彰武縣長(zhǎng)坨子水庫(kù)大壩安全鑒定分析

胡 偉

(彰武縣水利事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 彰武 123200)

1 工程概況

長(zhǎng)坨子水庫(kù)位于彰武縣北部的興隆山鎮(zhèn)長(zhǎng)坨子村，水庫(kù)位于養(yǎng)息牧河支流東地河上游，長(zhǎng)坨子水庫(kù)是小(1)型水庫(kù)。長(zhǎng)坨子水庫(kù)于1976年竣工并投入生產(chǎn)運(yùn)行，1993年修建第一溢洪道，2000年修建了第二溢洪道。2012年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)。主要為加高培厚土壩，修建厚0.3m、高0.7m，長(zhǎng)1920m的防浪墻，上游坡新建混凝土面板護(hù)坡，新建長(zhǎng)260m、高1.5m、寬1.5m，內(nèi)坡1：1，外坡1：1.5的排水棱體；壩頂鋪設(shè)長(zhǎng)1920m的砂石路面，下游壩肩安裝路緣石，下游鋪設(shè)草皮護(hù)坡。翻建了主壩、副壩兩個(gè)輸水洞，更換輸水洞閘門(mén)及啟閉機(jī)。重建了第一溢洪道，維修了第二溢洪道。除險(xiǎn)加固后，水庫(kù)總庫(kù)容141.47×104m3，其中死庫(kù)容為32.24×104m3，興利庫(kù)容109.23×104m3，防洪庫(kù)容49.80×104m3。

長(zhǎng)坨子水庫(kù)是一座以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)魚(yú)、旅游等綜合利用的小(1)型水庫(kù)，有效灌溉面積130hm2，養(yǎng)魚(yú)水面83hm2，可保護(hù)下游333hm2耕地和縣城內(nèi)5萬(wàn)人口生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

長(zhǎng)坨子水庫(kù)庫(kù)區(qū)位于彰武縣北部沙化漫崗區(qū)，區(qū)域大地構(gòu)造位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)燕山臺(tái)褶帶東部，水庫(kù)區(qū)范圍未見(jiàn)有大的構(gòu)造發(fā)育。水庫(kù)及壩址區(qū)地層簡(jiǎn)單，無(wú)不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，區(qū)域穩(wěn)定良好。

根據(jù)勘察鉆孔揭露及工程地質(zhì)測(cè)繪，工程區(qū)壩基巖性主要為第四系沖洪積(Q4al+pl)粉砂，該層分布連續(xù)，最大揭露厚度12.3m。

本區(qū)出露地層主要為第四系沖洪積物：砂土黏質(zhì)砂土。

對(duì)該工程區(qū)影響較大的區(qū)域斷裂構(gòu)造主要為凌源—北票—沙河巖石圈斷裂、哈爾套錦州斷裂帶、大巴—瓦子峪—后三角山韌性斷層帶。

3 工程質(zhì)量評(píng)價(jià)

長(zhǎng)坨子水庫(kù)于2012年竣工驗(yàn)收，大壩護(hù)坡為混凝土面板護(hù)坡，設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，本次安全鑒定采用回彈儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得數(shù)值見(jiàn)表1。

表1 大壩監(jiān)測(cè)成果表

經(jīng)計(jì)算大壩混凝土護(hù)坡強(qiáng)度為20.95 MPa，檢測(cè)護(hù)坡混凝土強(qiáng)度高于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度滿足要求。

大壩壩頂為混凝土路面，有裂痕。迎水面混凝土澆筑面板。排水棱體為干砌塊石結(jié)構(gòu)，頂部砂漿罩面部分破碎、缺失，局部開(kāi)裂。排水棱體部分干砌塊石脫落、松動(dòng)變形。排水體下游側(cè)存在多處明顯滲流區(qū)。副壩上游坡混凝土面板破壞嚴(yán)重，已不能保護(hù)壩體主體。背水坡副壩排水體底腳有滲水現(xiàn)象，排水棱體部分塊石脫落。

根據(jù)《導(dǎo)則》規(guī)定，工程質(zhì)量基本滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，運(yùn)行中暴露嚴(yán)重質(zhì)量缺陷和問(wèn)題，嚴(yán)重影響工程安全運(yùn)行，評(píng)定長(zhǎng)坨子水庫(kù)大壩工程質(zhì)量為“不合格”。

溢洪道混凝土設(shè)計(jì)均為C25。本次安全鑒定采用回彈儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得數(shù)值見(jiàn)表2。

