水利工程设计使用年限的确定

水 利 工 程 耐 久性 和 合 理 使 用 年 限 的 探 讨
柏 宝 忠 王 以 仁
（ 上 海勘 测设 计研 究院 ， 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ４ ）
摘要： 由于存 在 混凝 土 裂缝 、 混 凝 土碳 化 、 钢 筋锈蚀 、 渗 漏和 溶 蚀 、 冻 融冻 胀 、 剥 蚀 和 气蚀 、 水 质 侵蚀 和 混凝 土 碱
（ ４ ）英 国 标 准 《 建筑 物 及建 筑 构件 、 产 品 与 组 件 的 耐 久 性 指
南》 （ Ｂ Ｓ ７ ５ ４ ３ ： ｌ ９ ９ ２ ） 中， 将 “ 使用 寿命 （ ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ） ” 和“ 工 作 寿 命 （ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｆ ｅ ） ” 定义 为 ： 组 件或 建筑 物 的运 行 、 维 护 和 修 理 不 需 要 超额 费用 支 出的 实 际时 期 。又从 不 同角 度 提 出 了 ： 要 求 使 用 寿 命（ 被 规定 以满 足用 户要 求 的使 用 寿命 ） ， 预 期使 用 寿命 （ 根 据 经 验 、 试验 或 制造 商提 供 资料 所估 计 的寿命 ） ， 设计 寿命 （ 设计 人 预 定据 以进 行设 计 的 寿命 ） 等 不 同 概 念 。并 提 出重 要 观 点 ： “ 耐 久 性预 测 不可 能是 一 门精 确 的科 学 ， 建 筑 物 的 预 测 寿 命 只 能 是 个 估 计 ”。 结合 水 利工 程 的特 点 ， 建 议 将 水 利 工程 “ 合理使用年限” 定 义为 ： 考虑 安 全与经 济 的最 佳平 衡 ， 水 工建 筑物 在 正常 使用 和维 护下 ， 自工 程 竣 工 验 收 合 格 之 日起 至 安 全 性 、 适 用 性 不 能 满 足 预 定要 求 的 期 限 ， 即 建 筑物 在 正 常设 计 、 正 常施 工 、 正 常 使 用 和 维
了水利 工程 水 工建 筑物 的合 理使 用年 限的 定 义及确 定 方 法 ， 同时说 明应 提 出保证 建 筑 物 能 够达 到 合 理使 用年
限 的 耐 久性 措 施 。
关
键
词： 水 工建 筑物 ；耐 久性 ； 合 理使 用年 限 ；确 定方 法 文献 标识 码 ： Ａ
和 经 济 性 。结 构 的 耐 久 性 是 指 结 构 及 其 部 件 在 可 能 引 起 材 料 性 能 劣化 的各种 作 用 下 长期 维 持 其 应 有 功 能 的 能力 。２ ０世 纪 ８ Ｏ 年代 ， 原水 电部 水 工混凝 土 耐 久性 调查组 调 查 了全 国 ３ ２座 大 坝 和 ４ ｏ余 座 钢 筋 混 凝 土 闸 及 土 坝 中 的 混 凝 土 建 筑 物 ， 总 结 出 水 工 混凝 土耐 久性 病 害主 要 有混凝 土 裂缝 、 混凝 土碳 化 和钢 筋锈 蚀 、 渗漏 和溶 蚀 、 冲刷剥 蚀 和气 蚀 破 坏 、 冻融 破 坏 、 水 质 侵 蚀 等 。 文 献［ １ ］ 也 表 明我 国 电力 系统 管 理 的 １ ４ ０多 座 大 中 型 水 电 站 大 坝 的耐 久性 常见 病 害 同样 如 此 。文 献 ［ ２ ］ 表 明 了 碱 骨 料 反 应 破 坏 也是 水工 混凝 土 耐久 性 病 害 ， 应 特 别 重 视 。 其 他 有 关 对 水 闸 的 大量 调查 和 检测 ｌ ３ Ｊ 也 表 明混凝 土裂 缝 、 钢 筋锈 蚀 、 混凝 土碳 化
运旅 游 ， 发 挥更 大 经济 效益 的需 要 ， 同 时提 高建筑 物 质量 和耐 久
在 这些病 害 中 ， 裂 缝 为 首 要 因素 ， 但 裂缝 的 出现 ， 多 数 在 施
工期 就存 在 ， 有 的虽 然 在施 工期 以后 ， 但 也 多 在 运 行 初 期 ５～１ ０ ａ以 内 ， 不 是 由于 运 行期 长 工 程 的 老 化 问 题 ， 而 是早 期 的 问 题 。
