江源水電站主要構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)安全復(fù)核評(píng)價(jià)

劉光龍

(贛州市天鷹水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司,江西 贛州 341000)

小水電數(shù)量多、老舊電站多、安全風(fēng)險(xiǎn)高，我國(guó)現(xiàn)有各類水電站9.8萬(wàn)座，其中95%為小水電，自21世紀(jì)初，水利部開展了大規(guī)模的電站除險(xiǎn)加固工作，有效保障了電站的安全[1- 3]。但截至目前，仍然還有大量的病險(xiǎn)電站，為筑牢小水電安全根基，對(duì)小水電進(jìn)行安全鑒定，并對(duì)二、三類壩的水電站進(jìn)行除險(xiǎn)加固，建設(shè)水雨情監(jiān)測(cè)和大壩監(jiān)控設(shè)施等是十分有必要的[4]。為消除小水電安全隱患，充分發(fā)揮水電站效益，實(shí)現(xiàn)水電站安全與效益的雙提升，定期開展安全隱患排查、設(shè)備檢修與維護(hù)，實(shí)時(shí)掌握大壩與庫(kù)區(qū)安全狀況，為防御極端天氣和次生災(zāi)害做足準(zhǔn)備，在全面排查基礎(chǔ)上，對(duì)電站安全隱患、設(shè)備運(yùn)行、防洪能力、應(yīng)急處置等進(jìn)行檢查和評(píng)價(jià)[5- 6]。

1 工程概況

1.1 電站基本情況

江源水電站位于江西省會(huì)昌縣清溪鄉(xiāng)，地處贛江上游貢江水系湘江一級(jí)支流石壩河。水庫(kù)正常蓄水位402.50m，設(shè)計(jì)洪水位404.98m(P=5%)，水庫(kù)總庫(kù)容88萬(wàn)m3，是一座以發(fā)電為主的小(2)型水利工程，裝機(jī)容量為1260kW，多年平均發(fā)電量為482萬(wàn)kW·h。工程于2002年7月興建，2007年1月建成并下閘蓄水。電站樞紐主要由C15細(xì)石混凝土砌塊石拱壩、發(fā)電引水隧洞及壓力管道、發(fā)電廠房及開關(guān)站等建(構(gòu))筑物組成，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物級(jí)別為5級(jí)。

1.2 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)大壩。為C15細(xì)石混凝土砌塊石拱壩，最大壩高28.4m，壩頂高程405.50m，防浪墻頂高程406.50m，壩頂寬度2.8m，壩頂弧長(zhǎng)96.25m，壩頂弦長(zhǎng)(下游)82.11m，外半徑61m。上游壩坡垂直，采用C20混凝土防滲面板。下游壩坡坡比1∶0.3，采用水泥砂漿勾縫。

(2)溢洪道。位于大壩中間，為開敞式WES實(shí)用堰，反弧半徑4m，進(jìn)口高程402.50m，凈寬45m，全長(zhǎng)7.4m。溢洪道全段底板和邊墻為混凝土襯砌。消能為挑流消能，下游接河床。

(3)發(fā)電引水系統(tǒng)。進(jìn)水口為閘門井，閘門尺寸寬×高為2.0m×2.0m，啟閉設(shè)備為30/15t螺桿啟閉機(jī)。隧洞內(nèi)徑為1.5m，混凝土襯砌，襯砌厚度為0.25m，進(jìn)口高程為385.50m，出口高程為383.29m，隧洞長(zhǎng)380m。隧洞后通過鎮(zhèn)墩接壓力鋼管，長(zhǎng)170m，內(nèi)徑1m，壁厚0.01m，進(jìn)口高程為383.29m，出口高程為309.00m。壓力鋼管鎮(zhèn)墩3個(gè)，支墩12個(gè)，均為C15混凝土結(jié)構(gòu)。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查與評(píng)估

2.1 現(xiàn)場(chǎng)檢查

(1)大壩。壩頂表面混凝土未發(fā)現(xiàn)裂縫和脫落現(xiàn)象；上游壩面坡面平整，防滲面板未有裂縫和脫落現(xiàn)象；下游壩面表面未發(fā)現(xiàn)異常情況；兩岸壩肩邊坡未發(fā)現(xiàn)明顯滲漏現(xiàn)象。

(2)溢流壩。溢流壩堰面較平整，未見裂縫、混凝土剝蝕、脫落等現(xiàn)象，兩側(cè)導(dǎo)水墻表面混凝土未發(fā)現(xiàn)脫落、坍塌及變形等現(xiàn)象；溢流壩出口采用挑流消能，下游河道基巖裸露，巖石強(qiáng)度高，抗沖刷性好，未見河道邊坡失穩(wěn)，也未見沖刷。

