鄒松林 王朝俊
(1.東臺(tái)市水利勘測設(shè)計(jì)室,江蘇 鹽城 224200;2.江蘇省水利工程質(zhì)量監(jiān)督中心站,江蘇 南京 210029)
江蘇省大陸海岸線處于黃海東海大陸架中部,北起贛榆縣繡針河口,南至啟東市江海交界的東南元陀,全長954 km,其中,侵蝕性海岸329 km。經(jīng)過多年建設(shè),江蘇省已建成了比較完善沿海水利工程體系,為沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供了重要保障。同時(shí),由于多種原因,沿海水利工程在工程建設(shè)和運(yùn)行過程中也暴露出了一些問題,影響和制約了工程功能與效益發(fā)揮。筆者結(jié)合工作實(shí)際,對加強(qiáng)沿海水利工程建設(shè)的質(zhì)量管理進(jìn)行一些探索與思考。
建國初期,為了擋潮御鹵,江蘇省在沿海地區(qū)開展了大規(guī)模的治水興墾生產(chǎn)運(yùn)動(dòng),修筑了北起繡針河、南至長江口的初步沿海擋潮工程體系。20 世紀(jì)60年代,對沿海堤防開始分段陸續(xù)加高培厚,骨干入海河道河口擋潮建筑物也相繼建成;20 世紀(jì)70年代初,對淤漲岸段開始大規(guī)模圍墾,并使部分一線海堤逐步東移;至20 世紀(jì)80年代末,全省共建成一線海堤688 km,擋潮閘118 座、涵洞27座、抽水泵站14 座。
第一輪海堤達(dá)標(biāo)工程建設(shè)于1998年開始實(shí)施,對重點(diǎn)海堤段進(jìn)行達(dá)標(biāo)工程建設(shè)。工程建設(shè)歷時(shí)5年多,至2005年建設(shè)完成了海堤加固632 km、重點(diǎn)堤岸防護(hù)220 km、大中型涵閘加固改造64 座、小型涵閘加固或拆建171 座。
第二輪重點(diǎn)海堤段達(dá)標(biāo)工程建設(shè)是在第一輪海堤達(dá)標(biāo)工程建設(shè)基礎(chǔ)上延續(xù)和完善。2006年起開始實(shí)施,歷時(shí)3年多時(shí)間完成了海堤防護(hù)工程109.5 km、保灘工程41.6 km、加固改造大中型涵閘27 座、小型涵閘96 座。
江蘇省海堤達(dá)標(biāo)工程建設(shè)從1998年起全面實(shí)施,歷經(jīng)1998年、2006年兩輪建設(shè)。目前,全省海堤已基本達(dá)到抗御50年一遇高潮位加10級(jí)風(fēng)浪的標(biāo)準(zhǔn),有效地提高了防潮、抗臺(tái)能力。工程完成后,經(jīng)歷了多次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和天文大潮的風(fēng)浪襲擊,工程運(yùn)行狀況總體良好,但也發(fā)現(xiàn)一些問題,需引起高度重視。
混凝土結(jié)構(gòu)老化和碳化是工程建設(shè)中較為常見的問題,在沿海水利工程中顯得尤為突出。江蘇省最近一輪海堤達(dá)標(biāo)工程建設(shè)于2006年開始實(shí)施,至2011年基本結(jié)束,目前,部分工程尚未通過工程竣工驗(yàn)收,但檢查中發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)老化和碳化現(xiàn)象已初步顯現(xiàn),部分混凝土結(jié)構(gòu)受混凝土碳化和氯離子侵蝕雙重影響,鋼筋銹脹,導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞,改變了工程結(jié)構(gòu)受力狀態(tài),影響了工程安全。部分混凝土結(jié)構(gòu)在水位變化區(qū)和凍融區(qū),受到海水泥沙沖蝕和凍融雙重影響,混凝土結(jié)構(gòu)表面剝落,混凝土露子露砂,縮短了工程使用壽命。
水利工程鋼閘門一般采用金屬防腐涂層加封閉漆防腐涂層的方式,在內(nèi)河地區(qū)取得良好的效果,但在沿海地區(qū)總體效果不佳。部分鋼閘門和門槽埋件金屬防腐涂層和封閉防腐涂層被破壞,閘門門體開始銹蝕且速度加快,降低了鋼結(jié)構(gòu)的承載能力。部分閘門止水損壞,閘門滾輪銹蝕卡阻,鋼絲繩銹蝕斷絲,影響了工程正常運(yùn)行。部分電氣設(shè)備元件老化嚴(yán)重,自動(dòng)化控制裝置失效,工程存在運(yùn)行安全隱患。
沿海地質(zhì)條件較差,個(gè)別建筑物結(jié)構(gòu)間沉降差較大,已超過了設(shè)計(jì)允許范圍,結(jié)構(gòu)間止水失效,伸縮縫損壞,縮短了工程有效防滲長度,影響了工程的滲透穩(wěn)定,改變了結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。
