腰堡水庫大壩安全評價

張云

(遼寧省水利學會，沈陽110003)

1 工程概況

腰堡水庫位于渾河左側(cè)一級支流社河的上游，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電、養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的水利樞紐工程。水庫以上集水面積139 km2，水庫總庫容2 125萬m3。工程等級為Ⅲ等，主要建筑物為3級。水庫洪水標準為50 a一遇洪水設(shè)計，500 a一遇洪水校核。水庫采用多年調(diào)節(jié)，設(shè)計保證率為75%，調(diào)節(jié)系數(shù)為0.75。腰堡水庫1958年開工修建，1976年復建，1979年竣工。

樞紐工程包括攔河壩，溢洪洞，輸水洞等。攔河壩為黏土心墻土石壩，壩頂高程122.0 m，壩頂寬6.0 m，壩高24 m，黏土心墻頂高程120.9 m，心墻頂寬2.0 m。防浪墻為漿砌石結(jié)構(gòu)并與黏土心墻相接，墻頂高程123.0 m。在高程110.0 m處設(shè)戧臺，前壩坡坡比為1∶1.7、1∶2.5，后壩坡坡比為1∶1.5、1∶2.0。

溢洪道位于大壩左端，為開敞式正堰溢洪道，全長174.0 m，堰型為實用堰，堰頂高程111.0 m，凈寬24.0 m，設(shè)3孔6.4 m×8.0 m的弧形鋼閘門，正常水位117.0 m，閘門擋水深6 m。

輸水洞形式為壩下埋管，總長124.1 m，斷面為1.2 m×1.2 m的混凝土方涵，進口底高程102.0 m，設(shè)1.4 m×1.36 m平板鋼閘門。

2 工程質(zhì)量評價

2.1 大壩工程質(zhì)量評價

腰堡水庫大壩為黏土心墻土石壩，心墻設(shè)計干密度為1.65 t/m3。根據(jù)施工記錄，達到或超過此項指標的占99%，說明心墻填筑質(zhì)量較好。施工后大壩未出現(xiàn)滑坡與滲漏，沙殼填筑采用注水夯實，夯實度未設(shè)指標衡量，沉陷較快，施工后即出現(xiàn)壩頂裂縫，致使防浪墻向庫內(nèi)傾斜，沙殼與堆石間無反濾層，留下隱患。大壩護坡石砌筑質(zhì)量差，迎水坡107～112 m間護坡石全部脫落，后壩坡護坡面高低不平，互相交錯，對工程安全十分不利。

2.2 溢洪道工程質(zhì)量評價

根據(jù)施工記錄，溢洪道混凝土標號為C15，澆筑合格率75%，施工中曾出現(xiàn)蜂窩狗洞，在現(xiàn)場進行了處理，但堰下右邊墻集中漏水未處理。根據(jù)現(xiàn)場檢測，溢洪道堰體控制段邊墻、閘墩、堰體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土密實，但邊墻、墩、堰面發(fā)生輕度剝蝕，深度為0.5～1.0 cm。陡坡段兩側(cè)邊墻表面普遍剝蝕，剝蝕面積占總面積的60%，剝蝕深度達2～3 cm;底板表面普遍剝蝕，剝蝕面積達90%，深度2～3 cm;施工縫達3～4 cm。挑坎已經(jīng)淘空，淘空長度為0.5～1.0 m。溢洪道下游沖坑右側(cè)防護堤沖毀，泄放的洪水回淘壩腳，危及大壩安全。

2.3 輸水洞工程質(zhì)量評價

輸水洞為斷面1.2 m×1.2 m的方洞，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式。由于施工后沒有即時回填，洞頂出現(xiàn)5條裂縫，用環(huán)氧樹脂麻袋進行了加固補修，工程竣工后運用正常，可以滿足運行要求。

綜上，腰堡水庫主體工程存在嚴重隱患，工程質(zhì)量評價為不合格。

3 大壩運行管理評價

腰堡水庫管理所隸屬撫順縣水務(wù)局，為全民所有制事業(yè)單位，實行企業(yè)化管理，經(jīng)濟上自負盈虧。管理所現(xiàn)有在崗職工18人，其中管理干部4人。根據(jù)《水法》、《水庫大壩安全管理條例》、《水庫工程管理通則》和《防洪法》，管理所建立了“所長崗位負責制”，“工程技術(shù)人員崗位負責制”、“水庫工程防汛值班制度”、“工程巡視檢查制度”以及“工程養(yǎng)護維修制度”等一系列規(guī)章制度。根據(jù)《中華人民共和國防洪法》及相關(guān)法規(guī)條例，腰堡水庫編制了防洪應(yīng)急預案。水庫洪水預報和水量調(diào)度等均嚴格執(zhí)行撫順市防汛指揮部批復的《腰堡水庫控制運行計劃》。管理所能夠?qū)Υ髩芜M行維修養(yǎng)護、保養(yǎng)，但由于資金等原因，維修不及時、不徹底。水庫無水文觀測設(shè)備及水情測報系統(tǒng)，無大壩監(jiān)測設(shè)施，但能夠組織人員進行巡壩檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。綜上，大壩處于可運行狀態(tài)，大壩運行管理評價較好。