１ ０ ０ ａ ， 国 家标 准 《 水 利水 电工 程 结 构 可靠 度 设 计统 一 标 准》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ １ ９ ９—９ ４ ） 中关 于 水 工 建 筑 物 设 计 基 准 期 的 规 定 ， 文献 ［ ７ ］ 中建 筑结 构 设计 使用 年 限 的 规 定 等 ， 这 些 规 定 对 于 确 定相 关 水 工建 筑 物 的合理 使 用 年限具 有 重要 参 照作 用 。
骨料 反 应等 病 害 ， 我 国水 利 工程 的耐 久性 普遍 不 良， 水 工建 筑物 的使 用 年限 不 长 ， 这不仅 造 成 经济 损 失 ， 而且 严 重 浪 费 资源 ， 引发 社会 问题 。 因此应该 改善 水利 工程 的 耐久性 ， 并且 研 究确 定 水利 工程 的合 理使 用 年 限。论 述
水 利工 程种 类 繁多 ， 主 要 有 壅 水建 筑 物 、 泄 水 建筑 物 、 输 水 建 筑物 、 水 电站厂 房 、 排灌泵站 、 水 闸、 堤防、 渠 道 及 渠 系 建 筑 物 等， 建筑 材料 主要 有 混凝 土 、 钢 筋混 凝 土 以及 土 、 石等 当地 材料 。 水工建 筑物 不 仅应 具 有 安 全 性 和 适用 性 ， 还 应 具 有耐 久 性
为了贯 彻执 行 国家 法定 要求 ， 适应 水 利工 程建 设 的需 要 ， 提 高工 程设 计 、 施 工 、 运 行 管理 水 平 ， 水利 行 业 迫 切需 要 改 善 建筑 物 的 耐久性 ， 并研 究 确定 各水 利 工程 的合 理使 用 年限 。
２ 影 响水 工 建筑 物 耐 久 性 的主 要 因素
（ ２ ）交 通 行 业 标 准 《 海 港工 程 混凝 土 结构 防腐 蚀 技术 规 范 》
（ Ｊ Ｔ Ｊ ２ ７ ５ —２ ０ ０ ０ ） 中， 将结 构 “ 设 计 使 用 年 限” 定义为 ： 结 构 或 构 件 按 设 计 目 的 和 使 用 条 件 使 用 而 不 需 要 大 修 的 预 定 日期 。 （ ３ ）水 利 行 业 标 准 《 农 田 水 利 技 术 术 语 》（ Ｓ Ｌ ５ ６—９ ３ ） 中， 将 “ 使用年限（ 工程 寿年 ） ” 定义为： 由 规 范 或 有 关 政 策 规 定 的 工 程
性 不足 ， 增 加 了 建 筑 物 使 用 过 程 中 的修 理 与 加 固 费 用 ， 影 响 或 限 制 了结 构 的正常 使用 功 能 并 缩 短结 构 的使 用 年 限 ， 不仅 造 成 经 济 损失 ， 而且 严重 浪 费资 源 ， 引发 社 会 问题 。 水 利工 程 的安 全 耐久 ， 是 蓄 水发 电 、 防 洪度 汛 、 排 涝供 水 、 航
限。
裂缝 的存 在 ， 会 引 起其 他 病 害 的发 生 和 发 展 ， 如 渗 漏 溶蚀 、 环 境
水侵 蚀 、 冻 融破 坏 的扩 展 、 混 凝 土 碳 化 和 钢 筋 锈 蚀 等 。 而 钢 筋 锈 蚀通 常 有两 个 因素造 成 ： ① ｝ 昆凝 土 的 碳 化 ， 碳 化 从 混 凝 土 表 面 开始 ， 到达 钢 筋位 置使 钢筋 锈蚀 ； ② 氯盐 的渗 入 。
为水 闸耐 久性 破 坏 的主 要原 因 。
中图分 类 号 ：Ｔ Ｖ ６ ９ ８ ， ２
１ 概 述
我 国是 发展 中国家 ， 正 在进 行 大规 模 的基 础设施 建 设 ， 水 利
是 基础 产业 ， 因此 水利 工 程建 设更 是 如此 ， 但 工 程 建 设 需 要 耗 费 大 量资 源 。我 国水利 工 程设 计 由于 主要 执行 着按 强 度设 计 的模
式 ， 较 少考 虑 建筑物 长 期 使 用 过程 中 由于 环 境 作 用 引起 结 构 材 料 性能 劣化 、 腐 蚀 对结 构 安全 性 与适用 性 的影 响 等 ， 致 使 工 程 的
使用 年 限不 长 ， 未 达 到 工 程 建 设 时 的 预 期 目标 。 由 于 工 程 耐 久
