淺析雅普泉水庫大壩安全評價

黃亮亮

（中工武大設(shè)計集團(tuán)有限公司新疆分公司,新疆 烏魯木齊 830011）

1 工程概況

雅普泉水庫于1968 年建成,是一座以防洪、灌溉、供水為主的攔河式水庫。初始庫容為1700 萬m3,后經(jīng)1997 年擴(kuò)建加固設(shè)計庫容達(dá)到2180 萬m3,庫容2447.8 萬m3,再經(jīng)2005 年的除險加固增設(shè)溢洪道和2015 年的震損加固重建放水涵洞,現(xiàn)水庫由大壩、溢洪道和放水涵洞組成。

大壩壩型為土工膜斜墻壩,最大壩高27 m,壩頂寬度12 m,壩頂高程1670 m,上游邊坡1∶3.5,為干砌卵石護(hù)坡,下游邊坡1∶4.0,為堆石護(hù)坡。放水涵洞處樁號為0+000,以西為西壩,西壩樁號0+000~1+573；以東為東壩,東壩樁號0+000~0+777,壩頂長度2350 m。

放水涵洞為鋼筋砼城門洞型結(jié)構(gòu),進(jìn)口底板高程1643 m,洞高3.0 m,寬2.5 m,洞長210.5 m,設(shè)計放水流量36 m3/s,校核流量45 m3/s。

溢洪道位于西壩1+250 處,為開敞式駝峰堰溢洪道,堰頂高程1663.80 m,堰高1 m,堰寬10 m,由弧形閘門開啟控制下泄流量,閘門高4.5 m,設(shè)計洪水時最大下泄111 m3/s,校核洪水時最大下泄193 m3/s。

2 現(xiàn)場安全檢查

（1）大壩壩頂砂礫石路面壩較平整,壩頂無裂縫、無異常變形、局部有植物滋生等現(xiàn)象；（2）大壩上下游坡頂路沿石結(jié)構(gòu)完好,上游坡頂無防浪墻,壩頂無排水設(shè)施；（3）庫水位以上護(hù)坡干砌石干燥、護(hù)坡砌石未發(fā)現(xiàn)缺塊、塌陷、不均勻沉降等情況,砌石排列緊密,無明顯滑動；網(wǎng)格梁整體結(jié)構(gòu)完好,個別網(wǎng)格梁出現(xiàn)攏起、裂縫現(xiàn)象；（4）后壩坡坡面干燥,植被不發(fā)育,平整度較好,未發(fā)現(xiàn)裂縫、滑動、塌坑、雨淋溝、冒水、流土管涌等現(xiàn)象；排水體上表面干燥,排水溝中有清澈積水；（5）雅普泉水庫經(jīng)過多年運行,庫岸穩(wěn)定,庫盤淤積較為嚴(yán)重。

3 安全監(jiān)測資料分析

（1）雅普泉水庫大壩安全監(jiān)測項目較少,不滿足規(guī)范要求；但已布設(shè)的監(jiān)測項目滿足規(guī)范要求,設(shè)備的完好率較高；（2）未建立監(jiān)測數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)；（3）滲透壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失,無法判別大壩的滲流性態(tài),但根據(jù)水庫管理人員講述及兩次現(xiàn)場檢查不同水位壩后滲漏情況,大壩的滲漏量較?。凰畮煸谶\行過程中無異常情況,可認(rèn)為大壩安全性態(tài)基本正常。

4 大壩安全分析評價

4.1 工程質(zhì)量評價

（1）壩體壓實度：壩體壓實度0.87~0.96,平均值0.93,大部分不滿足《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274-2001）有關(guān)填筑標(biāo)準(zhǔn)的要求,但壩體較厚,壩體現(xiàn)狀運行良好,故本次評價壩體質(zhì)量合格；（2）壩體土粘粒含量5.7%~8.9%,不滿足《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》（SL 251-2015）中均質(zhì)壩土料粘粒含量10%~30%的要求；（3）大壩為土工膜斜墻壩,防滲體為兩布一膜,滲透系數(shù)為1×10-11cm/s,滿足《碾壓土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274-2001）斜墻壩滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s的要求；（5）查閱2005 年水庫除險加固時防滲墻的施工資料,防滲墻的工程質(zhì)量滿足要求；雅普泉水庫工程質(zhì)量評價為合格。

4.2 運行管理評價

（1）雅普泉水庫管理站規(guī)章制度比較齊全,責(zé)任明確,均已實施,管理人員職責(zé)明晰；（2）大壩防汛交通與通訊等管理設(shè)施較完善；（3）大壩安全監(jiān)測設(shè)施不完善,無滲漏量觀測,浸潤線監(jiān)測系統(tǒng)未能正常運行,無監(jiān)測資料,觀測資料管理不滿足規(guī)范；（4）管理站制定了調(diào)度規(guī)程與應(yīng)急預(yù)案,并已報批；（5）運行管理單位能夠按照審批的調(diào)度規(guī)程合理調(diào)度運用,并及時掌握大壩安全性態(tài)；（6）大壩養(yǎng)護(hù)修理及時,處于安全和完整的工作狀態(tài)；本工程運行管理綜合評價為較規(guī)范。

4.3 防洪能力復(fù)核

（1）水庫原設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)滿足規(guī)范要求,無需調(diào)整；（2）水文系列延長后,洪峰流量較延長資料前增大,經(jīng)調(diào)洪計算,水庫在設(shè)計洪水、校核洪水狀況下,通過放水涵洞及溢洪道的調(diào)節(jié)可以滿足正常運行要求；（3）水庫洪水調(diào)度運用方式符合水庫的特點,滿足大壩安全運行的要求,無需修訂；（4）大壩現(xiàn)狀壩頂高程及防滲體頂高程滿足規(guī)范要求；大壩防洪安全評價等級為A級。