(3)發(fā)電引水系統(tǒng)。引水隧洞從大壩上游左岸山體中通過，進(jìn)口洞臉邊坡為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，邊坡基本穩(wěn)定，隧洞全段采用了混凝土襯砌，襯砌質(zhì)量較好，未發(fā)現(xiàn)裂縫、漏水現(xiàn)象；隧洞進(jìn)口混凝土啟閉排架及手電兩用螺桿啟閉機(jī)?；炷僚偶芪匆娏芽p、露筋、蜂窩麻面等現(xiàn)象，外觀質(zhì)量較好。閘門及手電兩用螺桿啟閉機(jī)存在銹蝕，運(yùn)行基本正常；隧洞出口接壓力鋼管，接口處未見漏水現(xiàn)象；壓力鋼管存在銹蝕現(xiàn)象，鎮(zhèn)、支墩為混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為基巖，基礎(chǔ)穩(wěn)定，未見變形、沉陷現(xiàn)象。

(4)近壩岸坡。大壩兩側(cè)未見山體塌滑和不良地質(zhì)現(xiàn)象，近壩岸坡基本穩(wěn)定。

(5)安全檢測(cè)。本次安全鑒定對(duì)壓力管道及大壩防滲面板等部位混凝土進(jìn)行了檢測(cè)，其檢測(cè)結(jié)果均為合格。

(6)管理設(shè)施。水電站管理單位有防汛物資，能滿足電站水庫(kù)日常管理和防汛搶險(xiǎn)需要。

2.2 工程質(zhì)量評(píng)估

(1)大壩。壩基巖性為花崗巖，呈弱風(fēng)化狀，為完整-較完整巖體，巖石承載力高，河床段壩基及兩岸壩肩壩基清基較徹底；下游沖刷坑基巖巖性為弱風(fēng)化巖體，抗沖刷能力較強(qiáng)，河床壩基及兩岸壩肩巖體抗滑穩(wěn)定性總體較好，建壩以來壩體未發(fā)現(xiàn)較明顯的位移，大壩壩基基本穩(wěn)定。2004年對(duì)壩基進(jìn)行防滲帷幕灌漿和固結(jié)灌漿處理。帷幕灌漿巖體單位透水率q<3Lu，固結(jié)灌漿巖體單位透水率q<5Lu。壩腳及壩肩未發(fā)現(xiàn)壩基滲漏與繞壩滲漏現(xiàn)象。壩體整體砌筑較密實(shí)，并采用分層充填灌漿加固，勘察期間大壩壩體未發(fā)現(xiàn)明顯位移。溢流壩位于大壩中部，壩體砌筑密實(shí)，溢流面及兩側(cè)導(dǎo)墻混凝土較光滑，堰面無(wú)裂縫沖刷等現(xiàn)象，基于此，初步認(rèn)定施工質(zhì)量滿足要求。

(2)發(fā)電引水系統(tǒng)。由進(jìn)水口、隧洞、壓力鋼管組成。發(fā)電引水隧洞圍巖為燕山期入侵的中-粗中粒黑云母花崗巖，呈弱-微風(fēng)化，圍巖類別屬于Ⅱ類。隧洞全段采用混凝土襯砌，并回填灌漿。根據(jù)驗(yàn)收資料襯砌混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，質(zhì)量合格。隧洞進(jìn)水口閘門混凝土排架，未見裂縫、露筋、蜂窩麻面等現(xiàn)象，外觀質(zhì)量較好。壓力鋼管混凝土鎮(zhèn)、支墩基礎(chǔ)坐落于基巖上，外觀質(zhì)量較好，未發(fā)現(xiàn)沉陷、變形現(xiàn)象。

(3)近壩岸坡。大壩兩側(cè)未見山體塌滑和不良地質(zhì)現(xiàn)象，近壩岸坡基本穩(wěn)定。該水電站工程質(zhì)量綜合評(píng)定為合格。

3 結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

3.1 滲流安全

大壩壩基帷幕灌漿巖體單位透水率q<3Lu，大壩不存在接觸滲漏和繞壩滲漏問題，運(yùn)行至今未發(fā)現(xiàn)有異常滲流現(xiàn)象。大壩壩體細(xì)砌石呈灰黃色、灰白色，干燥，由塊石、水泥砂漿組成，大壩砌筑較密實(shí)，并在砌筑時(shí)采用壩體分層充填灌漿，壩體砌筑質(zhì)量較好；上游面設(shè)有厚0.6m的混凝土面板，面板無(wú)裂縫，質(zhì)量較好。現(xiàn)場(chǎng)檢查未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象、壩體、壩基及2個(gè)壩肩未發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象。隧洞、隧洞出口及與壓力鋼管接觸位置均未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象。綜上，該水電站滲流安全評(píng)為A級(jí)。