源自文库
收稿 日期 ： ２ ０ ０ ４—０ ３ —０ ５
作 者简 介 ： 柏宝忠， 男， 上 海勘 测设 计研 究 院 ， 高级 工程 师。
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 ９期
柏 宝忠 等 ： 水 利工 程耐 久 性和 合理 使 用年 限 的探 讨
４ ５
或设 备 的服 务或 使用 的 总 年数 。显然 ， 这 仅 仅 是对 使 用 年 限作 了说 明 ， 而没 有具 体定 义 。
３ 水 工 建 筑 物合 理 使 用 年限 的 确定 方 法
３ ． １ 合 理 使 用 年 限 的定 义
国内外有 关 标准 规 范 中 ， 对 建 筑 物 使 用 年 限 或 使 用 寿 命 的
定义 有 ：
（ １ ）国 家 标 准 《 建筑 结 构可 靠 度设 计 统 一 标 准》 （ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ６ ８— ２ ０ ０ １ ） ［ ７ １ 中， 借 鉴 了 国际标 准 《 结 构 可 靠 度 总 原 则 》（ Ｉ Ｓ （ Ｙ ２ ３ ９ ４ ： １ ９ ９ ８ ） 提 出的 “ 设 计工 作 年限 （ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ １ ） ” 的概念， 将 结构 “ 设 计使 用 年 限” 定义 为 ： 设 计 规 定 的 结 构 或 结 构 构 件 不 需 进 行 大 修 即 可 按 其 预 定 目的 使 用 的 时 期 。 而 设 计 使 用 年 限 是 房 屋 建 筑 的地基 基础 工 程 和主体 结构 工程 “ 合 理使 用 年限 ” 的具体 化 。
性、 延长 工程使 用 寿命 、 减 少 维修 重 建 费用也 是可 持续 发 展 的关 键 。延 长工 程使 用 寿 命 意 味 着 节 约 材 料 ， 节约能源 、 资 源 和 资
金 。生产 混凝 土 需耗 费水 泥 、 砂 、 石等原材料 ， 从 而 大 量 消 耗 国 土 资源 ， 水 泥 生 产 需 排 放 二 氧 化 碳 。 所 以 耐 久 的 工 程 也 适 应 了 环 境保 护 的需要 ， 可 以发 挥更 大 的社 会效 益 。 ２ ０ ０ ０年 １ 月 ３ ｏ 日发 布 施 行 的 第 ２ ７ ９号 国 务 院 令 《 建 设 工 程 质 量 管理条 例》 第 二 十一 条规 定 ： 设 计 文 件 应 注 明 工 程 合 理 使 用 年限； 第 四十 条 （ 一 ） 规定 ： 在 正常 使用 条 件下 ， 基础设 施 工 程 、 房 屋 建筑 的地 基基 础 工程 和 主体结 构 工程 的最 低保 修 期 限为设 计 文 件规 定 的该工 程 的合 理 使 用 年 限 。建 设 部 《 关 于 设计 单 位 执 行 有关 建设 工程 合理 使 用 年限 问题 的通 知 》 （ 建设 ［ ２ ０ ０ ０ ］ １ ４ ６号 ） 文 件 中也 明确规 定 了在设 计 文 件 中应注 明 建筑物 的合 理使 用年
维普资讯 http://www.cqvip.com
第３ ５卷 第 ９期 ２０ ０４年 ９ 月
人 民 长 江
Ｙａ ｎｇ ｕｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ３ ５． Ｎｏ ．９ Ｓ ｅ ｐ． ， ２ ０ ０ ４
文 章编 号 ： １ ０ ０ １ —４ １ ７ ９ Ｉ ２ ０ ０ ４ ） ０ ９—０ ０ ４ ４—０ ２
（ ３）了解 国 内 外 重 大 基 础 设 施 工 程 ， 特 别 是 水 利 工 程 使 用 年限 或使 用 寿命 的规 定 ， 并 且 了 解 保 证 建 筑 物 达 到 使 用 年 限 的 耐久 性措 施 。 国 内外 许 多 重 大 工 程 都 有 明确 的 使 用 年 限 的 规 定 ， 如 荷 兰 Ｄｅ ｌ ｔ ａ巨 型 挡 潮 闸 和 防 浪 堤 的 设 计 使 用 寿 命 为 ２ ０ ０ ａ ，