三坑水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)

劉 莉

（深圳市廣匯源環(huán)境水務(wù)有限公司,廣東 深圳 518172）

1 工程概況

三坑水庫(kù)位于坪地街道六聯(lián)社區(qū),壩址在惠鹽高速路之西約1 km,有公路到達(dá)壩腳,水庫(kù)下游為三坑水,最終匯入黃沙河左支,屬龍崗河三級(jí)支流。水庫(kù)建于1957 年,是村民自發(fā)興建的灌溉農(nóng)田的小型水利工程,改革開(kāi)放后,轉(zhuǎn)變了水庫(kù)的功能,目前水庫(kù)功能是防洪。

2 安全鑒定

2.1 現(xiàn)場(chǎng)安全檢查及安全檢測(cè)

2.1.1 現(xiàn)場(chǎng)安全檢查

現(xiàn)場(chǎng)檢查主要存在問(wèn)題：大壩上游壩坡排水溝有裂縫,深度10 mm,寬2 mm~5 mm,暫不影響大壩安全運(yùn)行。大壩下游排水棱體有兩處較小的滲水點(diǎn),排水棱體下游排水不順暢,導(dǎo)致排水溝存在積水。壩后坡草皮局部缺失；大壩壩后坡左下方有居民房,導(dǎo)致生活污水流至壩后排水棱體排水溝內(nèi)。由于外環(huán)高速施工,溢洪道起點(diǎn)至下游上壩路段高差近5 m,無(wú)消能措施,下泄時(shí)對(duì)下游上壩路及周邊會(huì)造成一定程度的沖刷。

2.1.2 安全檢測(cè)

本次混凝土回彈強(qiáng)度共計(jì)檢測(cè)10 個(gè)測(cè)區(qū),混凝土強(qiáng)度推定值為21.4 MPa；水下閘門(mén)未設(shè)置攔污柵；閘門(mén)整體一般腐蝕；螺栓腐蝕一般,防腐涂層脫落,管內(nèi)焊縫銹蝕。混凝土結(jié)構(gòu)及漿砌石結(jié)構(gòu)情況良好,未見(jiàn)較大明顯缺陷。

2.2 安全監(jiān)測(cè)資料分析

2.2.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完備性和監(jiān)測(cè)資料可靠性評(píng)價(jià)

（1）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)完備性評(píng)價(jià)

水庫(kù)目前正在安裝沉降位移監(jiān)測(cè)設(shè)備,水庫(kù)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)設(shè)施有水尺、自計(jì)水位計(jì)、測(cè)壓管、量水堰等。

（2）監(jiān)測(cè)資料可靠性評(píng)價(jià)

三坑水庫(kù)大壩的下游坡腳布置有量水堰；大壩下游壩坡布置測(cè)壓管共計(jì)9個(gè)；大壩下游壩坡布設(shè)6個(gè)大壩位移監(jiān)測(cè)設(shè)備。數(shù)據(jù)基本齊全,數(shù)據(jù)資料基本可靠。

2.2.2 大壩安全性態(tài)評(píng)估

通過(guò)對(duì)已有監(jiān)測(cè)資料的分析、現(xiàn)場(chǎng)安全檢查,大壩的滲流、穩(wěn)定基本運(yùn)行正常,可以認(rèn)為大壩安全性態(tài)基本正常。

2.3 工程質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.3.1 壩肩壩基

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)壩基部位有一處明顯滲漏現(xiàn)象,壩基部位主要是花崗巖強(qiáng)風(fēng)化帶,裂隙比較發(fā)育,夾塊較多,為中等滲透性,存在滲漏隱患。大壩局部壩段揭露存在沖洪積層（粗砂）,存在滲漏隱患。

2.3.2 壩體填筑

壩體填筑土料滿足《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 274-2001）,但壓實(shí)度未能達(dá)到規(guī)范的要求。壩體填土為弱~中等透水性,壩筑土塑性指數(shù)IP=15.8,在7~20范圍內(nèi),符合規(guī)范要求。