部分建筑物上下游引河河床淤積嚴(yán)重,建筑物過水?dāng)嗝婵s小,影響工程功能發(fā)揮。個(gè)別建筑物上下游消能防沖設(shè)施損壞,影響工程安全運(yùn)行。沿海海堤防護(hù)工程和保灘工程效果總體良好,但局部仍有侵蝕損毀發(fā)展的趨勢。
堤防迎水面防護(hù)措施已實(shí)施到位,工程運(yùn)行狀況良好,但背水面水土保持和防護(hù)工程未安排實(shí)施,部分堤段雨淋溝較多,局部坍塌,大大削弱了堤防的抗御能力。大部分海堤未安排實(shí)施防汛道路或路面結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)較低,不利于組織工程防汛和應(yīng)急搶險(xiǎn)。
在自然條件和水體、大氣存在一定污染的環(huán)境下,水利工程存在或出現(xiàn)不同程度的混凝土碳化、氯離子侵蝕以及鋼筋銹蝕等問題?!端せ炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 191-2008)中提出:設(shè)計(jì)永久性水工混凝土結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)耐久性的要求。沿海水利工程地質(zhì)條件復(fù)雜,工程運(yùn)行工況惡劣,混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題更為突出[1]。近年來,通過海堤達(dá)標(biāo)工程建設(shè),對工程耐久性的認(rèn)識(shí)不斷加深,但對耐久性總體重視不夠,缺乏工程設(shè)計(jì)使用壽命理念,增強(qiáng)工程耐久性的措施欠缺。
與一般水利工程相比,沿海水利工程在施工條件和運(yùn)行環(huán)境方面應(yīng)有更高的要求,但受工程建設(shè)前期工作準(zhǔn)備、工程建設(shè)資金和工程建設(shè)工期等多種因素制約,工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)總體偏低。工程設(shè)計(jì)階段,工程重點(diǎn)放在了對結(jié)構(gòu)尺寸、高程和強(qiáng)度的設(shè)計(jì),而對混凝土的抗凍、抗?jié)B、抗氯離子侵蝕、抗沖磨等耐久性指標(biāo)提出的要求較少或標(biāo)準(zhǔn)偏低,使得工程耐久性設(shè)計(jì)先天不足。
沿海地區(qū)是工業(yè)比較發(fā)達(dá)地區(qū),特別是近年來沿?;て髽I(yè)的迅猛發(fā)展,大量工業(yè)廢水從沿海排出,使得沿海水利工程運(yùn)行環(huán)境發(fā)生較大變化,從原來單一的海水侵蝕發(fā)展到海水、化學(xué)共同侵蝕,環(huán)境作用等別提高,破壞性更強(qiáng),對工程耐久性要求更高。從目前工程運(yùn)行情況看,一些工程原有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能適應(yīng)目前工程運(yùn)行環(huán)境,致使混凝土結(jié)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重。同時(shí),隨著沿海大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施,沿海灘涂不斷圍墾、開發(fā)和利用,沿海城市港口的加快建設(shè),對沿海海岸侵蝕情況也將產(chǎn)生一定的影響。
沿海水利工程施工質(zhì)量總體較好,同時(shí)也存在一定的差異。部分工程混凝土表面存在蜂窩、麻面、露子露砂,鋼筋頭割除不規(guī)范等較多質(zhì)量缺陷。質(zhì)量缺陷處理不到位,造成缺陷部位混凝土碳化和老化速度較快,結(jié)構(gòu)鋼筋在較短時(shí)間銹脹,混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。部分工程土方工程質(zhì)量控制不到位,產(chǎn)生了較大沉降,影響了結(jié)構(gòu)安全與穩(wěn)定。閘門生產(chǎn)廠家的閘門制造防腐質(zhì)量也存在差異,在工程運(yùn)行條件和環(huán)境基本相同的情況下,有的閘門門體和防腐涂層腐蝕已經(jīng)很嚴(yán)重,有的閘門防腐涂層仍然保持良好狀態(tài)。