3.2 結(jié)構(gòu)安全

大壩近壩岸坡植被茂密，庫(kù)岸坡不陡，基巖出露高，庫(kù)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大的滑坡坍塌體，未發(fā)現(xiàn)滑坡不良地質(zhì)現(xiàn)象。岸坡穩(wěn)定。2002—2007年工程建設(shè)時(shí)大壩上游面設(shè)置了厚0.6m的C20混凝土防滲面板，伸入基巖0.8m。2004年對(duì)壩基進(jìn)行防滲帷幕灌漿和固結(jié)灌漿處理。帷幕灌漿巖體單位透水率q<3Lu，固結(jié)灌漿巖體單位透水率q<5Lu。壩腳及壩肩未發(fā)現(xiàn)壩基滲漏與繞壩滲漏現(xiàn)象。大壩為混凝土細(xì)骨料砌塊石單曲拱壩。經(jīng)復(fù)核，大壩在各種工況下，大壩的壩體應(yīng)力小于規(guī)范允許值，拱座抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求；溢流壩能滿足洪水安全下泄要求。隧洞圍巖為黑云母花崗巖，呈弱-微風(fēng)化狀，圍巖基本穩(wěn)定。隧洞全段采用混凝土襯砌，未見裂縫、露筋、蜂窩麻面等現(xiàn)象。壓力鋼管鎮(zhèn)墩為混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為花崗巖。鎮(zhèn)墩外觀質(zhì)量較好，未見滑移、沉陷現(xiàn)象。隧洞進(jìn)水口閘門混凝土排架，未見裂縫、露筋、蜂窩麻面等現(xiàn)象。綜上，該水電站結(jié)構(gòu)安全性評(píng)為A級(jí)。

3.3 防洪能力復(fù)核

根據(jù)GB 50201—2014《防洪標(biāo)準(zhǔn)》及SL 252—2017《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，本次復(fù)核設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用20a一遇(P=5%)，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100a一遇(P=1%)。經(jīng)計(jì)算，20a一遇設(shè)計(jì)洪峰流量為343m3/s，100a一遇校核洪峰流量為510m3/s。設(shè)計(jì)洪水位404.98m(P=5%)，相應(yīng)下泄流量為343m3/s；校核洪水位405.50m(P=1%)，相應(yīng)下泄流量為510m3/s，表明水庫(kù)溢流壩泄流能力能滿足安全泄量的要求，同時(shí)大壩非溢流段壩頂高程滿足規(guī)范要求的抗洪高度。綜上，該水電站大壩防洪安全性評(píng)為A級(jí)。

3.4 抗震與金屬結(jié)構(gòu)安全

根據(jù)GB 18306—2015《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，本工程區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度0.10g，反應(yīng)譜特征周期0.35s，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度，經(jīng)復(fù)核，抗震安全滿足相關(guān)規(guī)范要求。綜上，大壩抗震安全性評(píng)為A級(jí)。

大壩壩內(nèi)埋設(shè)放空鋼管，出口由閘閥控制，閘閥存在銹蝕漏水現(xiàn)象。發(fā)電引水隧洞進(jìn)水口鑄鐵閘門，未見變形，手電兩用螺桿啟閉機(jī)運(yùn)行正常。壓力鋼管存在銹蝕現(xiàn)象(本次安全鑒定檢測(cè)結(jié)果：壓力鋼管厚9.93mm)。該水電站金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)定等級(jí)為B級(jí)。

3.5 安全綜合評(píng)價(jià)及建議

根據(jù)SL 258—2017《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》12.0.3條規(guī)定大壩安全分類標(biāo)準(zhǔn)，江源水電站大壩屬“二類壩”。工程存在的主要問題為：大壩壩頂無(wú)安全防護(hù)設(shè)施；進(jìn)庫(kù)及公路路況較差；水庫(kù)無(wú)水、雨情自動(dòng)觀測(cè)設(shè)施，大壩無(wú)安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。建議增設(shè)壩頂安全防護(hù)設(shè)施；修善進(jìn)庫(kù)及上壩公路；增設(shè)水庫(kù)水、雨情自動(dòng)觀測(cè)設(shè)施和大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施；按水利工程標(biāo)準(zhǔn)化的管理要求，進(jìn)行巡查、檢查和科學(xué)調(diào)度，確保水電站安全運(yùn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

江源水電站運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，通過現(xiàn)場(chǎng)檢查的方式對(duì)電站安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)主要構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要構(gòu)筑物未見明顯變形、裂縫等現(xiàn)象，滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行要求。同時(shí)經(jīng)安全評(píng)價(jià)認(rèn)定，其滲流、結(jié)構(gòu)安全及大壩抗震、防洪安全均為A級(jí)，金屬結(jié)構(gòu)安全為B級(jí)，表明電站運(yùn)行狀態(tài)良好。下一步，應(yīng)繼續(xù)重視巡視巡查、加強(qiáng)監(jiān)測(cè)分析、規(guī)范運(yùn)行管理工作，持續(xù)推進(jìn)各構(gòu)筑物安全生產(chǎn)能力建設(shè)，確保電站安全高效運(yùn)行。