2.3.3 輸水涵管及溢洪道

閘門(mén)整體一般腐蝕；螺栓腐蝕一般,防腐涂層脫落,管內(nèi)焊縫銹蝕。溢洪道結(jié)構(gòu)完好無(wú)開(kāi)裂等現(xiàn)象。溢洪道下游無(wú)消力池,泄洪時(shí)對(duì)大壩會(huì)造成沖刷。

2.3.4 工程質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)論

工程質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)為基本合格。

2.4 防洪能力復(fù)核

通過(guò)對(duì)水庫(kù)調(diào)洪演算和防洪能力復(fù)核,當(dāng)壩頂上游側(cè)設(shè)有防浪墻時(shí),壩頂超高可改為對(duì)防浪墻頂?shù)囊蟆Ｓ?jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 三坑水庫(kù)壩頂高程復(fù)核成果表

從表1 可見(jiàn),大壩防浪墻頂高程、壩頂高程均滿足規(guī)范要求。水庫(kù)屬小（2）型水庫(kù),V等工程,主要建筑物級(jí)別為4 級(jí)。設(shè)計(jì)洪水50 年一遇,校核洪水500 年一遇。水庫(kù)洪水調(diào)度運(yùn)用方式符合水庫(kù)運(yùn)行的特點(diǎn),滿足大壩安全運(yùn)行要求。因溢洪道無(wú)消能措施,存在一定的安全隱患。防洪能力評(píng)為B級(jí)。

2.5 滲流安全評(píng)價(jià)

滲流穩(wěn)定分析的目的是復(fù)核當(dāng)前的實(shí)際滲流狀態(tài)能否保證大壩安全運(yùn)行。

2.5.1 計(jì)算結(jié)果

計(jì)算方法采用有限元法,計(jì)算工具采用河海大學(xué)AutoBank 軟件。計(jì)算模型見(jiàn)圖1,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1 三坑水庫(kù)大壩最大壩高計(jì)算斷面圖

表2 三坑水庫(kù)大壩滲流計(jì)算成果

2.5.2 計(jì)算結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

從單寬滲流量來(lái)看,大壩的滲流量較小。水庫(kù)大壩各工況出逸比降均小于相應(yīng)土層的允許水力比降,不會(huì)發(fā)生滲透破壞。

根據(jù)本次地勘成果,壩體填土滲透系數(shù)滿足規(guī)范要求,填筑土土質(zhì)一般且不均一,填土壓實(shí)度不滿足規(guī)范要求；壩基部位主要是花崗巖強(qiáng)風(fēng)化帶,為中等滲透性,大壩修建時(shí)局部位置清基不徹底,大壩局部壩段揭露存在沖洪積層（粗砂）,存在滲漏隱患。滲流安全評(píng)價(jià)為B級(jí)。

2.6 結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

2.6.1 計(jì)算結(jié)果

計(jì)算方法采用計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法,計(jì)算工具采用河海大學(xué)AutoBank 軟件,計(jì)算成果見(jiàn)表3。

表3 大壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

2.6.2 評(píng)價(jià)結(jié)論

大壩在各工況下,壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求；大壩上游護(hù)坡厚度滿足規(guī)范要求；大壩經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行,填筑土體已經(jīng)固結(jié),壩體沉降已穩(wěn)定。輸水涵安全復(fù)核計(jì)算結(jié)果表明輸水涵管結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求,輸水涵管無(wú)漏水等情況；閘門(mén)整體一般腐蝕；螺栓腐蝕一般,防腐涂層脫落,管內(nèi)焊縫銹蝕；根據(jù)本次對(duì)溢洪道的過(guò)流能力復(fù)核計(jì)算,溢洪道過(guò)流能力滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)溢洪道兩側(cè)邊坡高度進(jìn)行復(fù)核,邊坡現(xiàn)有高度均滿足復(fù)核計(jì)算成果；但該水庫(kù)無(wú)消力池,下泄時(shí)對(duì)下游上壩路及周邊會(huì)造成一定程度的沖刷。三坑水庫(kù)大壩結(jié)構(gòu)安全評(píng)為B級(jí)。