由于多頭管理和交叉管理的情況同時(shí)存在,致使沿海水利工程不能實(shí)施有效管理,相應(yīng)的管理措施也無法落實(shí),管理能力和力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。不少管理單位和人員看重工程建設(shè)帶來的效益,而疏于對工程運(yùn)行的維護(hù)與管理,以致于工程一般性問題和缺陷未能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理,發(fā)展成較重的安全運(yùn)行隱患,加速了工程老化的進(jìn)程,影響工程正常運(yùn)行。
質(zhì)量是水利工程的生命,工程質(zhì)量直接影響工程安全運(yùn)行與效益發(fā)揮。工程耐久性是工程質(zhì)量的重要特征和指標(biāo),要進(jìn)一步樹立工程設(shè)計(jì)和使用壽命理念,進(jìn)一步提高對沿海水利工程運(yùn)行環(huán)境和施工條件的認(rèn)識(shí),從工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等各個(gè)環(huán)節(jié)重視并采取提高工程耐久性的措施,保證工程的設(shè)計(jì)使用壽命,保障工程安全可靠運(yùn)行,降低工程管理維修的成本。另外,在提高沿海水利工程耐久性的同時(shí),應(yīng)充分考慮對工程建設(shè)成本和建設(shè)工期的影響,保證工程順利組織實(shí)施。
沿海地區(qū)水利工程建設(shè)應(yīng)積極開展科學(xué)技術(shù)研究,研究成果可先在部分工程試點(diǎn)應(yīng)用,技術(shù)成熟可靠后再全面推廣應(yīng)用,以提高工程建設(shè)技術(shù)含量和工程建設(shè)質(zhì)量。通過對沿海海岸沖刷淤積的定期監(jiān)測與分析,科學(xué)地進(jìn)行建筑物選址,減少建筑物上下游引河沖刷與淤積,保證工程安全運(yùn)行。開展軟土地基建筑物地基處理優(yōu)化與上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究,提高基礎(chǔ)的可靠性和結(jié)構(gòu)的安全性。積極開展大體積混凝土溫控和高性能混凝土研究,提高混凝土工程耐久性能,同時(shí)提高混凝土的工作性能和降低工程建設(shè)成本[2]。應(yīng)積極開展沿海地區(qū)金屬結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)研究與成果應(yīng)用,既要有利于延長金屬結(jié)構(gòu)的使用壽命,同時(shí)也要有利于正常維護(hù)。目前,江蘇省部分沿海工程采用的犧牲陽極陰極保護(hù)技術(shù)對金屬結(jié)構(gòu)防腐發(fā)揮了重要作用,但同時(shí)也對工程運(yùn)行管理提出了更高要求。因此,大力開展沿海水利工程維修養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究,既要保證維修養(yǎng)護(hù)的效果,也要簡單便捷,易于一線管理人員盡快掌握和使用,同時(shí)也要降低工程運(yùn)行維修成本。
工程設(shè)計(jì)是工程質(zhì)量的基礎(chǔ)與前提。項(xiàng)目建議與可行性研究階段,應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模和重要性,論證并確定混凝土設(shè)計(jì)使用年限。應(yīng)對工程水文地質(zhì)與運(yùn)行環(huán)境條件進(jìn)行調(diào)查,科學(xué)地進(jìn)行建筑物選址并提出工程耐久性基本要求。工程設(shè)計(jì)階段,依據(jù)所在地水文地質(zhì)與運(yùn)行環(huán)境條件,確定所處的環(huán)境類別及其作用等級(jí),提出混凝土耐久性指標(biāo)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工措施、檢查維護(hù)等要求,并具體提出混凝土抗碳化、抗凍、抗?jié)B、抗沖磨、抗氯離子滲透、抗化學(xué)侵蝕等耐久性指標(biāo)。應(yīng)對軟土地基的不同處理方式進(jìn)行研究,確定適合工程所在地地質(zhì)條件的基礎(chǔ)處理方式,提出基礎(chǔ)工程質(zhì)量檢測與驗(yàn)收的基本要求,控制工程最大沉降量和不均勻沉降量,從而保證結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。應(yīng)按照結(jié)構(gòu)簡單和功能穩(wěn)定可靠的要求,進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)與自動(dòng)化設(shè)計(jì),便于工程管理與維護(hù)。
