蛤蟆神水庫安全評價及加固處理措施

李俊杰

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

蛤蟆神水庫位于汾河水系嵐河支流普明河上，地處嵐縣縣城上游23 km的蛤蟆神村，是一座防洪、灌溉綜合利用水庫。壩址以上控制流域面積103 km2，總庫容624萬m3，屬?。ㄒ唬┬退畮臁Ｋ畮煸O(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水設(shè)計，50年一遇洪水校核。

水庫于1972年7月動工興建，1975年5月完工，由大壩、溢洪道、泄水涵洞組成。大壩為均質(zhì)土壩，左岸為花崗片麻巖，右岸為黃土臺地，最大壩高26.5 m，壩頂高程1 354.2 m，壩頂長335 m，壩頂寬4 m，壩頂未設(shè)防浪墻；大壩上游壩坡為 1∶2，1∶2.5，1∶3，采用干砌石護(hù)坡；下游壩坡為 1∶2，1∶2.5，草皮護(hù)坡，在上游壩坡1 335.65 m，1 343.15 m及下游壩坡1 338.95 m高程均設(shè)有寬1.5 m的馬道。大壩下游壩腳設(shè)有排水棱體，棱體高4.5 m，頂高程1 332.8 m，頂寬5 m，底寬13.5 m。溢洪道位于大壩右側(cè)，為開敞式土基溢洪道，由進(jìn)口溢流段、陡坡段、出口挑流段三部分組成，全長174 m，進(jìn)口底高程1 350.0 m，出口底高程1 345.2 m，設(shè)計最大泄量320 m3/s。泄水涵洞位于大壩左岸，為壩下埋涵，基礎(chǔ)座落在風(fēng)化基巖上，由進(jìn)口段、無壓箱涵段、出口消力池段組成，全長129.6 m，設(shè)計泄量5.0 m3/s。

2 安全檢查

現(xiàn)場安全檢查時水庫水位為1 341.7 m，存在以下主要問題：壩基滲漏嚴(yán)重，并有細(xì)顆粒泥沙帶出；大壩上游干砌石護(hù)坡?lián)p壞嚴(yán)重；壩頂無防浪墻；大壩無監(jiān)測設(shè)施；溢洪道進(jìn)口地基不均勻沉陷，翼墻傾斜嚴(yán)重；跨溢洪道的簡易橋高度不夠，不能滿足防汛搶險要求；溢洪道末端未設(shè)挑流鼻坎及防護(hù)工程，回水沖刷壩腳；泄水涵洞進(jìn)口檢修閘閥失效，漏水嚴(yán)重。

3 安全評價

3.1 大壩運(yùn)行管理評價

蛤蟆神水庫汛期運(yùn)用方式主要按上級部門批準(zhǔn)的方案進(jìn)行，制定了運(yùn)行、觀測、維修等管理制度，管理人員分工明確，責(zé)任到人。但由于大壩存在滲流破壞問題，雖經(jīng)多次處理，仍未徹底解決。而且由于水庫沒有工程監(jiān)測設(shè)施，只能靠人工進(jìn)行水情預(yù)報，因此，水庫管理運(yùn)用評價為較好。

3.2 工程質(zhì)量評價

由于大壩壩基下存在泉眼，施工時未得到徹底處理，給水庫安全運(yùn)行埋下了隱患。在低水位運(yùn)用下，大壩下游壩坡樁號0+080～0+110段壩腳高8 m處先后發(fā)生4次大壩塌坑滲流破壞，雖幾經(jīng)處理，但該問題仍未解決，危及大壩安全。溢洪道末端沒有挑流及壩坡防護(hù)工程，溢洪道進(jìn)口翼墻待加固，溢洪道雖未泄過洪，但安全隱患一直存在。反濾體反濾料質(zhì)量較差，未達(dá)到設(shè)計要求，盡管水庫一直處在低水位運(yùn)行下，一旦出現(xiàn)問題將直接危及大壩安全。根據(jù)工程實(shí)際運(yùn)用和存在的問題，工程質(zhì)量等級定為C級。

