水库闸门及启闭机安全检测与分析

苗康

摘 要：闸门作为水库建筑的重要结构组成，承载着重要的水位控制、水流拦截等功能，其本身与启闭机的工作运行状态，直接影响着水库正常的使用功能和使用安全。水库经过长时间的使用后，各部分结构构件逐渐老化，需根据相关规定对其进行全面、详细的安全检测，及时发现水库运行安全隐患，并根据隐患类型、成因提出相应的解决措施，以保障水库的正常运行。笔者从水库闸门及启闭机入手，结合水库安全检测实例，就其检测内容、检测方法以及检测评价，发表几点看法，以供相关单位参考。

关键词：水库；闸门；启闭机；安全检测；分析

水库是一种常見的水利工程建筑，主要用于调节水流和拦洪蓄水，同时在农业、电力、渔业等领域也有着重要的应用。水库闸门是水库重要的功能结构，直接影响着水库的使用功能和使用安全。我国部分水库自建成后一直处于运行状态，随着时间的推移，工程设施逐渐老化，相同增加了水库的运行风险。因此，针对水库工程设施，尤其是水库闸门和启闭机进行全面、细致的安全检测和分析，及时发现水库运行存在的安全隐患，并制定相应的设备更新及工程加固措施，具有重要的现实意义。

一、安全检测项目及具体内容概述

水库闸门及启闭机安全检测是一项系统、复杂的工作，其具体的检测项目和内容，需在相关规范标准的基础上，结合水库实际运行状态及存在的问题，同时联合相关专业机构共同确定。

（一）外观检测项目分析

水库闸门外观检查主要通过目测完成，适当使用标尺、放大器等科学测量仪器。水库闸门外观检查重点主要在于以下几点内容：1）闸门及相关制成结构的外部形态完整性观察；2）闸门相关结构构件的损伤情况检查，具体包括老化、形变、裂缝等。

（二）腐蚀检测项目分析

闸门腐蚀项目主要包括闸门蚀余厚度及防腐涂层厚度的检测，分别使用超声波厚度检测设备、涂层厚度检测设备以及深度游标卡尺进行测量。

a）腐蚀部位及其分布状况，蚀坑（或蚀孔）的深度、大小、发生部位密度。

b）严重腐蚀面积占闸门和启闭机构件表面积的百分比。

c）腐蚀构件的蚀余截面尺寸。

腐蚀程度评定标准分为4个等级：

A级，轻微腐蚀。

B级，一般腐蚀。

C级，较重腐蚀。

D级，严重腐蚀。

（三）材质质量检测项目分析

材料质量检测需在闸门结构构件受力区域外的部分进行取样分析，通过相应的硬度检测和化学分析，对材料的强度等级以及牌号进行确定。

（四）无损探伤检测项目分析

无损探伤检测主要针对闸门结构构件的主要受力焊缝进行，即一、二类焊缝，以确定焊缝的质量状态。

1）首先检查焊缝有无裂纹，发现裂纹时，应根据具体情况在裂纹的延伸方向增加探伤长度，直至焊缝全长。

2）根据《水工钢闸门和启闭机安全检测技术规程》SL101-2014规定焊缝内部缺陷探伤长度占焊缝全长的百分比应按下列原则确定：一类焊缝，超声波探伤应不少于20%；二类焊缝，超声波探伤应不少于10%。

（五）启闭力及启闭机设备性能项目检测分析

启闭机设备性能的检测主要分为两个阶段进行，第一阶段通过设备外观检查和专业的运行状态测试，对设备内部电器元件、相关机构以及设备整体的运行状态进行检测；第二阶段，使用电阻应变动态检测的方式，检测启闭力的达标情况。

二、检测实例及安全检测方法分析

（一）水库闸门安全检测方法分析

1.闸门外观检测分析

针对水库的工作闸门进行外观安全检测后，主要发现以下几点问题：

1）八扇工作闸门对应的主梁翼板、腹板，均发生了锈蚀问题，原锈蚀坑较为明显；

2）八扇闸门的焊缝均存在不同程度的任意施焊问题；

3）面板与主梁翼缘板的焊缝局部存在较严重的未焊透问题现象；

4）所有闸门的侧轮均存在表面锈蚀的问题；

5）闸门的止水封胶老化问题严重，部门底止水封出现严重形变问题；

6）主梁与闸门支臂相连的螺栓发生偏短问题。

2.闸门腐蚀状况检测分析

如水库闸门存在腐蚀问题，其腐蚀构件的横截面积减小，则必然导致截面应力增大，进而造成结构整体刚度和强度下降等问题，影响闸门的正常使用。使用超声波检测仪器对闸门进行检测后，主要发现以下几点问题：

