杭州市青山水庫大壩安全綜合分析評價

袁月明，蔡紅娟

（杭州市青山水庫管理處，浙江 臨安 311305）

1 工程概況

青山水庫位于杭州市西郊臨安市境內(nèi)，東苕溪主干流南苕溪上，距臨安市區(qū)約8km，距杭州市區(qū)約40km，總庫容2.13億m3，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、發(fā)電等綜合利用的大 （2）型水庫。是目前杭州市最大的防洪蓄水工程，直接保護(hù)省會杭州市及杭嘉湖東部平原的防洪安全。

水庫樞紐工程由攔河大壩、泄洪閘、副壩、泄洪放空洞及電站等組成。工程于1958年12月18日破土動工，1964年竣工并投入使用。運(yùn)行至今，經(jīng)歷了多次整修和加固。1988—1992年實(shí)施了保壩工程，在原有5孔泄洪閘的右側(cè)新增5孔泄洪閘。2002年9月至2005年8月進(jìn)行除險(xiǎn)加固。2014年6月，完成除險(xiǎn)加固工程后的首次大壩安全鑒定。本次大壩安全鑒定主要內(nèi)容包括對水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)安全、滲流安全、金屬結(jié)構(gòu)安全以及工程質(zhì)量和運(yùn)行管理等方面進(jìn)行復(fù)核或評價。

2 安全分析與評價

2.1 工程質(zhì)量評價

本次工程質(zhì)量評價主要是通過分析工程地質(zhì)條件及歷史資料，并結(jié)合現(xiàn)場巡視檢查和檢測，分別對主壩、泄洪閘、副壩、泄洪放空洞等水工建筑物進(jìn)行質(zhì)量分析與評價。大壩采用混凝土防滲墻防滲，并與主壩右岸倒掛井、泄洪閘防滲帷幕和左岸岸墻一起形成了封閉的防滲體系，各項(xiàng)施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。新泄洪閘基礎(chǔ)的工程地質(zhì)較好，老泄洪閘基礎(chǔ)的工程地質(zhì)條件較差，但地基容許承載力均能滿足設(shè)計(jì)要求。新、老泄洪閘閘基采用帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，帷幕深度符合設(shè)計(jì)要求。泄洪閘閘墩等部位局部存在橫向裂縫，多為寬度小、延伸淺的表面裂縫，不影響結(jié)構(gòu)安全。泄洪閘施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。副壩壩基置于較堅(jiān)硬基巖上，2005年除險(xiǎn)加固中迎水面防滲土料填筑進(jìn)行了清基處理，施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。泄洪放空洞混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。但襯砌混凝土局部存在脫落現(xiàn)象，啟閉平臺板存在局部裂縫。

2005年 《青山水庫除險(xiǎn)加固工程竣工驗(yàn)收鑒定書》中核定青山水庫除險(xiǎn)加固工程質(zhì)量等級為優(yōu)良，其中主壩、防滲墻、副壩、泄洪閘、泄洪放空洞等主要單位工程質(zhì)量等級為優(yōu)良。

綜上所述，根據(jù)SL 258—2000《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》的規(guī)定：各建筑物施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，青山水庫大壩工程質(zhì)量綜合評價定為 “優(yōu)良”［1］。

2.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核評價

本次洪水復(fù)核采用流域內(nèi)實(shí)測的雨量資料推求設(shè)計(jì)洪水，資料系列為1952—2010年，比2002年青山水庫除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)階段的1952—1999年資料系列延長了11a，資料系列延長以后，較2002年除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)的洪水成果略大。

根據(jù) GB 50201—1994 《防洪標(biāo)準(zhǔn)》［2］及SL 252—2000《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，確定青山水庫工程規(guī)模屬大 （2）型，工程等別為Ⅱ等，主要建筑物大壩、泄洪閘、泄洪放空洞、副壩為2級，電站為4級，本工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用10 000a一遇，設(shè)計(jì)、校核洪水位滿足規(guī)范要求。

本次鑒定復(fù)核100a一遇水位32.42m，低于2002年水庫除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)洪水位0.14m，10 000a一遇水位35.17m，高于2002年水庫除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)校核洪水位0.14m。經(jīng)復(fù)核計(jì)算得到主壩壩頂高程35.67m （現(xiàn)狀36.26m），防浪墻頂高程36.99m （現(xiàn)狀37.46m），副壩頂高程35.67m （現(xiàn)狀36.16m），均滿足防洪要求。

