刷坑平均深度約1m，最大深度約2.0m，沖坑離壩踵距離約5m，沖刷坑最長約6m，寬度約90m。同年12月管理處對閘下游沖刷坑進行了加固，但由于資金缺乏，當時只對非溢流壩段（右邊）下游(26.2×4m)范圍進行了加固，加固措施還是先對沖坑采用漿砌石回填，然后采用30cm厚砼護面。第二閘段則未作處理，經多年運行，水閘沖刷坑面積及深度逐年增加，2003年冬季檢查發(fā)現沖刷坑長度已達12米以上m，寬度40～70m，沖坑距壩踵距離僅3m，危及閘壩安全。4）閘體、閘基滲漏情況1999年，非溢流壩段及1#、3#、4#、5#、7#閘段下游側發(fā)現有集中滲流現象。2003年9月12日下午3時發(fā)現4#閘下游側存在集中滲漏現象，南川河閘現管理處派技術人員對滲漏情況進行了仔細觀測，發(fā)現水閘下游存在5處集中滲漏點：非溢流壩壩腳（樁號0+05.25）壩腳集中滲漏點1處，滲漏量目估值約3L/S；2#溢流閘（樁號0+09.25）閘腳集中滲漏點1處，滲流量約4L/S；4#溢流閘（樁號0+013.45）閘腳集中滲漏點1處，滲流量約6L/S；5#溢流閘（樁號0+16.64）閘腳集中滲漏點1處，滲漏量約5L/S；7#溢流閘（樁號0+22.45）閘身集中滲漏點1處，滲漏量約4L/S（觀測時上游水位為96.76m，下游水位為95.59m）。通過對不同的上下游水位情況進行了多次觀測，發(fā)現閘壩上下游水位差為1.2m時，下游開始出現集中滲漏，滲漏量隨上下游水位差的增減而增大或減少。當時采取上游拋填粘土鋪蓋的方法的防滲措施處理，但效果不太理想。表1.1-2永豐水閘滲流觀測成果統計表滲漏點序號位置樁號部位滲漏出現時上下游水位差(m)滲流量(L/S)2003年備注1非溢流壩段0+05.25壩腳1.23滲漏量隨上、下游水位差增大而增大2溢流閘3#0+09.25閘腳1.243溢流閘4#0+13.45閘腳1.264溢流閘5#0+16.64閘腳1.255溢流閘7#0+22.45閘身1.24合計22經過多年運行，閘壩集中滲漏處數逐年增多，滲流量也逐年增大。由于資金缺乏，1999年至今未對永豐水閘滲漏問題進行處理。2003年9月，管理處對永豐水閘的滲漏量進行了觀測，觀測時水閘上游水位96.76m，下游水位95.59m，觀測成果詳見表1.1-2。5）閘壩砼構件裂縫破損及加固2003年9月15日，發(fā)現壩身溢流面板存在裂縫，主要為：縱向裂縫6條，長0.6-2.8m，寬6-8mm；橫向裂縫7條，長0.8-2.5m，寬6-7mm。同年12月對出現閘墩裂縫的部位進行加固。但從運行效果來看，以前多次加固處理并沒有徹底解決問題。1999年以來，陸續(xù)發(fā)現閘壩砼結構件裂縫、破損、砼脫落剝蝕嚴重。嚴重威脅著水閘安全運行。6）水閘左岸分水渠道土堤滑坡治理eq\o\ac(○,1)水閘左岸上游分水渠道堤防滑坡及處理永豐水閘左岸河堤上游有一分水渠道，該渠道主要作用為發(fā)電及灌溉，堤頂高程96.80m，堤高94.0m，堤頂寬約1m，堤外坡1∶1.5,渠道護砌為漿砌石擋墻。該段渠道擋墻在多年運行中堤外坡局部存在散浸，而且滑坡險情時有發(fā)生。其中2008年7月，擋墻全部被洪水沖毀造成土堤塌方，面積約200m2，方量500m3，同時造成發(fā)電站前護坡出現裂痕。由于搶險及時，該次險情未給人民群眾生命財產造成大的損失。由于資金缺乏，管理處沒有對上游分水渠道塌方部位進行相應處理，也未對堤防擋墻進行重建，土堤安全隱患未能徹底根除。1.1.4工程安全狀態(tài)初步分析1.1.4.1工程安全狀態(tài)現狀永豐閘壩位于長沙市瀏陽市文家市鎮(zhèn)永豐村，是湘江支流潭水河即南川河上的一處中型水閘。水閘距文家市集鎮(zhèn)1km，緊依大文公路。永豐閘壩控制集雨面積約120平方公里，多年平均降雨量1650mm，河道干流長42km，坡降為15%。永豐閘壩是1957年建設的木閘，三合土閘壩，主要功能是灌溉。1969年沖毀重建，1978年洪災沖毀后在三合土的基礎上，用砼加固，1988、1998年先后進行大修，1982、1985、1992、1996、1997、2002、2004、2005、2006、2007、2008等年份進行了十余次小修。永豐水閘是“大躍進”和文革年代的產物，由于當時資金少，材料短缺，設計不盡合理，施工土法上馬，造成先天不足。進入八十年代，永豐閘壩一直以來由鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理，由于轍區(qū)并鎮(zhèn)搬遷和人事的變動等原因，對水閘進行維修加固的投入日益減少，致使工程年久失修。1998年被洪水沖毀后，雖然南川河水利工程管理處針對水閘中出現的部分問題采取了一定的應急處理措施，但由于資金短缺，水閘存在的大部分病險隱患未得到徹底治理，因而未能從根本上根除水閘的病險隱患。水閘存在的病險隱患嚴重威脅著水閘的安全及水閘效益的發(fā)揮，目前永豐水閘處于控制運行狀態(tài)。目前水閘存在的主要問題有：a）水閘泄洪能力不夠水閘原設計下泄流量115m3/s，校核下泄流量216.6m3/s。根據1991年以來的水閘調度運行情況分析，原設計采用的洪水頻率標準偏低，采用的資料精度不高，致使水閘泄流孔口設計尺寸偏小，幾乎每年出現洪水漫頂現象。由于堤頂高程偏低，每年洪水季節(jié)左岸河堤均出現漫頂現象，長500m，淹沒農田面積達3000畝，給附近群眾造成了較大的經濟損失。據測算，2002年該處河堤漫頂造成直接經濟損失約120萬元。b）砼結構老化破損、裂縫嚴重1）閘門破損嚴重①泄洪沖砂閘閘門：原有，后被洪水沖毀，一直未重建。因無原始資料，不能查明詳細尺寸。②木質水力自動翻板門：共10扇，存在的主要問題有：閘門砼破損嚴重，10扇閘門中左上角缺損的有2扇、左右上角均缺損的有4扇、左右上角及門葉中部破損的有1扇、此外1～6＃閘門支墩表面砼剝蝕嚴重；所有閘門鉸支座均銹蝕嚴重，部分鉸支座銹蝕卡死，無法正常啟閉；大部分閘門止水橡皮老化脫落，閘門關閉不嚴，漏水嚴重；閘門支墩緩沖橡膠均脫落，給閘門安全運行帶來嚴重威脅。25孔自動翻板閘門為預制鋼筋砼板拼裝結構，多年運行導致金屬構件銹蝕嚴重，特別是主鋼軸嚴重銹蝕，強度降低而變形，已嚴重影響到自動啟閉和自身的穩(wěn)定。由于維護費用缺乏，水力自動翻板門存在的問題日益嚴重，1998年6月13日，就有5扇自動翻板閘門被洪水沖毀，導致“雙搶”抗旱時不能正常供水。