3.3 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

蛤蟆神水庫為無水文資料區(qū)，本次洪水復(fù)核采用了《山西省暴雨洪水計算實(shí)用手冊》。經(jīng)計算，水庫在正常運(yùn)用條件下壩頂安全超高值為2.08 m，非常運(yùn)用條件下壩頂安全超高值為1.21 m。目前水庫實(shí)際防洪能力為20年一遇洪水設(shè)計，50年一遇洪水校核，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。因此，水庫防洪安全復(fù)核為C級。

3.4 結(jié)構(gòu)安全評價

蛤蟆神水庫大壩為4級建筑物，依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》，正常運(yùn)用條件下壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.25，非常運(yùn)用條件下壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.15。通過對主河槽最大斷面和黃土臺地斷面進(jìn)行抗滑穩(wěn)定計算，主河槽最大斷面在正常蓄水位、設(shè)計洪水位、可能達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)洪水位時，下游壩坡穩(wěn)定最小安全系數(shù)分別為1.197，1.085，0.99，均小于壩坡穩(wěn)定允許最小安全系數(shù)，壩坡不穩(wěn)定。鑒定大壩結(jié)構(gòu)安全等級為C級。

泄水涵洞進(jìn)水塔為4級建筑物，依據(jù)《水利水電工程進(jìn)口設(shè)計規(guī)范》，經(jīng)計算，在基本組合條件及特殊組合條件下，進(jìn)水塔抗滑、抗傾安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，進(jìn)水塔穩(wěn)定。溢洪道進(jìn)口漿砌石翼墻地基不均勻沉陷，伸縮縫被拉開，局部擋土墻產(chǎn)生沿伸縮縫向溢洪道方向內(nèi)傾，一旦泄洪，翼墻失穩(wěn)將危及壩坡安全。溢洪道與泄水涵洞結(jié)構(gòu)安全等級為B級。

綜上所述，水庫大壩結(jié)構(gòu)安全評價為C級。

3.5 大壩滲流安全評價

根據(jù)水庫大壩工程現(xiàn)狀，對主河槽最大斷面和黃土臺地斷面進(jìn)行了滲流穩(wěn)定分析計算，結(jié)果表明，主河槽最大斷面在各種特征水位下壩基滲透坡降均大于允許水力比降，滲流形態(tài)不安全。

大壩施工時，由于壩基砂卵石層防滲處理不徹底，樁號0+080~0+110壩基段發(fā)現(xiàn)的泉眼處理不當(dāng)?shù)仍颍o大壩安全留下了安全隱患，導(dǎo)致水庫低水位運(yùn)行狀態(tài)下（庫水位11~16 m）在0+080~0+110壩段下游壩坡距壩腳高8 m處發(fā)生塌坑，產(chǎn)生滲流破壞。雖進(jìn)行了開挖處理，但于1989年9月在同一處壩坡又發(fā)生了塌坑滲流破壞，表明該問題尚未解決，大壩一直存在安全隱患。

綜上所述，大壩滲流安全評價為C級。

3.6 抗震安全復(fù)核

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，壩址區(qū)地震峰值加速度為0.05 g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。依據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》，工程可不進(jìn)行抗震安全復(fù)核。

3.7 金屬結(jié)構(gòu)安全評價

泄水涵洞進(jìn)口共有兩臺閘閥，其中檢修閘閥已失效，不能正常啟閉。由于年久失修，工作閘閥止水失效漏水，加之閘閥未配電，一直手動操作。鑒于上述情況，金屬結(jié)構(gòu)安全定為C級。

4 結(jié)語

依據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》，蛤蟆神水庫大壩為三類壩，屬病險水庫。因此，建議對其進(jìn)行除險加固：一是對大壩加固改造，提高防洪標(biāo)準(zhǔn)；二是對大壩壩基進(jìn)行防滲處理；三是對溢洪道進(jìn)行加固改造；四是更新泄水涵洞金屬結(jié)構(gòu)；五是增設(shè)大壩觀測及監(jiān)測設(shè)施。