根據(jù)SL 258—2000《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》的規(guī)定，青山水庫防洪安全性評價為 “A”級［1］。

2.3 結(jié)構(gòu)安全評價

本次結(jié)構(gòu)安全評價結(jié)合現(xiàn)場檢查和監(jiān)測資料分析工作進(jìn)行，對已暴露出的問題或異常進(jìn)行重點(diǎn)復(fù)核計(jì)算。

（1）主壩。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求。從主壩監(jiān)測資料分析來看，大壩表面水平位移最大值為27.0 mm，最大年變幅為26.7mm，最小值為－14.0mm，歷年最大累計(jì)豎向位移30.31mm （包含除險(xiǎn)加固前沉降量），并已經(jīng)趨向穩(wěn)定，主壩壩頂高程預(yù)留沉降量裕度充足，滿足規(guī)范要求。主壩壩體抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)滿足SL 274—2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。上游混凝土預(yù)制塊護(hù)坡厚度滿足規(guī)范要求。

（2）副壩。壩坡抗滑穩(wěn)定和上游漿砌石護(hù)坡厚度能滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。

（3）泄洪閘。閘室結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和基底應(yīng)力滿足規(guī)范要求；弧門支座附近閘墩的局部受拉區(qū)的裂縫控制不能完全滿足規(guī)范的要求；新泄洪閘的4根主梁最大撓度不能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；泄洪閘閘底板及溢流面、啟閉機(jī)室混凝土梁和阻滑板局部存在裂縫，經(jīng)復(fù)核，裂縫不影響泄洪閘結(jié)構(gòu)安全。

（4）泄洪放空洞。啟閉機(jī)室的梁板存在3條裂縫，經(jīng)復(fù)核裂縫不影響泄洪放空洞啟閉機(jī)室的結(jié)構(gòu)安全，結(jié)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定，泄流能力復(fù)核能滿足設(shè)計(jì)要求。泄洪放空洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

根據(jù)SL 258—2000《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》相關(guān)規(guī)定，青山水庫結(jié)構(gòu)安全性評價為 “B級”［1］。

2.4 滲流安全分析評價

本次滲流安全評價主要復(fù)核當(dāng)前的實(shí)際滲流狀態(tài)能否保證建筑物按設(shè)計(jì)條件安全運(yùn)行。檢查工程運(yùn)行中發(fā)生過何種滲流異?，F(xiàn)象，判斷是否影響工程安全；分析工程現(xiàn)狀條件下各防滲和反濾排水設(shè)施的工作性態(tài)，并預(yù)測在未來高水位運(yùn)行時的滲流安全性等。

（1）主壩。經(jīng)主壩滲流計(jì)算，混凝土防滲墻的最大滲透坡降為17.100（小于允許滲透坡降30.000），主壩體砂礫石最大滲透坡降為0.140（小于允許滲透坡降0.150），壩基砂壤土最大滲透坡降為0.320（小于允許滲透坡降0.400），均滿足規(guī)范要求。壩基與壩體單寬滲漏量為6.51m3／（m·d），兩岸壩肩滲壓計(jì)觀測結(jié)果表明不存在明顯的滲漏通道，無繞壩滲流問題。

（2）副壩。壩體出逸點(diǎn)的最大滲透坡降為0.143（小于允許滲透坡降0.400），滿足規(guī)范要求，計(jì)算最大滲流量為0.039m3／ （m·d）。

（3）泄洪閘。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，右壩頭0＋562m斷面倒掛井下游滲壓計(jì)的測值變化與庫水位變化相關(guān)性強(qiáng)。該部位監(jiān)測斷面浸潤線高于鄰近斷面浸潤線1.61～4.46m，但無隨時間增大的趨勢。對該斷面進(jìn)行滲透穩(wěn)定分析，壩體最大滲透坡降為0.122，壩基最大滲透坡降為0.150，均小于材料允許的滲透坡降，無滲透破壞問題。老泄洪閘阻滑板與泄洪閘的連接位置發(fā)現(xiàn)表面止水損毀，防滲體系存在缺陷，但經(jīng)穩(wěn)定復(fù)核，老泄洪閘的抗滑穩(wěn)定系數(shù)仍能滿足規(guī)范要求。