c）閘體、閘基滲漏嚴重1999年，非溢流壩段及8#、9#、15#、16#閘段下游發(fā)現有集中滲流，總滲流量19.5L/s。通過對不同的上下游水位情況進行了多次觀測，發(fā)現閘壩上下游水位差為1.5m時，下游開始出現集中滲漏，滲漏量隨上下游水位差的增減而增大或減少。經過多年運行，閘壩集中滲漏處數逐年增多，滲流量也逐年增大。由于資金缺乏，1999年至今未對永豐水閘滲漏問題進行處理。2003年7月觀測，滲漏點增致7處，總滲流量達27.5L/s。d）水閘下游河床及岸坡沖刷1989年6月洪水，致使非溢流壩段（左）與瀉洪閘段下游形成沖刷坑，因一直未作處理，沖刷面積不斷擴大，沖坑深度不斷增加。到2003年沖刷坑最長達10m，寬度40～70m，平均深度達1.0m，沖刷坑距壩踵距離僅3米，嚴重危及水閘安全。e）閘上游左岸分水渠渠堤存在較嚴重的穩(wěn)定安全問題閘上游左岸有一分水渠道，當時設計采用重力式漿砌擋墻護坡，由于多次被洪水沖刷沖毀，雖即使修復，但渠堤局部出現滲漏，渠堤頂部土方曾多次出現滑坡。1999年7月6日，分水渠渠堤出現塌方，塌方面積100m2，方量約300m3。由于原滑坡未能完全修復，目前該段河堤堤身凹凸不平，存在較嚴重的穩(wěn)定安全問題。f）水閘由于沖砂閘被沖毀，一直未重建，造成水閘上下游游砂石滯留堆積嚴重，影響行洪，直接影響到水閘安全。。1.1.4.2成因分析永豐水閘在多年運行中出現上述問題的原因主要分析如下：1）閘壩砼老化破損及裂縫閘壩砼構件出現裂縫主要原因有：閘壩的建設標準太低，施工時大量采用的時三合土砌塊石，根本不符合現代建筑的要求，且施工中存在座漿不實的問題；砼施工質量較差，加上三十多年運行致使砼老化破損，裂縫露筋銹蝕；基礎處理不徹底，致使閘壩產生不均勻沉陷而產生局部拉應力集中，形成裂縫；另外，閘壩（包括閘墩）拉應力區(qū)配筋不夠，也是部分裂縫產生的原因之一。2）壩體和壩基滲漏原因分析主要原因是因施工質量較差引起：一是因壩體為三合土砌石結構，經多年運行，在滲壓水頭長期作用下，砌體膠結材料（三合泥）已不復存在，砌體等同于干砌塊石體，而且壩體內部存在滲流通道；二是因筑壩時未做徹底清基處理，也未做防滲處理，閘壩直接建在砂卵石基礎上，多年運行中，在滲壓水有作用下致使閘壩基礎出現滲漏通道。3）水閘下游河床及岸坡沖刷成因分析水閘采用底流消能，因未做消力池等消能設施，不同的泄洪流量，產生不穩(wěn)定的遠離水躍，加之河勢變化復雜，導致下游河床產生沖刷，形成沖刷坑。由于水閘下游河床為U行斷面，行洪斷面較上游大為縮小，且下游300處為河道90。大彎，下游行洪效率大為降低。在未經消能的泄洪水流沖刷作用下，造成對堤腳的沖刷是導致下游岸坡發(fā)生垮塌事故的主要原因。此外，原設計洪水頻率標準偏低，致使水閘泄流孔口設計尺寸偏小，水閘長期處于超標準洪水運行狀態(tài)，也是造成下游嚴重沖刷的主要原因之一。4）閘上游左岸分水渠道閘上游左岸有一分水渠道，當時該段渠堤設計采用重力式漿砌擋墻護坡，由于多次被洪水沖刷沖毀，雖即使修復，但渠堤局部出現滲漏，渠堤頂部土方曾多次出現滑坡。由于資金缺乏，僅對1995年沖毀部分進行了相應處理，其余段未進行加寬加固處理，也未對堤體及堤基進行防滲加固。由于原滑坡未能完全修復，堤身凹凸不平，堤安全隱患未能徹底根除。1.1.5結論與建議1.1.5.1結論針對永豐水閘在多年運行中存在的問題及工程安全狀態(tài)分析成果，永豐水閘處于非正常運行狀態(tài)，其工程安全狀態(tài)為C級。1.1.5.2建議建議安全鑒定項目及加固措施如下：a)現場安全檢測項目1）對閘基及兩岸河堤進行地質勘探，確定閘基及河堤土料的基本物理性質，為閘室、河堤的穩(wěn)定及滲流情況分析提供有關數據；2）對閘壩各部位砼結構進行砼強度和碳化深度檢測。b)工程復核計算項目1）工程等級規(guī)模及設計洪水標準復核，洪水復核計算；2）閘頂和堤頂高程復核計算；3）對溢流閘段及非溢流閘段閘基及右岸河堤進行滲流復核計算；4）對溢流閘段及非溢流閘段及右岸河堤進行穩(wěn)定復核計算；5）對閘墩及其他主要結構進行強度及穩(wěn)定驗算；6）閘下游消能防沖復核計算c)加固項目1）對閘基進行灌漿防滲處理，對閘壩體進行充填灌漿處理。2）新建閘下游消力池及護坦。3）對閘下游右岸堤防垮塌部分進行漿砌石擋土墻加固（長80m）。4）對電站前池進行清淤處理，對閘下游河床中砂洲進行疏竣處理。5）對閘上游分水渠道（樁號D0+000～D0+300）進行加固處理并修筑壓浸平臺，并進行堤體及堤基防滲處理。7）老化砼補強、溢流面及溢流閘閘墩修補，閘門更換，更換閘門止水等。8）拆除重建沖砂閘排架，重建閘門及啟閉設備。11）建立和完善大壩位移、滲漏、裂縫等安全監(jiān)測設施，加強安全監(jiān)測，更新水文測報和通訊設施，完善各項規(guī)章制度等。2.4.2區(qū)域地質概況受永豐灌溉工程管理所委托，我院承擔了永豐閘壩安全評價地質勘察工作，主要通過現場鉆孔勘探（包括鉆孔水文地質試驗）、地質測繪，綜合利用施工地質資料，從而查明樞紐工程的工程、水文地質條件及存在的問題，綜合分析作出永豐閘壩大壩工程質量評價。本次勘察主要進行了鉆探、地質調查與測繪、現場注水、壓水試驗，于2009年1月3日進場，至1月7日完成了全部野外工作。完成的勘察工作量見表1-1?？辈旃ぷ髁恳挥[表表1-1序號項目名稱單位工作量備注11/500大壩地質平面測繪km20.0221/200大壩工程地質橫剖面圖條131/200大壩水文地質橫剖面圖條14鉆孔m/孔36.8/35注水試驗段36壓水試驗段67病險情況調查組日5工程區(qū)工程地質條件2.1地形地貌永豐閘壩壩址位于瀏陽市文家市鎮(zhèn)永豐村境內,是湘江流域的二級支流譚水河中上游的一處中型河壩，河谷呈V形。河床寬約42m。右岸為農田，地勢較平緩,地形高程為154.6m～162.50m,植被發(fā)育，坡度較陡,左岸山地，坡度較陡,地形高程為166.83m～256.40m,植被發(fā)育，水土保持完好。2.2地層巖性壩址區(qū)笫四系覆蓋較厚,基巖出露較少,僅在河床和附近山坡有零星出露,其巖性為三迭系（E）的紫紅色含礫砂巖、紫紅色砂巖和青灰色石英砂巖及第四系的沖積層，按地層順序從新到老描述如下：a）第四系沖積層（Q4a1①分布于大壩左右壩肩少量的人工填土（Qs）：，人工堆積物為褐黃色、紫紅色碎石、砂質粘性土,結構松散。