崔家街水庫安全評價分析

陸 榮

(遼寧觀音閣供水有限責任公司，遼寧 本溪117100)

1 工程等別及建筑物級別

崔家街水庫是一座以防洪、灌溉為主，兼有水產養殖等綜合效益的水利工程，水庫總庫容122 萬m3，工程規模屬于小(1)型水庫，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)確定工程等級為Ⅳ等，大壩、溢洪道、輸水洞主要建筑物級別為4 級。

2 基本資料

本次洪水標準復核后各種特征水位見表1。

表1 洪水標準復核后各種特征水位表 m

3 大壩結構安全評價

崔家街水庫為砂礫堆石壩，最大壩高20.5 m，壩長284 m，最大壩底寬37.85 m，壩頂寬4.5 m，大壩上游坡比為1∶1.5，下游坡比1∶1.4。堆石體共分兩區，筑體材料特性見表2。

3.1 堆石壩變形分析及評價

壩基坐落于河流沖洪積而成中密狀態的砂礫石層上，又經多年運行，在水庫大壩在管理運行資料中未發現異常變形記錄，因此此次安全評價認為大壩總體變形已結束，大壩變形及壩體沉降已經穩定［1］。

3.2 砂礫堆石壩穩定分析

3.2.1 計算參數的選取

崔家街水庫堆石壩筑壩材料為堅硬石英質礫巖，飽合抗壓強度為690 ～2 260 kg/cm2，非飽和抗壓強皮為900 ～2 600 kg/cm2，基礎絕大部分為巖基。

表2 筑體材料特性表

3.2.2 壩體穩定分析

由于面板壩上游坡緩于1∶1，垂直于面板的荷載之垂直分力，遠大于水平向的水壓力，所以面板不會產生滑動破壞，壩體堆石基礎上不受滲透力的作用，通過護坡的滲漏水，也可立即排除，因此不影響壩體穩定。這就使得上、下游壩坡可接近堆石的自然休止角，自然休止角大約為38°～45°相當于坡率為1∶1.28 ～1∶1。因此國外已成堆石壩的坡率，大多數為1.3，少數為1.4，只有在采用軟弱巖石或風化巖筑壩時，才采用更緩的坡率，國外還沒有一座壩是因為邊坡不穩定而破壞的［2］。

大壩迎水坡面干砌石護坡表面存在風化、破碎情況，局部出現不均勻沉陷、塌陷、變形。

綜上所述，本次安全評價，將攔河壩結構安全評價定為B 級。

4 其它建筑物結構安全評價

4.1 溢洪道結構安全評價

溢洪道位于主壩左岸山崖上，由進口明渠段、堰體段、陡槽段、挑坎段等部分組成。

4.1.1 進口明渠段

進口明渠段渠底高程為146.5 m。平底兩側為直立進口導流墻。樁號為0+000 至0－011.00，渠底采用鋼筋混凝土底板襯砌，底板襯砌厚度30 cm。

4.1.2 溢流堰段

溢流堰總寬30 m，每10 m 分縫，堰頂高程147.70 m，底高程141.49 m，接縫按結構縫處理。堰面采用WES 型曲線，定型水頭為2.3 m。為避免堰面因混凝土收縮及溫度變化產生裂縫，增加其抗沖能力，在堰面配置Φ 16 mm間距20 cm鋼筋網。為減少基礎滲透，在堰基上游堰踵齒墻下設帷幕灌漿，并于左右兩岸插入壩體［3］。

4.1.3 陡槽段

陡槽為漸變矩形斷面，進口斷面寬度為31.2 m，出口斷面寬度為15.0 m，根據地質情況左邊墻采用襯砌型式，兩側采用懸臂式重力擋土墻，內配Φ24、Φ18(Ⅱ級)鋼筋。為排除滲透水流，在底板襯砌之下設置排水溝及墻后排水體，排水溝分橫向和縱向兩類，相互貫通，滲透水流經橫向排水溝流入縱向排水溝內排至下游，縱向排水溝的坡率與渠底相同溝內填以潔凈卵石及土工布。

4.1.4 挑坎段

自樁號0+038.76 至樁號0+057.50 段為挑坎段，挑坎段下游為自然河床，此處基巖裸露抗沖能力強，結合地形地質條件，選擇挑流消能型式，挑坎反弧半徑為10 m，挑流鼻坎頂高程為138.86 m。