（4）泄洪放空洞。整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無裂縫及洞身滲漏點(diǎn)，評定其滲流性態(tài)安全。根據(jù)SL 258—2000《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》相關(guān)規(guī)定，青山水庫滲流安全性評價為 “B級”［1］。

2.5 金屬結(jié)構(gòu)安全分析評價

分別對泄洪閘及啟閉設(shè)備、泄洪洞及啟閉設(shè)備和電氣設(shè)備進(jìn)行復(fù)核計(jì)算與分析。

（1）泄洪閘工作閘門、泄洪放空洞進(jìn)水口事故檢修門、出口弧形閘門的各項(xiàng)應(yīng)力和變形均滿足規(guī)范要求，閘門結(jié)構(gòu)安全；

（2）鋼閘門啟閉裝置運(yùn)行正常，閘門行走支撐、門槽變形正常，且設(shè)置備用柴油發(fā)電機(jī)，保證緊急情況下閘門運(yùn)行可靠；

（3）泄洪閘弧形閘門止水裝置漏水，局部腐蝕或漆膜脫落；弧門焊縫存在未焊透的質(zhì)量缺陷；

（4）泄洪閘10?；￠T雙吊點(diǎn)受力不平衡，在啟閉過程中發(fā)生抖動振顫現(xiàn)象；

（5）水庫供電滿足規(guī)范要求，不存在安全隱患。但啟閉機(jī)、配電柜、配電箱、機(jī)柜等測點(diǎn)的接地電阻測試值為25.5Ω，不滿足標(biāo)準(zhǔn)值≤4.0Ω的規(guī)范要求。

綜上所述，根據(jù)SL 258—2000《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》相關(guān)規(guī)定，青山水庫金屬結(jié)構(gòu)安全性評價為 “A級”［1］。

3 工程存在的主要問題

通過本次大壩安全鑒定，青山水庫工程主要存在以下問題：

3.1 主壩存在問題

（1）主壩防滲墻與泄洪閘導(dǎo)墻連接段存在滲流異常，0＋562m斷面滲壓計(jì)測值變化與庫水位變化相關(guān)性強(qiáng)，實(shí)測浸潤線高于壩體鄰近斷面浸潤線1.61～4.46m；

（2）壩頂及下游壩面缺少集中排水通道，壩頂防浪墻局部存在破損，下游壩面局部存在沖刷下凹現(xiàn)象；

（3）鄰近左壩頭上游庫區(qū)道路存在嚴(yán)重的不均勻沉降及裂縫，庫岸邊坡局部區(qū)域已坍塌成倒坡；

（4）滲流人工觀測的測壓管管底淤積嚴(yán)重，管壁銹蝕；部分應(yīng)變計(jì)和測斜儀運(yùn)行不正?；驌p壞。

3.2 泄洪閘存在問題

（1）老泄洪閘基礎(chǔ)已為全～強(qiáng)風(fēng)化巖石，比較破碎，透水性強(qiáng)，表面鋼纖維混凝土與下部混凝土，下部混凝土與基巖間局部脫空，膠結(jié)欠佳；

（2）閘底板、阻滑板、閘墩局部存在裂縫，弧形閘門支座局部受拉區(qū)裂縫、扇形局部受拉鋼筋截面不滿足規(guī)范要求；

（3）新泄洪閘啟閉機(jī)房構(gòu)件4根主梁的撓度均不滿足規(guī)范要求；

（4）弧形鋼閘門的焊縫普遍存在未焊透的質(zhì)量缺陷，止水裝置漏水，局部腐蝕或漆膜脫落；10＃閘門開啟時有抖動振顫的現(xiàn)象。

3.3 其 它

右岸上壩公路及庫區(qū)延伸段缺少安全護(hù)欄；缺少壩下控制斷面流量測驗(yàn)站；缺少綜合管理信息平臺及其配套設(shè)施，各分項(xiàng)系統(tǒng)分別設(shè)立且比較陳舊，硬件設(shè)備已過使用年限。