②分布于河床中的淤泥質粘土:灰黑色、深灰色淤泥質粘土含少量粉細砂,見少量有機物,有臭味,結構松散。③分布于大壩左右壩肩粉質粘土：為褐黃色、紫紅色粉質粘土,結構稍密,天然含水量較高。④分布于河床中的砂卵石層：為紫紅色、灰白色,主要成分為石英,最大粒徑為6cm,最小粒徑為0.7cm,分選性差。b）第四系殘坡積物（Qed1）分布在兩岸山坡上的殘坡積層,殘坡積層為紫紅色、桔黃色含碎石砂質粘土,天然含水量較高。C)三迭系（E）：由鉆孔揭露及地面露頭觀測，閘壩基礎及左、右壩肩均為紫紅色粉砂質砂巖。較堅硬，厚層狀。2.3地質構造工程區(qū)受新華夏系構造運動影響，有一大型構造帶通過工程區(qū),深切河谷,產狀為336°/NE∠57°,其節(jié)理裂隙極為復雜，主要有兩組節(jié)理,節(jié)理產狀為306°/NE∠37°～40°、262°/NW∠61°～65°；巖層產狀為32°/NW∠29°～32°。2.4大壩抗滑穩(wěn)定地質參數該大壩存在深層抗滑穩(wěn)定問題，根據《漿砌石壩設計規(guī)范》（SL25-91）和《混凝土重力壩設計規(guī)范》（DL5108-1999）的有關規(guī)定，推薦壩基巖體及建基面抗剪斷強度（見表2.6-1）,土的物理力學指標推薦值(見表2.6-2),巖石力學指標推薦值(見表2.6-3)大壩結構復核巖體力學參數推薦值表2.6-1滑移面f抗剪斷f’C’(MPa)巖體0.750.30建基面0.650.650.302.5水文地質條件2.5.1地下水類型壩址區(qū)地下水有兩種賦存方式：①孔隙水：發(fā)育于第四系砂礫石及粘性土層、松堆積物中，受雨水和地表水控制,流向河床。②基巖裂隙水：埋藏于基巖的節(jié)理裂隙中,基巖裂隙水與第四系孔隙水連通性較好,枯水季節(jié)地下水補給河水,雨季河水補給地下水2.5.2壩基巖石透水性壩基裂隙是基巖漏水的主要通道，孔內壓水試驗透水率q>10Lu,6段；透水率q<5Lu,3段（詳見下表2-1），不滿足規(guī)范壩基透水率q<5Lu的要求。永豐閘壩壩體及壩基壓水(注水)試驗成果表表2.4-1鉆孔編號鉆孔位置孔口高程（m）試段位置（m）透水率（lu）備注ZK1左壩肩注水試驗壓水試驗ZK2壩頂中部注水試驗壓水試驗ZK3右壩肩注水試驗壓水試驗2.6地震根據國家地震局編制的《中國地震動參數區(qū)劃圖》GB18306-2001，壩址區(qū)地震動峰值加速度為0.05g的地區(qū)，即《中國地震烈度區(qū)劃圖（1990版）》（1:400萬）劃定的地震基本烈度值<Ⅵ度區(qū)。3閘壩施工質量及評價3.1閘壩壩體施工質量及評價3.1-1大壩基礎開挖及處理a）壩基開挖符合原設計要求，但按現行設計、施工規(guī)程規(guī)范和主要技術要求，尚有不足。大壩基礎采用樹樁至淤泥質粘土層(層厚5.2m)，樹樁上面塊石鋪墊用三合土充填,但充填不密實,長期超負荷運行,滲漏水流將其充填三合土漿液帶走而形成管涌,左右壩肩開挖至粉質粘土層,壩基滲漏嚴重,水平滲透系數為3.0E-4,垂直滲透系數為2.5E-4。b）基礎開挖處理不滿足現行設計、施工規(guī)程規(guī)范和主要技術要求。黃棠水閘于1957年興建，1978年重建都是在無詳細地質資料的情況下設計施工的。也未對基礎進行防滲及固結處理,經30余年運行壩基鋪墊層中三合土漿液被滲漏水流帶走而形成管涌,涌水量高達15.6L/s。3.1-2閘壩壩體施工及處理壩體為堆石壩體(砌筑材料三迭系的紫紅色含礫砂巖及青灰色砂巖,漿液為三合土)表層為砼防滲面板，由于缺乏必要的施工經驗和技術，施工質量很差，堆石體三合土漿液不飽滿,堆石三合土充填不密實，強度較低，不能達到設計的要求。在本次勘察工作中鉆孔時發(fā)現埋石充填漿液不密實，結構較松散，正常鉆進時，孔內不返水，往孔內注入機油作指示劑，可發(fā)現下游河面很快浮上機油,壩體經30余年運行三合土漿液被帶走而形成管涌,表層砼面板出現多條裂縫,涌水量大于55Lu,因此永豐閘壩壩體需進行固結及帷幕灌漿。3.2消力池抗沖刷施工質量及評價消力池原設計采用綜合式消力池，長35m、深0.8m，砼護底厚0.12m，消力檻高0.15m。但由于資金困難，消力池設計方案未實施。造成下游河床由于受洪水沖刷消損嚴重,至今大壩實際采用的面流消能方式，大壩下游已形成深達5.2m的沖刷坑(長35.0m,寬8.0m,深5.2m的大坑)，沖刷坑已深至壩腳及閘肩基礎，嚴重威脅到大壩的穩(wěn)定。3.3灌溉分水閘施工質量及評價分水閘興建于1978年,位于閘壩左肩部,閘長6.0m,閘室凈寬4.4m,閘頂部高程96.0m,底板高程94.0m。閘側墻墻體為漿(三合土)砌石,表層為3.0cm的砼防滲面板,俗稱“金包銀”結構,底板為15cm的砼砂漿(底板砼砂漿標號低,且澆注厚度較薄),因施工清基不到基巖,且無墊層,1998年被洪水沖毀,因資金困難,無力重建。3.4灌溉明渠施工質量及評價該段明渠位于灌溉分水閘左岸下游約60m處,灌溉明渠為一矩形,寬1.3m,深2.0m,外用漿砌石0.6m(砼漿標號<100#),內為砼防滲面板加鋼筋砼拉梁,該段明渠修建在大文公路外坡,坡高16m,下臨潭水河,渠道修建在松散的堆積填土層上,基礎產生不均勻下沉和大文公路邊坡的擠壓作用,造成明渠墻體和底板開裂,2008年特大洪水,因泄洪閘無法開啟,灌溉明渠是唯一的泄洪通道,造成長達256m灌溉明渠全毀,直接經濟損失高達200余萬元。3.5閘壩質量檢測結果及評價4結論及建議1）根據國家地震局編制的《中國地震動參數區(qū)劃圖》GB18306-2001，壩址區(qū)地震動峰值加速度為0.05g的地區(qū)，即《中國地震烈度區(qū)劃圖（1990版）》（1:400萬）劃定的地震基本烈度值<Ⅵ度區(qū)。2）閘壩壩基系閘壩基礎及左、右壩肩均為紫紅色粉砂質砂巖，由于節(jié)理裂隙發(fā)育，基巖其中等透水層厚度為m，特別是沿節(jié)理裂隙漏水更嚴重，閘壩壩體由于運行時間久遠,清縫三合土漿液隨滲漏水流帶走而形成滲漏通道,建議對其進行防滲處理。3）受構造的影響，其節(jié)理裂隙極為發(fā)育,閘壩下游河床沖刷嚴重，大部已淘空壩腳，已嚴重危及閘壩安全運行。建議對其進行加固處理。