4.2 水力計算

消能工復核:消力池水躍消能計算按《溢洪道設計規范》SL253—2000 附錄公式計算。溢洪道采用挑能消能，其鼻坎參數確定如下:

泄槽水面線計算:當泄槽上游接過渡段時，起始計算斷面定在泄槽首端即0+000.00 m處，水深h1采用泄槽首端斷面計算的臨界水深hk。泄槽末端樁號為0+057.50。溢洪道泄槽邊墻頂高程復核成果見表2。

表3 溢洪道泄槽邊墻頂高程復核成果表 m

經復核，現泄槽邊墻高度滿足規范要求。

消能工復核計算成果見表4。

表4 消能工復核計算成果表

沖刷坑在設計及校核水位情況下泄洪產生的沖刷坑，不會危及溢洪道的穩定。

4.3 溢洪道導流墻穩定復核

兩側導流墻為懸臂式擋土墻，荷載包括邊墻自重及填土重、土壓力、靜水壓力、揚壓力。荷載組合見表5。墻后土壓力按庫侖公式計算:

表5 荷載組合表

經計算，計算成果見表6。

計算結果表明，在各種工況下溢洪道導流墻的穩定安全系數均滿足規范要求。

4.4 堰體穩定計算

作用在控制段上的荷載分為基本荷載和特殊荷載;特殊荷載中的地震荷，由于崔家街水庫地震烈度為6°，根據抗震設計規范可不考慮地震荷載。荷載組合見表7。

對溢洪道控制段按抗剪公式進行穩定計算和按材料力學法進行應力計算，計算結果見表8。

計算結果表明，在各種工況下溢洪道堰體穩定安全系數均滿足規范。

4.5 安全評價結論

1)溢流堰面表層混凝土局部出現蜂窩麻面，并發現少量裂縫為貫通裂縫，有滲水跡象。

2)溢洪道消能工、堰體穩定，邊墻均滿足規范要求。

綜上所述，本次安全評價，將溢洪道結構安全評價定為B 級。

表6 溢洪道導流墻穩定計算成果表

4.6 輸水洞結構安全評價

吊管1 設計頂高程為147.50 m，設計底高程為141.50 m，吊管2 設計頂高程為141.51 m，設計底高程為135.50 m，兩吊管進水口高差為6 m，雙體吊管的設計可以為下游灌溉提供充足的庫內表層水。

出口設閥門室并安裝DN800 閘閥，可開啟不同高度的吊管放水口以滿足出流的需要。

4.6.1 輸水洞結構復核

輸水洞進水口采用雙體吊管，壩下涵管采用Φ 800 mm混凝土管，結構滿足要求。

4.6.2 輸水洞存在的主要問題

輸水洞位于壩基下，由于壩基的滲漏，導致輸水洞周邊滲漏嚴重。為此認為輸水洞隱患，應采取措施進行處理。

4.6.3 輸水洞結構安全評價結論

以上分析說明，輸水洞基本能夠滿足設計運行要求，鑒于輸水洞周邊滲漏嚴重，將輸水洞結構安全評價定為B 級。

表7 荷載組合表

表8 溢洪道堰體穩定計算成果表

5 安全評價結論及建議

1)崔家街水庫大壩結構安全評價為B 級。

2)溢洪道結構安全評價為B 級。

3)輸水洞結構安全評價定為B 級。

崔家街水庫大壩定為Ⅲ類大壩，屬病險水庫大壩。應立即安排資金進行除險加固，建議除險加固的主要內容如下:

1)對壩體進行防滲處理，增加觀測設施，并對兩壩肩、壩基進行可行防滲處理。

2)運行管理:①增加必要的大壩安全檢測、通訊、交通管理房等設施，滿足水庫的日常管理的需要;②對庫區內植被加以保護，在兩岸植樹造林，加強水土保持;③在加固前應加強水庫運行管理，確保大壩及下游生命財產安全。

［1］姜樹海，吳時強，范子武.試論某些小型水庫的負面效應及其對策［J］.中國水利，2004(16):57－59.

［2］姚鎖洪，管殿勝.金壇市小型水庫長效管護的實踐與探索［J］.江蘇水利，2004(11):16－17.

［3］王金香，孫建華，閆文華.青州市小型水庫存在的問題及對策［J］.山東水利，2004(06):78－79.