4 意見和建議

（1）針對右岸滲流異常，建議根據(jù)勘探結(jié)果對連接位置進(jìn)行防滲處理；

（2）對老泄洪閘基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，維修加固混凝土溢流面；進(jìn)一步研究弧形閘門支座的加固方式；對寬度大于0.3mm閘墩裂縫進(jìn)行處理，并對其余裂縫加強(qiáng)監(jiān)測；對啟閉平臺的構(gòu)件進(jìn)行加固處理；對閘門不合格的I類焊縫和整條未焊透的II類焊縫進(jìn)行加固處理，并對機(jī)電設(shè)備進(jìn)行維修改造；

（3）更新改造部分大壩監(jiān)測設(shè)施，如更新壩體測壓管、新建流量測驗(yàn)站等；

（4）在大壩壩頂及壩面增設(shè)集中排水通道，并對壩面局部進(jìn)行處理，對防浪墻進(jìn)行修復(fù)；

（5）對左壩頭上壩公路路基及上、下游公路邊坡進(jìn)行支擋處理。對右岸上壩公路及庫區(qū)延伸段設(shè)置安全護(hù)欄；

（6）進(jìn)一步加強(qiáng)水庫管理能力，在現(xiàn)有的大壩監(jiān)測系統(tǒng)，水雨情測報(bào)系統(tǒng)等系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建設(shè)水庫綜合管理信息平臺及其附屬設(shè)施，完善會商系統(tǒng)。

5 安全鑒定結(jié)論

（1）工程質(zhì)量綜合評價。各建筑物質(zhì)量大部分達(dá)到規(guī)定要求，在運(yùn)行過程中部分暴露出某些質(zhì)量缺陷，但尚不影響工程安全，青山水庫大壩工程質(zhì)量綜合評價定為“優(yōu)良”。

（2）運(yùn)行管理評價。工程管理機(jī)構(gòu)齊全，規(guī)章制度健全，管理設(shè)施較為完善，日常檢查與維修養(yǎng)護(hù)工作到位，監(jiān)測設(shè)施總體上能較好發(fā)揮作用。運(yùn)行管理評定為 “好”。

（3）防洪安全評價。防洪能力滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，防洪安全性評定為 “A”級。

（4）結(jié)構(gòu)安全評價。泄洪閘弧門支座附近閘墩的局部受拉區(qū)的裂縫控制不能完全滿足規(guī)范要求；泄洪閘啟閉平臺部分支承大梁撓度不滿足規(guī)范要求；泄洪閘存在較多裂縫。水庫大壩結(jié)構(gòu)安全性評定為 “B”級。

（5）滲流安全評價。大壩防滲性能總體較好，但主壩防滲墻與泄洪閘導(dǎo)墻間存在滲流異常；老泄洪閘閘基滲透性較大。青山水庫滲流安全性評定為 “B”級。

（6）抗震安全評價。根據(jù)GB 18306—2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，本區(qū)地震動峰值加速度為小于0.05g，相應(yīng)的基本烈度為小于VI度，地震動反應(yīng)譜特征周期0.35 s。本工程可不進(jìn)行抗震復(fù)核［3］。

（7）金屬結(jié)構(gòu)安全評價。泄洪閘弧形工作閘門焊縫經(jīng)檢測存在缺陷，但經(jīng)閘門結(jié)構(gòu)復(fù)核，弧形工作閘門的各項(xiàng)應(yīng)力符合規(guī)范要求，滿足材料許用應(yīng)力要求，閘門結(jié)構(gòu)安全。金屬結(jié)構(gòu)安全性評定為 “A”級。

通過維修加固改造，大壩結(jié)構(gòu)和滲流方面存在的問題可消除。根據(jù) 《水庫大壩安全鑒定辦法》，在2016年前，通過維修加固，消除安全隱患，將結(jié)構(gòu)和滲流B級升為A級的情況下，青山水庫大壩評定為 “一類壩”［1］。

［1］馬以超，余學(xué)彥，郎小燕，等 .浙江省杭州市青山水庫大壩安全鑒定報(bào)告 ［R］.杭州：浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院，2014.

［2］吳文彬，陳亮雄，林時君，等.曾坑水庫大壩安全鑒定分析［J］.廣東水利水電，2011 （1）：49－51，64.

［3］張望偉.東牙溪水庫大壩安全綜合評價與分析 ［J］.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（2）：11－14.