水工建筑物运行状态的评价与维护

水工建筑物运行状态的评价与维护
【摘要】本文以水工建筑物运行状况的分类为基础，着重分析了水工建筑物
运行的评估，以实际为出发点对水工建筑物运行状态的维护进行了探讨。

【关键词】水工建筑物，运行状态，评价维护
一、前言

水工建筑物运行一定要特别注意对其运行状况的监控，要不断提高水工建筑
物在运行过程中的评价与维护水平，这对深入开展水工建筑物是非常有利的。

二、水工建筑物运行状况的分类
在长期运行过程中，由于自然的、技术操作的和技术成因的荷载和影响的作
用，以及磨损、锈蚀、老化、变形、渗漏、裂纹形成等结构破坏作用的发展，水
工建筑物本身的性能会发生化，如果没有及时予以维修或运行条件发生变化，建
筑物的运行状况在很大程度上可能达不到设计要求。根据国家标准和建筑标准与
规范的要求，水工建筑物运行状况分为可运行的、最大允许的、事故前的和不允
许的(事故中的)几种。

1、可运行状况
建筑物处于等于或小于基本组合的设计荷载作用下，而控制参数值和质量特
性与符合标准和(或)设计要求的预测值相一致。

2、最大允许运行状况
由于磨损和其他结构破坏作用，处于(等于或小于)基本组合荷载作用下的建
筑物本身的性能和质量发生了变化，以致没有遵行其中任何一个对基本组合荷载
的标准要求，但是却遵行了对特殊组合荷载的标准要求；或者说，建筑物处于设
计所规定的特殊组合的荷载作用下，并且与特殊组合荷载的标准要求相一致。

3、事故前运行状况
由于磨损和其他结构破坏作用，处于(等于或小于)基本组合荷载作用下的建
筑物出现了缺陷，以致不符合对特殊组合荷载的标准要求；或是建筑物处于超过
设计允许值的特殊组合荷载作用下，但是在这种情况下没有出现直接事故危险，
并且(或者)导致事故的结构破坏作用特征有继续(没有加速)发展迹象。

4、不允许(事故中)的运行状况
处于(等于或小于)基本组合荷载作用下的建筑物出现了一些损坏和缺陷，以
致在这样的情况下，在基本组合荷载作用下，由于明显的事故危险，不能继续运
行；或者，建筑物处于超过设计允许值的特殊组合荷载作用下，出现了明显的事
故危险；(或者)出现了不可逆转的势必导致事故的结构破坏作用加速发展的迹
象。

对于前两种状况，建筑标准与规范已作规定，而后两种状况，没有作规定，
但是国家标准将其定为复杂工程建筑物部分无工作能力状况。可运行状况的特点
是，建筑物的性能完全符合标准要求。在最大允许运行状况下，尽管某一种性能
不符合对基本组合荷载的标准要求，但建筑物的性能符合对特殊组合荷载的要
求。在事故前运行状况下，由于磨损、其他结构破坏作用的发展和不进行维修，
建筑物可能会转为无明显的事故危险的超过设计值的特殊组合荷载作用下的状
况。在这种状况下，建筑物会出现了损坏缺陷，以致不能承受其中的一个特殊组
合的荷载，且需要紧急抢修或大修。在不允许的运行状况下，在基本组合荷载时，
由于磨损和进行维修，建筑物会转为超过设计值的特殊组合荷载作用的情况，具
有明显的事故危险。在这种状况下，不能承受基本组合的荷载，势必降低现有荷
载，应毫不迟疑地立即进行紧急维修或大修。

三、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。

1、水工建筑物运行监测的内容
（一）、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。

（二）、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。

（三）、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。

（四）、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。
（五）、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、水工建筑物运行评估的程序
（一）、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。

（二）、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。

（三）、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。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。
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。

四、水工建筑物运行状态的维护
1、收集资料
收集包括设计资料、安全维护资料、施工情况、建筑物运行及周围环境情况
等工程技术资料。设计资料包括设计依据的规范、设计图纸、结构计算文件、设
计选用的材料及其性能指标、地质资料等；施工情况包括材料、配合比、试验数
据、浇筑及养护、质量控制记录、工程进度、施工环境、竣工报告、验收报告等；
建筑物运行管理情况包括作用荷载、温度、地下水的变化、混凝土养护修理情况、
各种监测数据(变形、渗流、温度、应力、水位等)、施工和运行过程中各种特殊
工况、重大技术处理资料等工程技术资料；周围环境情况包括调查水质情况、侵
蚀性污染源情况。并根据已有资料与实物初步核对、检查与分析，初步分析工程
中存在的问题。

(二)混凝土(钢筋混凝土、钢丝网混凝土)结构维护
混凝土结构维护的目的是通过安全维护，评定混凝土结构工程质量现状，为
工程可靠性评定提供相关数据。构件强度维护项目包括混凝土强度、砂浆强度和
钢筋强度；构件缺陷包括外部缺陷和内部缺陷，外部缺陷是指混凝土表面风化、
冲蚀、蜂窝、麻面、剥落等外显性缺陷，内部缺陷包括混凝土内部疏松、狗洞、
夹杂物、漏振等缺陷；水上结构的碳化深度维护和有腐蚀性水质地区的化学侵蚀
深度，如沿海钢筋混凝土结构挡潮闸的氯离子含量和侵入深度维护；钢筋(丝网)
配舞情况维护主要维护混凝土构件中的钢筋配置和钢筋锈蚀率维护；构件损伤维
护主要针对混凝土裂缝分布、裂缝长度、宽度和深度的i周查与维护。混凝土保
护层厚度的维护；混凝土结构缝(伸缩缝和沉降缝)维护主要检查相邻结构段之间
有无错动、结构缝开合和止水工作情况，缝内充填物的调查与分析

4、基础工程维护
基础上程维护包括检查和维护两个部分。基础检查包括下列内容:检查基础
有无挤压、错动、松动和鼓出；结构与基础(或岸坡)结合处有无错动、开裂、脱
离和渗漏水`清况；建筑物两侧岸坡有无裂缝、滑坡、溶蚀、绕渗及水土流失情
况；基础排水设施的工况，渗漏水量和水质有无变化，扬压力是否超限，有无溶
蚀情况；消能防冲设施有无冲刷和剥蚀情况，尾水渠有无淤积。维护内容包括沉
降变形维护(基础累积沉降、当前月平均沉降和不均匀沉降)、基咄的物理力学指
标维护等。

五、结束语
不断发展的各类型的水工建筑物，是解决水利问题和水利基础设施的组成部
分，由于水工建筑物的运行会遭到许多方面的影响，这就规定我们一定要加强对
水工建筑物运行状态的评估与维护。

参考文献
[1]林继镛，王光纶，水工建筑物，北京中国水利水电出版社，2009
[2]陈建常，论水工建筑物的破坏原因与防治对策，科技创新导报，2013
[3]王尊先，水工建筑物混凝土结构破坏原因和预防措施，中国高新技术企
业，2008