工程施工質(zhì)量是工程建設(shè)質(zhì)量的重要保證。施工單位應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求與合同約定,制定工程耐久性的施工專項(xiàng)方案,科學(xué)進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì),保證各項(xiàng)耐久性指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求?;炷凉こ淌┕み^程中,應(yīng)保證工程原材料品質(zhì),嚴(yán)格按配合比進(jìn)行施工,加強(qiáng)混凝土模板、振搗與養(yǎng)護(hù)等工序質(zhì)量控制,保證混凝土工程施工質(zhì)量。對于大體積混凝土和結(jié)構(gòu)重要部位,必要時(shí)還應(yīng)采取溫控與耐久性附加措施,防止工程質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生。應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)處理工程過程控制和金屬結(jié)構(gòu)與機(jī)電設(shè)備的駐廠監(jiān)造,嚴(yán)格進(jìn)行基礎(chǔ)隱蔽工程驗(yàn)收和機(jī)電設(shè)備出廠驗(yàn)收,金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備以及工程自動(dòng)化投入運(yùn)行前,應(yīng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試運(yùn)行檢驗(yàn)。對工程存在的質(zhì)量缺陷與問題,應(yīng)及時(shí)處理并備案。對于影響工程耐久性的問題,應(yīng)進(jìn)行專項(xiàng)論證并確定處理方案;對于造成永久性質(zhì)量缺陷的,應(yīng)明確工程運(yùn)行期的維修責(zé)任。
落實(shí)工程有效的運(yùn)行管理,定期開展維修和養(yǎng)護(hù),可以有效地減緩工程老化進(jìn)程,甚至改善工程運(yùn)行環(huán)境和提高工程運(yùn)行質(zhì)量[3]。要加強(qiáng)沿海水利工程的運(yùn)行管理,明確管理單位與人員,落實(shí)管理經(jīng)費(fèi)與措施,加強(qiáng)工程運(yùn)行管理的檢查與考核,落實(shí)工程運(yùn)行管理責(zé)任。針對沿海水利工程地點(diǎn)分散、類型復(fù)雜、數(shù)量眾多的特點(diǎn),積極探索新的運(yùn)行管理機(jī)制,嘗試建立專業(yè)的維修養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍,提高工程運(yùn)行維護(hù)水平。定期對建筑物沉降位移、混凝土耐久性能、金屬結(jié)構(gòu)腐蝕、河道灘面沖刷淤積進(jìn)行監(jiān)測與分析,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理工程運(yùn)行過程中的問題。工程所處環(huán)境條件發(fā)生較大變化后,應(yīng)及時(shí)重新評(píng)估工程的運(yùn)行狀況,并提出改善工程運(yùn)行環(huán)境和提高工程耐久性的措施。
沿海水利工程是江蘇省水利工程體系的重要組成部分,發(fā)揮了重要的抗洪、排澇、擋潮、防臺(tái)作用,促進(jìn)了沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。隨著沿海大開發(fā)戰(zhàn)略加快實(shí)施,新的一輪海堤達(dá)標(biāo)鞏固建設(shè)即將實(shí)施,迫切需要功能完善和高質(zhì)量的沿海水利工程體系作為支撐。我們要努力提升沿海水利工程建設(shè)質(zhì)量管理水平,提高工程質(zhì)量品質(zhì),以高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的水利工程體系促進(jìn)沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
[1]陳錫林,沈長松,等編著.江蘇水閘工程技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社,2013(4).
[2]顏國甫,董福平.高性能混凝土在曹娥江大閘工程中的應(yīng)用研究[J].水利水電技術(shù),2007(8):53-56.
[3]項(xiàng)明.沿海擋潮閘老化損壞原因分析[J].水利管理技術(shù),1998(4):28-32.