4)壩體施工質量很差，漿砌石漿為三合土,而充填不飽滿，砂漿標號低于100#；砌石為三迭系含礫砂巖，該巖石抗風化,抗沖刷能力差,強度較低，且施工清不到基巖,壩體產生不均一下沉,而壩體出多條裂縫,壩體現已達不到10一遇洪水設計的要求,建議對其進行加固及防滲灌漿處理。5)消力池因資金困難,砼砂漿標號太低,加之清基未到基巖,產生不均一下沉而將消力池底板拉裂,因施工質量太差,雖經1969年和1978年兩次重建,由于資金困難改造不徹底,經1996年、1998年兩次特大洪水沖刷,消力池現已全部沖損,建議重建消力池。6)灌溉分水閘因資金困難,砼砂漿標號太低,加之清基未到基巖,產生不均一沉降而將水閘閘墩及底板拉裂,因施工質量太差,雖經多次修補,由于資金困難改造不徹底,被2008年洪水全部沖損,建議重建灌溉分水閘。7)灌溉明渠因資金和施工質量等問題,加之灌溉明渠基礎座落在笫四系松散堆積層上,產生不均一沉降而將灌溉明渠側墻及底板拉裂,被2008年洪水沖毀長達256m,建議重建該段灌溉明渠。綜上所述，該工程存在壩體、壩基滲漏及左右壩肩繞壩滲漏和壩體抗滑穩(wěn)定等問題,急需對該工程進行整治和配套設施的修復。2.5砼結構安全檢測2.5.1工程概況及現狀永豐水閘工程為漿砌石低水頭溢流壩，全長約53m。其中：非溢流壩段31m，泄水閘段22m。永豐水閘工程自1958年竣工以來，一直帶病運行，雖然經過多次維修改造，但未能從根本上解決問題。永豐水閘砼結構存在的問題主要有：1）閘體施工質量較差，漿砌石體多處被水掏空形成裂縫和孔洞，混凝土強度低，經幾十年運行和水流沖刷，其砼表面剝蝕嚴重，存在較多裂縫及剝落現象。2）閘門經幾十年運行，目前大部分不能正常使用。泄水閘閘門破損嚴重，鉸支座嚴重銹蝕，大部分不能自動啟閉，止水橡皮老化、脫落，大部分失去止水功能，漏水嚴重，閘門砼支墩表面剝蝕嚴重，支墩上緩沖橡皮墊所剩無幾。2.5.2檢測方案與測試方法2.1檢測目的為確保永豐水閘工程的安全運行，掌握泄洪閘以及相關設施的運行性態(tài)，及時發(fā)現影響安全運行的隱患，為安全評價提供依據。受瀏陽市水利局委托，中南大學土木工程檢測中心于2009年1月對永豐水閘泄洪閘以及相關設施進行了檢測。2.2檢測范圍永豐水閘樞紐工程主要建筑物有：泄洪閘、溢流壩等。本次檢測主要針對該水閘運行中存在的問題，對以下建筑物混凝土結構（含砌體結構、木結構）進行現場檢測，查明問題，檢測范圍如下：a）泄洪閘：閘門、溢流壩；b）消能設施；c）護坡。2.3檢測內容2.3.1混凝土結構檢測（含砌體結構、木結構）a）混凝土外觀檢測：=1\*GB3①裂縫分布及裂縫長度、寬度、深度和數量；=2\*GB3②混凝土剝蝕、空蝕、磨損、孔洞（蜂窩、麻面）、鋼筋銹蝕；b）鋼筋保護層厚度及混凝土強度檢測：=1\*GB3①碳化深度；=2\*GB3②混凝土強度；=3\*GB3③鋼筋保護層厚度。3檢測依據a）《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》JGJ/T23-2001；b）《水閘安全鑒定規(guī)定》SL214-98；c）《混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB50204-2002；d）《混凝土壩養(yǎng)護修理規(guī)程》SL230－98；e）《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010-2002；f）永豐水閘工程的有關圖紙及資料。4檢測方法a）混凝土缺陷；=1\*GB3①裂縫寬度：采用讀數放大鏡測讀。=2\*GB3②裂縫深度：通過結合構件形狀、裂縫分布、構件受力情況判斷；采用跨縫鉆孔法；采用非金屬超聲波檢測分析儀檢測；=3\*GB3③剝蝕/空蝕：深度采用深度卡尺測量；面積采用鋼尺檢測；b）混凝土強度：采用回彈法或鉆芯法檢測；c）碳化深度：采用鉆孔法，利用酚酞試劑檢測；5檢測結果本中心現場對永豐水閘相關設施進行檢測，檢測結果主要包括:混凝土結構檢測結果（混凝土外觀檢測結果、混凝土強度檢測結果、鋼筋保護層厚度檢測結果）。5.1混凝土結構外觀檢測結果永豐水閘混凝土結構（含砌體結構、木結構）包括泄洪閘、消能設施和護坡。對油榨灘水閘混凝土結構外觀（含砌體結構）裂縫、滲漏、剝蝕、磨損、空蝕數量、分布和幾何尺寸情況進行普查，檢測結果如表5.1-1～表5.1-6。a）泄洪閘外觀檢測結果永豐水閘個泄洪閘由閘門、溢流壩構成。共有10扇木閘門，閘門包括門體、止水、及連接件，溢流壩為木樁三合土外包混凝土結構，對泄洪閘外觀進行檢測，檢測結果如表5.1-1。=1\*GB3①閘門表5.1-1閘門外觀檢測結果閘門編號檢查項目檢查情況記錄原因分析1#門體閘門體腐蝕嚴重，底部射流嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕支墩4處孔洞，最大孔洞尺寸為60×60×20㎜砼老老，水流沖刷2#門體閘門體腐蝕嚴重，底部射流嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕3#門體閘門體腐蝕嚴重見附圖1超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重，底部射流嚴重，超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕支墩7處孔洞，最大孔洞尺寸為50×40×20㎜砼老老，水流沖刷4#門體閘門體腐蝕嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重，底部射流嚴重，見附圖2超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕支墩6處孔洞，最大孔洞尺寸為70×60×20㎜砼老老，水流沖刷5#門體閘門體腐蝕嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重，底部射流嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕支墩5處孔洞，最大孔洞尺寸為70×60×20㎜砼老老，水流沖刷6#門體閘門體腐蝕嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重，底部射流嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕支墩3處孔洞，最大孔洞尺寸為60×50×20㎜砼老老，水流沖刷7#門體閘門體腐蝕嚴重，底部射流嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕支墩6處孔洞，最大孔洞尺寸為70×60×20㎜砼老老，水流沖刷8#門體閘門體腐蝕嚴重，底部射流嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕支墩5處孔洞，最大孔洞尺寸為60×40×10㎜砼老老，水流沖刷9#門體閘門體腐蝕嚴重，底部射流嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕支墩5處孔洞，最大孔洞尺寸為60×50×30㎜砼老老，水流沖刷10#門體閘門體腐蝕嚴重，底部射流嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕止水柔性止水老化、破損嚴重超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕連接件支承軸銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損，無法啟、閉超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕支墩5處孔洞，最大孔洞尺寸為50×30×20㎜砼老老，水流沖刷由于泄洪閘10扇閘門已運行了30多年，因閘門超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕等原因，所有閘門腐蝕嚴重，見附圖1，閘門止水老化、破損嚴重，見附圖2，支承軸、螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損,無法操作。所有閘門支墩由于砼老老，水流沖刷導致存在孔洞，最大孔洞尺寸為70×60×20㎜。②溢流面永豐水閘泄洪閘溢流壩為木樁加沙石構成，表面包有有一層200㎜的混凝土。對溢流壩外觀進行檢測，檢測結果如表5.1-2。表5.1-2溢流壩外觀檢測成果表檢查項目檢查情況記錄原因分析溢流面板13條裂縫，最大裂縫尺寸為2800×8㎜，見附圖3、附圖4原施工質量差、混凝土老化、收縮、壩趾被淘空使壩體產生不均勻沉降12處破損，最大破損面積為3000×1000㎜混凝土老化、水流沖刷37處孔洞，最大尺寸為250×150×100㎜混凝土老化、水流沖刷12處射流，16處滲漏，最大射流尺寸為90㎜，最大滲漏面積為560×240㎜，見附圖5裂縫、孔洞產生射流、滲漏永豐水閘泄洪閘溢流壩由于原施工質量差、混凝土老化、收縮、壩趾被淘空使壩體產生不均勻沉降，導至溢流面出現多條裂縫，見附圖3、附圖4；混凝土老化、水流沖刷使得溢流面產生多處破損、孔洞。溢流壩底部、中部產生多處射流、滲漏，見附圖5。b）護坡外觀檢測成果永豐水閘護坡僅下游左岸為漿砌石結構，下游右岸及上游無護坡，護坡外觀檢測結果如表5.3-4。表5.1-3護坡外觀檢測成果表檢查項目檢查情況記錄原因分析上游護坡左岸無護坡右岸無護坡下游護坡左岸存在29處孔洞、4處空蝕，最大孔洞尺寸為200×200×10㎜，最大空蝕面積為4300×400㎜施工質量差，砂漿老化，水流沖刷所右岸存在37處孔洞，最大孔洞尺寸為300×200×80㎜，見附圖6施工質量差，砂漿老化，水流沖刷所永豐水閘護坡由于施工質量差，砂漿老化，水流沖刷導致存在多處孔洞，最大孔洞尺寸為300×200×80㎜（見附圖6），影響護坡結構安全。5.2鋼筋保護層厚度、混凝土碳化深度及強度檢測結果采用DJGW鋼筋位置測定儀、電錘及HT225型回彈儀對泄洪閘閘門支墩保護層厚度、碳化深度、混凝土強度及溢流面碳化深度、混凝土強度進行檢測，檢測結果如表5.1-5、表5.1-6。a）泄洪閘閘門支墩鋼筋保護層厚度、碳化深度檢測結果表5.1-4泄洪閘閘門支墩鋼筋保護層厚度、碳化深度檢測結果序號構件名稱及位置規(guī)范值（㎜）檢測值（㎜）碳化深度（㎜）碳化深度是否超過保護層厚度11#閘墩453643.5是33是40是28是22#閘墩453941.0是28是36是25是33#支墩453342.5是35是42是31是44#支墩453643.5是42是25是38是55#支墩453843.5是35是30是36是66#支墩454144.5是28是34是42是77#支墩453841.5是33是36是39是88#支墩453740.5是26是24是25是99#支墩453239是27是29是35是1010#支墩452643.5是40是30是31是b）閘門支墩混凝土強度檢測結果表5.1-5閘門支墩混凝土強度檢測結果序號構件名稱及位置混凝土抗壓強度換算值（MPa）現齡凝土強度推定值（MPa）原設計值（kg/cm2）規(guī)范值結論平均值標準差最小值11#支墩18.22.5114.814.8200C20不合格22#支墩18.62.3515.015.0200C20不合格33#支墩18.52.1215.915.9200C20不合格44#支墩18.91.9615.615.6200C20不合格55#支墩17.62.3415.015.0200C20不合格66#支墩18.21.9814.914.9200C20不合格77#支墩19.71.5017.017.0200C20不合格88#支墩17.82.0915.115.1200C20不合格99#支墩18.52.0815.515.5200C20不合格1010#支墩18.62.4215.015.0200C20不合格泄洪閘支墩混凝土碳化深度為39～44.5㎜，鋼筋保護層厚度為25～41㎜，所有支墩碳化深度超過鋼筋保護層厚度，使混凝土對鋼筋的保護作用降低；支墩砼強度推定值為14.8～17.0MPa，無大于原設計值20MPa。由于支墩混凝土碳化深度大于鋼筋保護層厚度，混凝土強度小于原設計強度，支墩存在安全隱患。