4 防洪標準復核

4.1 設(shè)計洪水復核

社河流域呈帶狀分布，河道坡度較大，洪水暴漲暴落，一次暴雨多集中在2～3 d內(nèi)，一次洪水歷時為3 d，主要洪量集中在24 h之內(nèi)，洪水過程與暴雨過程比較密切。

腰堡水庫復建擴大初設(shè)階段，設(shè)計洪水計算采用1975年“遼寧省水文手冊”進行計算。本次洪水復核，采用1998年“遼寧省中小河流(無資料地區(qū))設(shè)計暴雨洪水計算法”進行。與原設(shè)計成果比較，1000 a一遇洪峰流量本次比原設(shè)計大11.1%，3 d洪量比原設(shè)計大18.0%，5000 a一遇洪峰流量本次比原設(shè)計大13.4%，3 d洪量比原設(shè)計大20.3%。

與鄰近流域有資料測站的洪水成果對比分析表明，本次復核洪峰洪量與原設(shè)計成果非常接近，與鄰近有資料測站的設(shè)計洪峰，按面積比2/3次方折算到腰堡水庫的洪峰流量也基本一致，說明洪水成果是可靠的。

4.2 水庫規(guī)模復核

原設(shè)計水庫標準為50 a一遇洪水設(shè)計，500 a一遇洪水校核。本次復核，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252－2000)和《防洪標準》(GB50201－94)的規(guī)定，工程等別為Ⅲ等，工程規(guī)模為中型，其設(shè)計洪水采用50 a一遇洪水，校核標準采用1000 a一遇洪水。

經(jīng)水庫調(diào)洪演算，腰堡水庫50 a一遇設(shè)計洪水位118.22 m，高出原設(shè)計水位0.62 m;1000 a一遇洪水最高水位121.71 m，低于壩頂0.29 m，高于原設(shè)計保壩洪水位0.21 m; 500 a一遇洪水位120.98 m，高于原校核洪水位1.48 m。

原設(shè)計壩頂高程122.0 m，防浪墻實測頂高程122.70 m。本次復核，防浪墻頂高程122.74 m，高于原防浪墻頂高程0.04 m，因此現(xiàn)狀壩頂高程滿足防洪要求，但防浪墻頂高程不滿足防洪要求。防洪安全評價:B級

5 結(jié)構(gòu)安全評價

5.1 土壩結(jié)構(gòu)安全評價

本次安全鑒定，選取0+140、0+227、0+270三個斷面，分別在黏土心墻、砂礫料及下游壩基處取樣，通過物理力學試驗，確定穩(wěn)定計算有關(guān)參數(shù)。壩坡穩(wěn)定計算采用瑞典圓弧法，采用中國水利水電科學研究院“大壩邊坡穩(wěn)定程序STAB95”計算。通過復核計算，上游壩坡在校核洪水位驟降工況下，安全系數(shù)小于允許安全系數(shù)，不滿足穩(wěn)定要求。

從檢測土料試驗成果分析，大壩質(zhì)量較差。實測壩頂及防浪墻沉降約30 cm。黏土心墻土料塑性指數(shù)超過或接近20，液限超過或接近40，這種土料現(xiàn)狀含水量較大，強度較低。壩殼砂料含礫量較少，相對密度較低，壩體密實度較低，分區(qū)層間未做反濾設(shè)計。砂礫料與堆石體之間未設(shè)反濾料，且未設(shè)中間過渡層。上游第一階坡為1∶1.7，下游第一階坡為1∶1.5，上下游壩坡均較陡。防浪墻為底寬只有0.6 m的漿砌石結(jié)構(gòu)，不附合心墻與防浪墻緊密結(jié)合的要求。大壩結(jié)構(gòu)安全評價為C級。