2.7 抗震安全復(fù)核

計(jì)算工具采用“autobank7.07穩(wěn)定分析軟件”之“簡(jiǎn)化Bishop法”。經(jīng)計(jì)算,在非常運(yùn)用條件II：正常蓄水位遭遇烈度7度地震的上、下游坡工況下的主坡穩(wěn)定安全計(jì)算模型成果見(jiàn)圖2。

圖2 正常蓄水位大壩上、下游壩坡穩(wěn)定（抗震工況）

上、下游壩坡抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)1.49,大于最小安全系數(shù)1.1,滿足規(guī)范要求。本次鉆探揭露深度內(nèi)未見(jiàn)有區(qū)域性斷裂構(gòu)造/全新活動(dòng)斷裂構(gòu)造、發(fā)震斷裂構(gòu)造通過(guò)的跡象,壩區(qū)未來(lái)發(fā)生破壞性地震或強(qiáng)震的可能性不大,地震及區(qū)域地質(zhì)斷裂對(duì)壩區(qū)場(chǎng)地的穩(wěn)定性影響不大。三坑水庫(kù)大壩抗震安全性評(píng)價(jià)為A級(jí)。

2.8 金屬結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

三坑水庫(kù)金屬結(jié)構(gòu)布置合理,設(shè)計(jì)與制造、安裝符合規(guī)范要求；安全檢測(cè)結(jié)果為“安全”,強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性復(fù)核計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求；閘門(mén)整體一般腐蝕；螺栓腐蝕一般,防腐涂層脫落,管內(nèi)焊縫腐蝕銹蝕,并未超報(bào)廢折舊年限使用。三坑水庫(kù)大壩金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)為B級(jí)。

2.9 綜合評(píng)價(jià)結(jié)論

水庫(kù)大壩的工程質(zhì)量基本合格,大壩防洪能力滿足國(guó)家要求的洪水標(biāo)準(zhǔn),滲流性態(tài)基本安全,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定滿足規(guī)范要求,金屬結(jié)構(gòu)基本安全,大壩抗震安全,水庫(kù)尚能正常運(yùn)行,綜合評(píng)定為二類壩。

3 加固措施建議

經(jīng)評(píng)定,三坑水庫(kù)綜合安全評(píng)價(jià)為二類壩,根據(jù)相關(guān)規(guī)范針對(duì)本水庫(kù)存在的安全問(wèn)題,提出如下建議：

（1）建議對(duì)壩頂?shù)缆妨芽p進(jìn)行修補(bǔ)完善,修復(fù)損壞的測(cè)壓管。

（2）對(duì)壩后排水棱體排水溝進(jìn)行疏浚,使排水順暢,避免壩腳積水。對(duì)壩后坡草皮局部缺失部分鋪設(shè)草皮；對(duì)大壩壩后坡左下方有居民房排污情況的進(jìn)行治理,禁止生活污水流至壩后排水棱體排水溝內(nèi)。

（3）對(duì)輸水涵管閘門(mén)、螺栓進(jìn)行防銹處理。

（4）建議對(duì)溢洪道下游渠道新建消能措施,防止泄洪時(shí)淹沒(méi)上壩路及造成內(nèi)澇、沖刷等情況。

（5）建議加強(qiáng)水庫(kù)的運(yùn)行管理,重點(diǎn)巡查滲流點(diǎn)情況。

4 結(jié)語(yǔ)

文章論述了安全監(jiān)測(cè)資料分析、復(fù)核防洪、滲流、結(jié)構(gòu)安全計(jì)算與評(píng)價(jià),結(jié)合各分項(xiàng)評(píng)價(jià)得出水庫(kù)安全鑒定結(jié)論。同時(shí)應(yīng)依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)論和缺陷,對(duì)壩體及時(shí)開(kāi)展后續(xù)的除險(xiǎn)加固工作。