c）溢流面碳化深度及混凝土強度檢測結果表5.1-9溢流面碳化深度及混凝土強度檢測結果序號構件名稱及位置碳化深度（㎜）混凝土抗壓強度換算值（MPa）現齡凝土強度推定值（MPa）原設計值（kg/cm2）規(guī)范值結論平均值標準差最小值1溢流面38.012.32.049.49.0150C15不合格2溢流面36.011.41.989.28.1150C15不合格3溢流面34.511.51.999.08.2150C15不合格4溢流面35.012.61.759.79.7150C15不合格5溢流面38.011.41.249.19.4150C15不合格6溢流面34.511.82.329.68.0150C15不合格7溢流面33.013.52.359.29.7150C15不合格8溢流面39.512.41.849.99.4150C15不合格9溢流面38.513.41.9010.410.2150C15不合格10溢流面31.012.22.489.18.1150C15不合格溢流面砼碳化深度為31～39.5㎜，混凝土強度推定值為8.1～10.2MPa，其中無大于原設計值15MPa，混凝土強度低，小于原設計強度導致混凝土老化、破損現象嚴重，嚴重威溢流壩安全。6檢測結論及建議根據檢測結果5.1、5.2及相關規(guī)范，永豐水閘砼結構、金屬結構檢測結論如下。a）閘門由于泄洪閘10扇閘門已運行了10多年，因閘門超出使用壽命，結構老化，河水浸蝕等原因，所有閘門腐蝕嚴重，見附圖1，閘門止水老化、破損嚴重，見附圖2，支承軸、螺栓銹蝕嚴重，已發(fā)生銹損,無法操作，根據相關規(guī)程，現有泄洪閘閘門必須報廢更新。b）支墩所有閘門支墩由于砼老化、碳化，水流沖刷導致存在孔洞，最大孔洞尺寸為70×60×20㎜，泄洪閘支墩混凝土碳化深度為39～44.5㎜，鋼筋保護層厚度為25～41㎜，所有支墩碳化深度超過鋼筋保護層厚度，使混凝土對鋼筋的保護作用降低；支墩砼強度推定值為14.8～17.0MPa，無大于原設計值20MPa。由于支墩混凝土碳化深度大于鋼筋保護層厚度，混凝土強度小于原設計強度，支墩存在安全隱患。建議對支墩采用高性能復合砂漿鋼筋網加固。c）溢流面永豐水閘泄洪閘溢流壩由于原施工質量差、混凝土老化、收縮、壩趾被淘空使壩體產生不均勻沉降，導至溢流面出現多條裂縫，見附圖3、附圖4?；炷晾匣?、水流沖刷使得溢流面產生多處破損、孔洞。溢流壩底部、中部產生多處射流、滲漏，見附圖5。溢流面砼碳化深度為31～39.5㎜，混凝土強度推定值為8.1～10.2MPa，其中無大于原設計值15MPa，混凝土強度較低，小于原設計強度導致混凝土老化、破損現象嚴重，嚴重威溢流壩安全，建議采用以下措施立即對溢流壩進行加固處理。=1\*GB3①采用灌漿法對壩體進行加固；=2\*GB3②采用原混凝土配合比重作溢流面。b）護坡永豐水閘護坡由于施工質量差，砂漿老化，水流沖刷導致存在多處孔洞，最大孔洞尺寸為300×200×80㎜（見附圖6），影響護坡結構安全，建議重建護坡。3工程復核計算3.1概述3.1概述永豐閘壩位于長沙市瀏陽市文家市鎮(zhèn)永豐村，是湘江支流潭水河即南川河上的一處中型水閘。水閘距文家市集鎮(zhèn)1km，緊依大文公路。永豐閘壩控制集雨面積約120平方公里，多年平均降雨量1650mm，河道干流長42km，坡降為15%。永豐閘壩是1957年建設的木閘，三合土閘壩，主要功能是灌溉。2008年于右岸渠道修建小型電站一座。閘壩樞紐工程主要由攔河壩、水閘、電站、灌溉渠系等建筑物組成。閘壩總長53m。原設計流量115m3/s。烏龍陂水閘由瀏陽市文家市鎮(zhèn)政府管轄。水閘目前的主要效益為：原設計灌溉面積1萬畝，全部為自流灌溉，現實際灌溉面積3500畝；保護清江水庫渡槽、大文公路、橋梁、文市集鎮(zhèn)等，保護人口3.3萬人；電站裝機2×125kw，年實際發(fā)電量30kwh。永豐水閘是“大躍進”和文革年代的產物，由于當時投資少，建材短缺，設計不盡合理，施工土法上馬，造成工程先天不足。文家市政府對水閘進行維修加固費用不夠，致使工程年久失修。撤鄉(xiāng)并鎮(zhèn)后，雖然針對水閘運行中出現的問題采取了一定的處理措施，但由于經費緊缺，未從根本上根除水閘的隱患，水閘目前存在諸如過流能力不夠、閘室各部位結構破壞嚴重、閘基出現滲透破壞、河床與岸坡嚴重沖刷等病害，嚴重威脅著水閘的安全。為了對永豐水閘進行安全鑒定和日后的維修加固提供依據，根據對永豐水閘現狀調查資料和現場檢測資料所初步分析的建議，特對水閘的設計洪水標準、閘室與河堤的抗滑與搞滲穩(wěn)定、水閘的消能防沖、閘室和分水渠道重力擋墻穩(wěn)定等內容進行復核計算3.2工程等級與設計洪水標準復核3.3洪水復核閘壩原設計下泄流量115m3/s，校核流量216.6m3/s。根據國家《防洪標準》（GB50201-94）及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL258-2000）等規(guī)定，永豐閘壩樞紐工程為III等工程，其主要建筑物工程等級為4級，正常運用洪水校準為10年一遇，非常運用洪水標準為20年一遇。3.3.1設計暴雨永豐水閘缺乏水文實測資料，此次洪水復核采用《湖南省暴雨洪水查算手冊》查算。查《查算手冊》，永豐水閘屬湖南暴雨分區(qū)第一區(qū)，最大24小時點雨量平均值為110mm，最大24小時點雨量變差系數Cv為0.27，偏太系數Cs為3.5Cv，產流分區(qū)為第1區(qū)，降雨初損為30mm，點面折算系統為0.954。根據上述有關參數求得永豐水閘20年一遇24小時面雨量為157.41mm，50年一遇24小時面雨量為176.30mm，永豐水閘設計暴雨計算成果見表3.3-1。表3.3-1永豐水閘暴雨洪水計算表項目P=2%P=5%備注Kp1.681.5F=120km2H24點184.8165L=42kmH24面176.30157.41J=1.5‰n20.6260.637H24點=110mmn30.77850.7814Cv=0.27H166.3560.67Cs=3.5CvH333.7229.73Io=30mmH629.6225.86α=0.954H1221.5219.02ψ0.700.70R上102.4189.19R下73.8968.22∑Qi3413.652973.90τ66.52Qm面491.57428.10Qm地11.3110.44Qm502.88438.54W21155904188892003.3.2設計洪峰流量根據地形參數θ、匯流系數m及Rt/t關系曲線，推求各頻度洪峰流量及匯流時間，地形參數θ=110.86，匯流參數m=3.46。經過試算，求得各頻度洪峰及匯流時間如表3.3-1所示。