1）局部腐蚀。水库八扇工作闸门所遭受的局部腐蚀问题较为相似，蚀坑主要分布在主梁腹板表面、面板以及闸门支臂等位置，其中支臂腹板腐蚀问题最为严重；

2）闸门图层厚度检测。通过专业仪器的厚度检测可以得出，闸门蚀坑的平均深度约为0.22～0.39mm，最大深度可达1.0mm，支臂腹板上的腐蚀相对严重，其蚀坑最大深度可达4.50mm。

3.闸门材质检测分析

通过取样试验分析可得，闸门所用材料标准符合施工设计要求。

4.超声探伤检测结果分析

针对水库闸门所有受力焊缝进行超声探伤检测后发现，其一类焊缝均局部存在未焊透问题现象，二类焊缝不合格现象普遍，根据现有的焊接标准分析，其不达标率较高。

5.结构应力检测分析

通常情况下，水库结构应力检测使用电测法完成，借助受力构件上粘贴的电阻应变片，实现力学量与电阻量的相互转换，并通过相应的动态采集系统或静态采集系统获得应变数据，最终在相关数据基础上完成对结构应力分布、大小以及危险载面的判断。实际应用过程中，检测状态应尽量与设计状态保持一致。如实际操作具有难度，应采取相应的措施进行分级检测，在使用回归分析法，建立应力与荷载间的实际关系，最后对设计状态对应的结构应力进行推算。结构应力检测主要应用于闸门应用过程中存在剧烈振动的情况，一般情况可以跳过这一环节。

（二）启闭机安全检测方法分析

1.闸门启闭力考核

闸门启闭力考核相关内容主要使用动态监测系统完成，即借助电阻应变片或拉压传感对闸门启闭力实际值进行检测。检测状态应尽量保持与设计状态一致，如实际操作具有难度，应结合相关实测数据对设计水位状态下闸门的启闭力进行推算，同时求取闸门启闭的安全系数，最终对闸门启闭的安全程度进行判断。

2.启闭机考核分析

启闭机考核内容相对较多，主要包括动载考核、静载考核以及电气设备检测三项内容。动载考核的检测内容，主要是启闭机设备各安全装置及机构的实际性能；静载考核的检测内容，主要是启闭机设备结构的承载能力；电气设备检测主要是针对启闭机运行过程中各项电气参数的检测。正式检测操作前，应对启闭机进行相应的检查和维护，以确保设备可以正常的启动和运转。

三、安全评价分析

综合以上安全检测结构，本文中涉及的水库由于运行时间过长，其老化问题较为严重，各部分设施均存在不同程度的安全性问题，必须进行全面的设备更新和结构加固改造。

根据安全检测结果显示，水库闸门锈蚀问题较为普遍，水封橡胶老化问题严重，且闸门受力焊缝普遍存在较严重的质量问题。因此需对水库所有的工作闸门进行全面的加固返修，同时对所有的水封橡胶进行更换，以消除因设施老化造成的安全隐患，提高闸门设施使用性能以及水库运行安全性。

此外，闸门启闭机安全检测结果显示，其设备老化问题严重，具体表现为启闭力失衡、高度指示显示偏差以及钢丝绳老化等问题，故而需对启闭机相关设备、设施进行报废更新。

四、结语

综上所述，水库闸门作为水库建筑的主要功能结构，其工作状态和安全性能直接影响着水库的安全运行状态。我国部分水库建设时间较早，经过多年的运行使用，各工程设施老化问题较为严重。因此，水库管理部门应联合相应的专业机构對水库进行全面、细致的安全检测，并通过相应的加固改造措施，提高水库运行性能和安全性，从而延长水库使用寿命，创造更多的经济效益和综合效益。

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