表2 第一溢洪道監(jiān)測(cè)成果表

經(jīng)計(jì)算第一溢洪道閘墩混凝土強(qiáng)度為42.75 MPa，為原設(shè)計(jì)強(qiáng)度171%，邊墻混凝土強(qiáng)度為36.2MPa，為原設(shè)計(jì)強(qiáng)度145%，檢測(cè)混凝土強(qiáng)度高于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度滿足要求。

表3 第二溢洪道監(jiān)測(cè)成果表

經(jīng)計(jì)算第二溢洪道閘墩混凝土強(qiáng)度為30.25MPa，為原設(shè)計(jì)強(qiáng)度121%，邊墻混凝土強(qiáng)度為30.03MPa，為原設(shè)計(jì)強(qiáng)度120%，檢測(cè)混凝土強(qiáng)度高于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度滿足要求。

溢洪道進(jìn)口段、閘室段部分混凝土粗骨料外露、出口消能段底部無(wú)防沖池，啟閉平臺(tái)局部混凝土裂縫。其中溢洪道末端消力池?zé)o防沖設(shè)施，已沖刷出坑洼情況。

根據(jù)《導(dǎo)則》規(guī)定，工程質(zhì)量基本滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，運(yùn)行中暴露局部質(zhì)量缺陷和問(wèn)題，已經(jīng)影響正常泄洪，因此，評(píng)定長(zhǎng)坨子水庫(kù)溢洪道工程質(zhì)量為“基本合格”。

輸水洞設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C20，本次安全鑒定采用回彈儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得數(shù)值見(jiàn)表4。

表4 輸水洞監(jiān)測(cè)成果表

經(jīng)計(jì)算輸水洞混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度為52.4 MPa，為原設(shè)計(jì)強(qiáng)度262%，檢測(cè)混凝土強(qiáng)度高于原設(shè)計(jì)強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度滿足要求。

主、西兩側(cè)輸水洞，出口結(jié)構(gòu)有凍融破損現(xiàn)象，啟閉機(jī)、閘門(mén)銹蝕，評(píng)定長(zhǎng)坨子水庫(kù)輸水洞工程質(zhì)量為“基本合格”。

長(zhǎng)坨子水庫(kù)工程質(zhì)量基本滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，運(yùn)行中暴露大部分質(zhì)量缺陷，已經(jīng)嚴(yán)重影響工程安全，長(zhǎng)坨子水庫(kù)總體工程質(zhì)量評(píng)價(jià)評(píng)為“不合格”[1-2]。

4 運(yùn)行管理評(píng)價(jià)

水庫(kù)由興隆山鎮(zhèn)水利站負(fù)責(zé)日常管理，管理部門(mén)制定相關(guān)規(guī)章制度、管理章程和調(diào)度方案，主要包括大壩及建筑物安全檢查制度、值班制度、巡查制度等。2012年長(zhǎng)坨子水庫(kù)除險(xiǎn)加固后，已運(yùn)行近10年，正常情況下，由水庫(kù)管理人員每周進(jìn)行一次巡視檢查。在每年的汛前汛后、用水期前后等，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行全面或?qū)ｉT(mén)的巡視檢查。

綜合以上分析，根據(jù)《導(dǎo)則》，長(zhǎng)坨子水庫(kù)運(yùn)行管理評(píng)價(jià)為較規(guī)范。

5 防洪能力復(fù)核

長(zhǎng)坨子水庫(kù)位于彰武縣興隆山鄉(xiāng)長(zhǎng)坨子村，內(nèi)蒙古科爾沁沙漠前緣，養(yǎng)息牧河左側(cè)一級(jí)支流地河上。水庫(kù)壩址以上區(qū)間流域面積28km2，壩址以上區(qū)間河長(zhǎng)8.7km，河道平均比降2.44‰。水庫(kù)位于科爾沁沙漠前沿，流域內(nèi)大部分是沙丘，根據(jù)實(shí)際勘測(cè)洪水產(chǎn)流面積為12.5Km2，該水庫(kù)所在的水文分區(qū)為Ⅱ區(qū)。

復(fù)核后，溢洪道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)最大泄量為82.91m3/s，校核標(biāo)準(zhǔn)最大泄量為120.05m3/s。經(jīng)復(fù)核，校核洪水時(shí)溢洪道陡坡邊墻高于洪水位加超高，溢洪道滿足最大下泄流量要求。壩頂高程滿足現(xiàn)行相關(guān)要求。

長(zhǎng)坨子水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)及大壩抗洪能力滿足近期非常運(yùn)用洪水標(biāo)準(zhǔn)要求，且洪水能夠安全下泄，長(zhǎng)坨子水庫(kù)大壩防洪安全性評(píng)為A級(jí)。