3.4消能防沖復核3.4.1基本情況永豐水閘從左岸至右岸分為三段，第一段為非溢流壩段，凈寬33.4m，第二段為瀉洪閘段。泄洪閘分10個閘室，每個閘室2.2m，全長22m。中間設隔墩9個,墩寬0.4m,墩高1.05m,總泄水凈寬18.4m,分別布10扇閘門,最大寬度為2m?？卓趦魧?0m；第三段為非溢流壩段，凈寬24m。水閘下游未設置護坦和消力池。永豐水閘的現狀調查資料表明，該閘在長期運用中，過閘水流對下游河床造成嚴重沖刷，第二閘段下游的沖刷尤其嚴重，其沖刷坑最大深度達到5.8m。3.4.2消能防沖復核水位組合本次消能防沖復核，取第二閘段單位寬（lm）進行復核計算。第三閘段的溢流堰為梯形低堰，其消能防沖處長核計算的水位組合考慮兩種情況，即：閘門自動開啟：上游水位96.76m，下游水位95.59m，單寬流量1.86m3/s·m；水閘通過設計洪水：上游水位98.31m，下游水位97.16m，單寬流量8.27m3/s·m；水閘通過校核洪水：上游水位98.53m，下游水位97.26m，單寬流量9.29m3/s·m。3.4.3消能防沖復核計算3.4.3.1計算公式（1）是否設置消能池判別若，需設置消能池式中：—躍后水深（m）；hs—下游水深（m）。躍后水深可按式（3-1）和（3-2）計算：（3-1）（3-2）上兩式中：Frc—躍前斷面水流的佛勞德數；hc—躍前水深，按（3-2）式推求；To—以躍前斷面處消能池底水平面為基準面的水閘上游總水頭；q—躍前斷面處的單寬流量；φ—流速系數。（2）護坦長度校核水閘下游若不設置消能池，則護坦要滿足的條件為：L≥Lj式中：L—護坦長度；Lj—自由水躍，按（3-3）式度算。Lj=6.9(hc〃-hc)（3-3）3.4.3.2

消能防沖計算閘門自動開啟和水閘通過設計流量兩種情況的消能防沖計算結果列于表3.4-1中。表3.4-1永豐水閘消能防沖復核成果表工況上游水位

(m)下游水位

(m)流量

(m3/s)躍前水深

(m)躍后水深

(m)下游水深

(m)自由水躍(m)需消力長度

(m)校核水位98.5397.26502.871.043.713.518.42——設計洪水98.3197.16438.50.943.413.417.04——閘門自動開啟96.7695.06410.130.911.35.384.043.4.4結論消能防沖復核計算結果表明：當遭遇的洪水較小時，需設置消能池以促成水躍，但已建工程未予考慮：閘下需設置護坦以保護河床免遭沖刷，但水閘下游未設置的護坦及消力池，從而導致下游河床嚴重沖刷。3.5閘基抗?jié)B穩(wěn)定復核計算3.5.1基本資料（1）水位組合本次滲流計算的水位組合見表3.5-1。（2）閘基工程地質條件根據瀏陽市水利水電勘測設計研究院《瀏陽市南川河永豐水閘除險加固工程地質勘察報告》，瀏陽市永豐水閘閘基由石英砂巖組成，3.6泄洪閘穩(wěn)定復核計算泄洪閘段為第二段，閘孔凈寬均為4m，總凈寬5.2m。閘孔均采用折線型實用堰和自動翻板閘門；堰頂高程95.76m，堰底高程93.76m；翻板閘門采用單鉸形式，每扇門高1.0m。由于10個閘門的結構形式、尺寸基本相同，故本次閘室穩(wěn)定復核取一個閘孔段（第二扇閘）作為計算單元。3.6.1復核計算基本資料與要求3.6.1.1復核依據（1）湖南省大型、重點中型病險水閘除險加固情況專項報告（永豐水閘），2008年11月。（2）湖南省瀏陽市永豐水閘現狀調查分析報告，2000年9月。（3）瀏陽市南川河永豐水閘除險加固工程地質勘察報告，2000年8月。（4）《水閘設計規(guī)范》SL265-2001。（5）《水閘安全鑒定規(guī)定》SL214-98。3.6.1.2復核水位組合正常蓄水位：上游水位96.76m，下游水位95.06m。校核水位：上游水位98.53m，下游水位97.26m。3.6.1.3地基物理力學指標粉質粘土的內摩擦角12.6o，凝聚力14KPa，允許承載力為350KPa。3.6.1.4穩(wěn)定復核計算要求（1）水閘抗滑穩(wěn)定安全系數計算要求水閘沿基礎底面的抗滑穩(wěn)定安全系數Kc要求為：基本組合（正常擋水）：Kc≥1.08特殊組合（校核洪水）：Kc≥1.03（2）水閘基底壓力計算要求水閘基底壓力計算要求：基本組合和特殊組合兩種情況下的平均基底壓力不大于地基允許承載力?；窘M合和特殊組合兩種情況下基底壓力的最大值與最小值之比不大于規(guī)定的容許值，即基本組合時比值不大于2.0，特殊組合時比值不大于2.5。3.6.2荷載計算及其組合閘室承受的主要荷載為閘身自重、水重、揚壓力、水平水壓力以及上部結構傳來的荷載，這些荷載的計算結果及其結合情況列于表3.6-1中。3.6.3閘室基底壓力復核閘室基底壓力按偏心受壓公式計算：（3-4）式中：—閘室基底壓力的最大值或最小值（KN/m2）；∑G—作用在閘室上的全部豎向荷載（KN）；∑M—作用在閘室上的全部豎向和水平向荷載對于基礎底面垂直水流方向的形心軸的力矩（KN·m）；A—閘室基礎底面的面積（m2）W—閘室基礎底面對于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩（m3）?；窘M合和特殊組合兩種荷載組合的閘室基底壓力計算成果列于表3-6-2。表3.6-1永豐水閘某一閘孔段的荷載計算成果表荷載名稱計算水位組合正常水位校核洪水鉛直力水平力力矩鉛直力水平力力矩底板自重閘墩人行橋門重砼支墩閘上水重閘下水重上游水壓力下游水壓力底板揚壓力合計符號規(guī)定：鉛直力以鉛直向下為正；水平力以指向上游為正；力矩（對底板形心）以逆時針為正。表3-6-2永豐水閘第二閘段一閘孔段基底壓力計算成果表荷載組合Pmax（Kpa）Pmin（Kpa）η=Pmax/Pmin基本組合特殊組合從水閘基底壓力計算成果可知，基本組合和特殊組合兩種荷載組合的平均基底壓力小于地基允許承載力；特殊組合基底壓力的最大值與最小值之比滿足規(guī)范要求，但正常擋水情況下此比值不滿足規(guī)范要求。3.6.4水閘抗滑穩(wěn)定復核計算泄洪閘沿基礎底面的抗滑穩(wěn)定安全系數按下式計算：（3-5）式中：Kc—抗滑穩(wěn)定安全系數；f—基礎底面與地基土的摩擦系數；∑H—作用在閘室上的全部水平向荷載（KN）基本組合和特殊組合兩情況下的水閘抗滑穩(wěn)定安全系數計算成果見表3.6-3。