4.4 滲流安全評價

（1）本次選西壩0+450斷面進(jìn)行大壩滲漏量計算,見圖1。

圖1 西壩0+450計算斷面圖

（2）計算參數(shù)見表1。

表1 西壩0+450斷面壩坡滲流穩(wěn)定計算參數(shù)表

（3）計算結(jié)果：滲流計算采用《滲流分析軟件》（Autobank7.51版）計算,復(fù)合土工膜滲透系數(shù)取1×10-7cm/s,計算結(jié)果見表2。

表2 滲流量計算表

根據(jù)滲流計算結(jié)果可知,水庫在正常運行期間平均單寬滲流量q=0.27 m3/（d·m）。大壩總長2350 m,水庫高水位運行270 天,根據(jù)雅普泉水庫工程的蓄水運行過程可估計出水庫的年總滲流量：

從計算結(jié)果可以看出,雅普泉水庫的年總滲流量W年滲為13.38 萬m3,占水庫總庫容2447.8 萬m3的0.56%；計算滲漏量均小于總庫容的3%,屬于輕微滲漏,不會影響水庫工程效益的發(fā)揮。

4.5 結(jié)構(gòu)安全評價

（1）計算工況；根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274-2001）的規(guī)定,對各工況進(jìn)行計算：1）穩(wěn)定滲流期上下游壩坡；2）水位驟降期的上游壩坡；3）穩(wěn)定滲流期遇地震上下游壩坡。

（2）計算結(jié)果及分析

經(jīng)計算,大壩上下游壩坡在計算工況下均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。計算結(jié)果見圖2~圖4。

圖2 西壩 0+450穩(wěn)定滲流工況計算成果圖

圖3 西壩 0+450水位驟降工況計算成果圖

圖4 西壩 0+450正常水位遇地震工況計算成果圖

（3）大壩安全評價結(jié)論：1）根據(jù)壩頂高程復(fù)核計算結(jié)果,壩頂高程滿足要求；2）根據(jù)計算結(jié)果,大壩在各種荷載組合下,大壩壩坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

4.6 抗震結(jié)構(gòu)安全復(fù)核

（1）根據(jù)2015 年國家出版的1/400 萬《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2015）,本次復(fù)核該區(qū)域地震動峰值加速度0.15 g,對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度,工程抗震設(shè)防烈度符合現(xiàn)行規(guī)范要求；（2）根據(jù)初判及復(fù)判結(jié)果,壩體及壩基均不發(fā)生地震液化；（3）大壩抗震穩(wěn)定計算結(jié)果均滿足《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SL 274-2001）規(guī)范的要求；雅普泉水庫抗震安全評價為A級。

4.7 金屬結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)備安全評價

雅普泉水庫的金屬結(jié)構(gòu)均為各次水庫除險加固時建設(shè),放水涵洞事故閘門存在嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象。（1）放水涵洞工作閘門及事故閘門的啟閉機(jī)布置合理,有備用電源；制造與安裝符合規(guī)范要求；閘門結(jié)構(gòu)安全滿足要求；放水涵洞工作閘門與事故閘門銹蝕較為嚴(yán)重,閘門滾輪不轉(zhuǎn)動；（2）溢洪道工作閘門結(jié)構(gòu)滿足要求；閘門面板、起吊鋼絲繩、底部止水螺栓均存在銹蝕情況；（3）壩后節(jié)制分水閘工作閘啟閉機(jī)運行正常,1臺電動機(jī)出現(xiàn)故障,螺桿存在銹蝕；未設(shè)置電路保護(hù)、開度指示裝置、儀表顯示裝置；雅普泉水庫金屬結(jié)構(gòu)安全,評定為B級。

5 工程存在的問題

（1）水庫庫盤淤積,影響水庫的調(diào)蓄能力及工程效益；（2）安全監(jiān)測無水平位移、垂直位移監(jiān)測系統(tǒng)；無砼防滲墻應(yīng)變、沉降、滲漏量、溫度等監(jiān)測項目；（3）放水涵洞閘門銹蝕嚴(yán)重；放水涵洞事故閘門面板及主次梁銹蝕情況較為嚴(yán)重,表層防銹材料脫落；閘門滾輪不轉(zhuǎn)動；（4）溢洪道進(jìn)口段局部邊墻砼表面出現(xiàn)銹斑,右側(cè)邊墻有砼脫落、露筋、裂縫現(xiàn)象；未發(fā)現(xiàn)有不均勻沉降變形。

6 對運行管理的意見和建議

（1）水庫庫盤存在淤積情況,需定期清淤；（2）放水涵洞水庫空庫時,工作人員應(yīng)對放水涵洞洞內(nèi)閘門銹蝕、止水、門槽等情況進(jìn)行排查,詳細(xì)記錄；（3）定期對溢洪道工作閘門啟閉調(diào)試運行,確保出現(xiàn)洪水時閘門可以正常啟閉；（5）監(jiān)測、觀測設(shè)施對未投入使用的設(shè)備加緊投入使用,完善大壩安全監(jiān)測、觀測設(shè)施的數(shù)據(jù)整理與存檔；（6）加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn),進(jìn)一步完善管理制度；加強(qiáng)大壩巡視,定期對放水涵洞、溢洪道進(jìn)行沖沙、清淤。