6 滲流安全評(píng)價(jià)

水庫(kù)大壩壩體排水體下游側(cè)存在多處明顯清水滲流區(qū)，壩體壩基滲漏量較大，雖未見(jiàn)滲漏破壞現(xiàn)象和滲透變形，但存在滲透量和滲透位置不穩(wěn)定情況，因現(xiàn)場(chǎng)檢查時(shí)，庫(kù)水位較低，壩面只有少量滲水，但具水庫(kù)管理員簡(jiǎn)述，庫(kù)區(qū)高水位時(shí)，滲流量和位置變化很大，存在巨大風(fēng)險(xiǎn)；副壩壩體背水坡存在大面積鹽漬線，并有塌陷現(xiàn)象，距離壩腳垂直高度約1.5m。

副壩壩體因無(wú)排水設(shè)施，滲透出逸點(diǎn)高出地面，壩體滲透不滿足要求，主壩壩體有排水棱體，滲透滿足穩(wěn)定要求，但坡腳局部存在異常管涌現(xiàn)象。

庫(kù)區(qū)兩側(cè)為較為平坦的耕地，水庫(kù)岸坡以5°-20°的緩的土質(zhì)岸坡為主，沒(méi)有大的斷裂構(gòu)造帶通過(guò)庫(kù)區(qū)；故不存在產(chǎn)生繞壩滲漏的問(wèn)題，水庫(kù)蓄水條件較好。

主壩壩體的排水棱體為干砌塊石結(jié)構(gòu)，頂部砂漿罩面部分破碎、缺失，局部開(kāi)裂。部分干砌塊石局部脫落、松動(dòng)變形。排水棱體部分塊石脫落。

大壩壩體排水設(shè)施發(fā)生損壞，副壩壩體無(wú)排水設(shè)施，滲透出逸點(diǎn)高出地面，主壩坡腳存在管涌現(xiàn)象，不滿足規(guī)范要求。根據(jù)《導(dǎo)則》規(guī)定，大壩滲流安全評(píng)為C級(jí)。

7 結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

土壩在計(jì)算的，得出抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，均在規(guī)范規(guī)定的容許值之內(nèi)，滿足規(guī)范相關(guān)要求。庫(kù)岸未發(fā)現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。溢洪道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定滿足要求。

土壩及閘室整體穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)存在不同程度破損，根據(jù)《導(dǎo)則》，認(rèn)為大壩結(jié)構(gòu)基本安全，評(píng)為B級(jí)。

8 抗震安全評(píng)價(jià)

按相關(guān)規(guī)范規(guī)定，本次評(píng)價(jià)對(duì)土壩上下游坡不進(jìn)行抗震穩(wěn)定的計(jì)算。

9 金屬結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

溢洪道設(shè)6扇3×2m平面鋼閘門(mén)，2019年維修養(yǎng)護(hù)進(jìn)行全部更換，并通過(guò)驗(yàn)收；滿足規(guī)范要求。

東、西輸水洞金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度滿足規(guī)范要求，但啟閉機(jī)有局部銹蝕，但運(yùn)行狀況良好。評(píng)為B級(jí)。

10 大壩安全綜合評(píng)價(jià)

在現(xiàn)場(chǎng)安全檢查的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)坨子水庫(kù)各專項(xiàng)復(fù)核，并結(jié)合水庫(kù)質(zhì)量與土壩運(yùn)行管理評(píng)價(jià)的結(jié)論，本次安全評(píng)價(jià)將長(zhǎng)坨子水庫(kù)大壩鑒定為“三類壩”。

11 建 議

長(zhǎng)坨子水庫(kù)大壩鑒定為三類壩，應(yīng)安排資金盡快進(jìn)行除險(xiǎn)加固，建議除險(xiǎn)加固的主要措施如下：

11.1 大壩

1)拆除重建副壩防浪墻，維修主壩防浪墻。

2)副壩壩頂建議延長(zhǎng)，形成封閉庫(kù)區(qū)。

3)維修主壩排水棱體，副壩增設(shè)排水棱體。

4)副壩迎水坡混凝土面板拆除重建或采用其他護(hù)坡形式，主壩維修上游坡面板。

5)副壩路面鋪碎石硬化。

11.2 溢洪道

1)溢洪道維修，出口段消力池設(shè)置防沖設(shè)施。

2)輸水洞

3)維修或重建主、西兩輸水洞。

11.3 運(yùn)行管理

1)增設(shè)必要的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，滿足水庫(kù)運(yùn)行日常管理的需要；

2)制訂調(diào)度規(guī)程，并形成正式書(shū)面文件，報(bào)上級(jí)主管部門(mén)審批。