表3.6-3泄洪閘抗滑穩(wěn)定安全系數計算成果表荷載組合抗滑穩(wěn)定安全系數Kc[Kc]基本組合（正常擋水）1.08特殊組合（校核洪水）1.03從表3.6-3中可以看出，泄洪閘段抗滑穩(wěn)定安全系數均滿足規(guī)范要求。3.7分水閘穩(wěn)定復核計算3.7.1基本資料分水閘位于永豐水閘左岸分水渠道前。該閘共設2孔，每孔凈寬3.0m。水閘為無坎寬頂堰，堰頂高程為95.76m，閘頂高程為93.76m。根據原設計資料及本次地質勘探成果，該閘座落在紅巖石層上。砂礫石層的允許承載力為350Kpa。根據《水閘設計規(guī)范》SL265-2001附表5.2，閘底板與基礎之間的磨擦系數取0.5。本次穩(wěn)定復核選取一個沖砂閘孔段為計算單位，寬度為3.7m。3.7.2荷載計算和荷載組合閘室承受的主要荷載為閘身自重、水重、揚壓力、水平水壓力以及上部結構傳來的荷載，這些荷載的計算成果及荷載組合情況列于表3.7-1。3.7.3閘室基底壓力復核（1）閘室基底壓力計算閘室基底壓力按式（3-5）計算。基本組合和特殊組合兩種情況下的閘室基底壓力計算成果列于表3.7-2。表3.7-1永豐水閘渠道分水閘的荷載計算成果表荷載名稱計算水位組合正常水位校核洪水鉛直力水平力力矩鉛直力水平力力矩底板自重人行橋閘墩啟閉機及排架胸墻及門重閘上水重閘下水重上游水壓力下游水壓力底板揚壓力合計符號規(guī)定：鉛直力以鉛直向下為正；水平力以指向上游為正；力矩以逆時針為正（對底板形心）。表3.7-2永豐水閘渠道分水閘的閘基壓力計算成果表荷載組合PmaxPmin平均基底壓力η＝Pmax/Pmin基本組合特殊組合（2）閘室基底壓力評價地質鉆探資料提供的砂卵石的地基容許承載力[R]為350Kpa，大于兩種荷載組合下的平均基底壓力。根據《水閘設計規(guī)范》SL265-2001附表5.1中的推薦值，本閘室基底壓力最大值與最小值之比的容許值基本組合時取2.0，特殊組合時取2.5。計算得，基本組合時的1.61和特殊組合時的1.34。因此，可以認為正常擋水和校核洪水兩種情況下的閘室平均基底壓力均小于地基容許承載力，兩種荷載組合下的不均勻系數值均滿足規(guī)范要求。3.7.4抗滑穩(wěn)定復核計算表3.7-3泄洪沖砂閘抗滑穩(wěn)定安全系數計算成果表荷載組合抗滑穩(wěn)定安全系數Kc[Kc]基本組合（正常擋水）1.08特殊組合（校核洪水）1.03水閘建成投入運用后，閘室受到豎直力和水平力的共同作用。閘室沿基礎底面的抗滑穩(wěn)定安全系數見表3.7-3。經計算，基本組合下的抗滑穩(wěn)定安全系數為9.9，大于規(guī)范要求的1.08；特殊組合下的抗滑穩(wěn)定安全系數為32.95，大于規(guī)范要求的1.03。3.8漿砌石重力式攔河壩安全復核計算永豐水閘第一段與第三段為漿砌石重力壩。壩頂高程95.76m，壩底面高程93.76m，壩頂寬0.78m，下游坡比m=0.13。本次對擋水壩進行復核計算的內容有二項：1）壩體抗滑穩(wěn)定復核；2）壩體應力復核。安全復核時，取單位壩長進行計算。3.8.1復核計算基本資料與要求3.8.1.1復核依據（1）《漿砌石壩設計規(guī)范》SL25-91。（2）其它復核依據同泄洪閘穩(wěn)定復核計算的依據。3.8.1.2復核水位組合正常蓄水位：上游水位96.76m，下游水位95.06m。校核水位：上游水位98.53m，下游水位97.26m。3.8.1.3地基物理力學指標允許承載力350Kpa。3.8.1.4穩(wěn)定復核計算要求漿砌石壩沿壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數Kc要求為：基本組合（正常蓄水）：Kc≥1.003.8.1.5應力計算要求漿砌石重力壩的應力應符合下列要求：（1）在基本組合和特殊組合下，壩體垂直正應力應滿足下列要求：計入揚壓力和不計入揚壓力兩種情況下，壩基面的最大鉛直正應力均應小于壩基容許壓應力；計入揚壓力情況下，壩基面最小垂直正應力應大于零。（2）壩體主應力應滿足下列要求：在作用力中計入揚壓力時，壩體上游面的最小主應力要求為壓應力；當作用力中不計揚壓力時，要求最小主應力滿足σ≥0.25γH式中r為水的容重，H為計算點的靜水頭；壩體下游面的最大主壓應力應小于砌體容許壓應力。3.8.2荷載計算和荷載組合作用于壩體上的荷載為壩體自重、上下游水壓力和揚壓力，這些荷載的計算結果及其結合情況列于表3.8-1中。表3.8-1漿砌石重力壩荷載計算成果表荷載名稱計算水位組合正常水位校核洪水鉛直力水平力力矩鉛直力水平力力矩壩體自重壩頂水重壩下游水重上游水壓力下游水壓力揚壓力荷載組合（計揚壓力）荷載組合（不計揚壓力）符號規(guī)定：水平外力以指向上游為正，鉛直外力以指向下方為正，力矩以逆時針方向為正。3.8.3抗滑穩(wěn)定復核壩體沿壩基面的抗滑穩(wěn)定安全系數kc按下式計算：（3-6）式中：Kc—抗滑穩(wěn)定安全系數；f—壩體與壩基接觸面的磨擦系數；W—作用于壩體上全部荷載對滑動平面的法向分值；P—作用于壩體上全部荷載對滑動平面的切向分值。通過計算，基本組合和特殊組合兩種情況下的抗滑穩(wěn)定安全系數分別為0.95和3.18。可見，特殊組合情況下的抗滑穩(wěn)定安全系數滿足規(guī)范要求，而基本組合（正常蓄水）情況下的抗滑穩(wěn)定安全系數不滿足規(guī)范要求，必須對其進行加固處理。3.8.4壩體應力復核壩體應力計算采用材料力學方法，具體計算方法參照《混凝土重力壩設計規(guī)范》（DL5108-1999）附表三，強度復核只校核壩基面壩體邊緣應力。3.8.4.1壩體邊緣應力計算公式壩體應力計算圖形見圖3.8-2，正應力以垂直向下為正，剪應力以微分體的拉伸對角線在一、三象線為正，水平外力以指向左方為正，鉛直外力以指向下方為正，為矩以逆時針方向為正。（1）壩基水平截面上的正應力σyuσyd(3-7)(3-8)式中：σyu—上游邊緣正應力；σyd—下游邊緣正應力；∑W—作用在計算截面以上的全部荷載的鉛直分力的總和；∑W—作用在計算截面以上的全部荷載對截面形心的力短總和；β—計算截面的長度。（2）主應力σ1u、σ2u和σld、σ2dσlu=σyu(3-9)σ2u=Pu(3-10)σld=(1-m2)σyd-Pd·m2(3-11)σ2d=Pd(3-12)式中：σlu、σ2u——上游邊緣第一、二主應