水工建筑物的运行评估与维护

水工建筑物的运行评估与维护

水是国民经济的命脉，也是人类发展的命脉；水利建设关系到国计民生，水工建设是最重要的基础建设。水工建筑物运行时可能受到变形、应力、裂缝以及扬压力等多种因素的影响，因此对水工建筑物运行状态需要进行综合评估，对多种因素的影响部位和破坏程度做出科学合理的分析，采取正确的维护方法，及时消除各种安全隐患，保证水工建筑物的安全可靠运行。

标签：水工建筑物；运行；评估；维护

1 引言

为了达到防洪、灌溉、发电、供水等目的，修建的各种不同类型水工建筑物，用来控制和支配水流，这些建筑物统称为水工建筑物。水工建筑物按照其在枢纽中作用分为：（1）挡水建筑物，用以拦截江河，形成水库。如拦河坝、拦河闸。（2）泄水建筑物：用以分流多余水量，排放泥沙和冰凌，或为人防、检修而放空水库等，以保证坝和其他建筑物的安全。如溢流坝、溢洪道、隧洞。（3）输水建筑物：为灌溉、发电和供水的需要，从上游向下游输水用的建筑物。如：引水隧洞、渠道、渡槽、倒虹吸管等。（4）取（进）水建筑物：是输水建筑物的首部建筑物，如引水隧洞的进口段、进水闸等。

水工建筑物具有工作条件复杂、设计选型独特、施工难度巨大、工程效益显著、环境影响多面性以及失事后果严重等特点，所以要特别注意对其运行状态的监控，做到提前控制，防治灾害事件的发生。本文阐述了对水工建筑物运行状态的评估，并对混凝土坝的维护进行了重点分析，以保证建筑物的安全运行。

2 水工建筑物运行的评估

将监测的水工建筑物运行状态进行定期分析，找出荷载与效应之间的关系，根据积累的知识和经验，通过定性和定量分析，并通过严格的理论论证，对水工建筑物的运行状态做出正确的评估。

2.1 水工建筑物运行监测的内容

2.1.1 变形监测。变形监测包括水平位移、垂直位移、裂缝等的监测，混凝土和砌石建筑物还有挠度、伸缩缝监测等内容。

2.1.2 渗流监测。水工建筑物需要监测浸润线、渗流量、渗水透明度、导渗效果及绕坝渗流等，混凝土和砌石建筑物则主要监测场压力及渗流量等内容。

2.1.3 应力、温度监测。水工建筑物包括土压力及孔隙水压力监测；混凝土和砌石建筑物则包括应力、应变、温度、钢筋应力监测等。

2.1.4 水流形态监测。它包括水流平面形态、水跃、水面线、挑射水流的观测以及高速水流的振动、脉动压力、负压、空蚀等监测内容。

2.1.5 水文气象监测。它包括降水量、水位、流量、波浪、冰凌、地震、台风、涌潮、水温监测及水质监测等。

2.2 水工建筑物工作状态的分类

通常情况下，水工建筑物的工作状态可分为以下三种：

2.2.1 正常工作状态，建筑物达到设计防洪标准，工程质量良好，各主要监测参数的变化量均在正常范围内。

2.2.2 异常工作状态，建筑物的某项功能已不能完全满足设计的要求或者主要的检测量出现某些异常，影响正常的使用。

2.2.3 险情状态，水工建筑物出现危机安全运行的重大缺陷或者主要监测量出现较大异常，如果按照设计要求继续运行将会出现较大安全事故的状态。

当大坝等水工建筑物运行出现异常或险情状态时，就必须及时向上级主管部门汇报，同时通报设计单位，及时研究出相关对策，提出科学合理的方案。

2.3 水工建筑物运行评估的程序

2.3.1 要控制水工建筑物的运行，首先要考虑荷载及影响因素，主要有水压力、温度、地震以及其他荷载，同时还需要考虑施工质量、地形条件、地质条件和周围环境等产生的影响。

2.3.2 在荷载及影响因素的条件下，水工建筑物还必须具备巡视检查资料和监测效应量，同时必须进行定量分析和综合评判，最后决定决策。

2.3.3 巡视检查资料，主要有裂缝资料、渗水资料和其他资料；对监测效应量应包括：变形、应力、裂缝开度、测压管水位、水质吸出物、孔隙水压力、渗流量等；当我们进行定量分析时需要利用比较分析、作图分析、特征值统计分析以及利用数学模型进行分析。数学模型一般指统计模型、确定性模型和混合模型。

2.3.4 控制水工建筑物的运行必须确定控制标准，失事模式主要是稳定、强度、抗裂三方面，进行监控指标。

2.3.5 把定量分析的上述路径和监控指标相结合，然后进行综合评估。评估时需进行单项分析和综合分析、推理分析，此时就可以确定相应的方法决策、处理方案和效应分析。

3 混凝土坝的维护

混凝土坝的维护可分为日常检查、裂缝、渗漏、护坡、化学侵蚀和补强加固等维护。其维护方法如下：

3.1 日常检查。检查是养护修理的基础，是发现工程异常和损坏的重要手段，因此应按照有关规程和规范对混凝土坝等水工混凝土建筑物进行检查。

3.2 裂缝维护。裂缝按深度可分为表层裂缝、深层裂缝和贯穿裂缝；按裂缝开度变化可分为死缝、活缝和增长缝；按裂缝成因可分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、荷载裂缝、沉陷裂缝、冻胀裂缝、碱骨料反应裂缝等。

坝面发生裂缝后，应通过表面观测和监测查明裂缝的宽度、长度、深度、走向以及发展情况；根据观测资料；结合混凝土坝设计施工情况，分析裂缝的成因，针对不同性质的裂缝，采取不同的处理措施，裂缝修补可采用喷涂法、粘贴法、充填法和灌浆法。

3.3 混凝土坝渗漏维护。混凝土坝的渗漏途径有坝身、坝基、坝肩和岸坡等处；在运用中对于已发生渗漏的混凝土坝，必须加强观测研究查明原因，及时处理。渗漏处理的基本原则是“上截下排”，以截为主、以排为辅。渗漏宜在迎水面封堵，不能降低上游水位时宜采用水下修补，不影响结构安全时也可在背水面封堵。在制定处理措施时，要根据渗漏的部位、危害程度以及处理条件等实际情况而定。

3.4 护坡的维护。护坡遭受破坏，一般是由于护坡块石尺寸不合要求，墊层级配不符合标准，施工质量不好及风浪冲击，水面漂浮物撞击以及冰压力作用等原因所致。当护坡遭受风浪或冰凌破坏时，可采用砂袋压盖、抛块石或块石竹笼盖等临时措施。险情过后一定要重新翻修或整体修建。

3.5 化学侵蚀防护，一般应采取下列措施：

3.5.1 已形成渗透通道或出现裂缝的溶出性侵蚀，采用灌浆封堵或加涂料涂层防护。

3.5.2 酸类和盐类侵蚀防护措施：

a.加强环境污染监测，减少污染排放；

b.轻微侵蚀的采用涂料涂层防护，严重侵蚀的采用浇筑或衬砌形成保护层防护。

3.6 补强加固，一般可采用灌浆法、预应力法、粘贴玻璃钢法、增加断面法等。

4 结束语

水工建筑物的运行会受到很多因素的影响，需要综合评估这些影响因素，及