5.2 溢洪道工程安全評價

腰堡水庫溢洪道，溢流堰高1.0 m，泄流能力較低。堰后第一陡坡底板坡度為0.04，泄大流量時屬淹沒泄流，過流能力低，影響大壩安全。挑坎高程較高，其建基面為全風化巖，堰頂與坎頂?shù)母卟顬?.4m，因采用差動式擴散挑坎，中小流量時形不成挑流，坎下沖刷嚴重，挑坎段掏空很嚴重，現(xiàn)有4根1.1 m×1.1 m柱子裸露，邊墻、底板，挑坎混凝土標號較低，沖蝕嚴重。

溢洪道未設(shè)帷幕灌漿，未設(shè)邊墻墻后縱向排水，邊墻僅設(shè)每段2個Φ70 mm橫向排水孔，排水不暢，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。堰體正常蓄水時抗傾不滿足穩(wěn)定要求。溢洪道工程結(jié)構(gòu)安全評價為C級。

5.3 輸水洞結(jié)構(gòu)安全評價

輸水洞建基面大部分位于風化巖面上。斷面1.2 m×1.2 m，壁厚0.2 m，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土壓力管。豎井設(shè)在壩前坡，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，井內(nèi)設(shè)檢修閘門，壩后設(shè)Φ1000 mm工作閘閥。輸水洞運行基本正常，檢修閘門和啟閉機年久失修，需更新。輸水洞結(jié)構(gòu)安全評價為B級。

6 滲流安全評價

6.1 大壩滲流安全評價

腰堡水庫大壩為窄心墻土石壩。經(jīng)復核計算，黏土心墻與砂礫料之間，滿足層間過渡反濾要求，且滿足排水要求。但砂礫料與堆石體之間未設(shè)反濾料，且未設(shè)中間過渡層。浸潤線以下壩體內(nèi)部下游砂礫料滲透不穩(wěn)定。漿砌石防浪墻底寬60 cm，防浪不防滲，不滿足滲透穩(wěn)定要求。由于壩體滲流不穩(wěn)定，導致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。大壩滲流安全評價為C級。

6.2 溢洪道滲流安全評價

溢洪道工程控制段建基面為弱風化巖面。邊墻為貼坡混凝土墻，不存在滲流穩(wěn)定問題。溢洪道工程滲流安全評價為A級。

6.3 輸水洞工程滲流安全評價

輸水洞為壩下埋管，其建基面為不透水基巖，無不均勻沉降和大的變形。施工中出現(xiàn)過裂縫，經(jīng)處理后沒有滲漏現(xiàn)象。輸水洞工程滲流安全評價為A級。

7 抗震安全復核

經(jīng)查《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306－2001)，本地區(qū)地震動峰值加速度為0.05 g，對應(yīng)的腰堡水庫壩址區(qū)地震基本強度為6度。根據(jù)《水庫大壩安全評價導則》7.1.3條可不進行抗震復核。

8 金屬結(jié)構(gòu)

腰堡水庫金屬結(jié)構(gòu)分兩部分:①溢洪道閘門、啟閉機;②輸水洞閘門、啟閉機。根據(jù)遼寧省水利水電工程質(zhì)量檢測中心《撫順縣腰堡水庫工程安全檢測報告》，腰堡水庫溢洪道閘門面板銹蝕嚴重，電機支座、螺栓銹蝕，齒輪箱漏油，電源線老化。閘門強度不滿足設(shè)計要求，啟閉機啟閉容量不滿足要求，閘門啟閉機安全性評價為C級。

輸水洞閘門面板等主要構(gòu)件出現(xiàn)銹蝕，閘門埋件銹損嚴重，進口攔污柵銹蝕嚴重。閘門面板滿足強度要求，但主梁強度不滿足設(shè)計要求，閘門安全性評價為C級。閉門力不滿足設(shè)計要求，閘門關(guān)閉不嚴，安全性評價為C級。

9 水庫安全綜合評價

依據(jù)《水庫大壩安全評價導則》(SL258－2000)，各分項評價見表1。

表1 腰堡水庫安全等級評價表

10 建 議

經(jīng)大壩安全鑒定，腰堡水庫大壩評定為三類壩，屬病險庫，應(yīng)盡快進行除險加固。除險加固建議對溢洪道進行帷幕灌漿封閉;修整下游壩坡和護坡;改造防浪墻，使水庫形成封閉擋水系統(tǒng);對溢洪道啟閉室閘墩、堰體及泄槽邊墻進行除險加固;增強溢洪道消能，改造防洪堤;更新溢洪道及輸水洞的閘門及啟閉設(shè)備。

［1］ 王仁仲.水庫大壩安全評價導則SL258－2000［S］.北京:中國水利水電出版社，2000.

［2］ 徐麟祥.水利水電工程等級劃分及洪水標準 SL252－2000［S］.北京:中國水利水電出版社，2000.