三坑水庫大壩安全評價

劉 莉

（深圳市廣匯源環境水務有限公司,廣東 深圳 518172）

1 工程概況

三坑水庫位于坪地街道六聯社區,壩址在惠鹽高速路之西約1 km,有公路到達壩腳,水庫下游為三坑水,最終匯入黃沙河左支,屬龍崗河三級支流。水庫建于1957 年,是村民自發興建的灌溉農田的小型水利工程,改革開放后,轉變了水庫的功能,目前水庫功能是防洪。

2 安全鑒定

2.1 現場安全檢查及安全檢測

2.1.1 現場安全檢查

現場檢查主要存在問題：大壩上游壩坡排水溝有裂縫,深度10 mm,寬2 mm~5 mm,暫不影響大壩安全運行。大壩下游排水棱體有兩處較小的滲水點,排水棱體下游排水不順暢,導致排水溝存在積水。壩后坡草皮局部缺失；大壩壩后坡左下方有居民房,導致生活污水流至壩后排水棱體排水溝內。由于外環高速施工,溢洪道起點至下游上壩路段高差近5 m,無消能措施,下泄時對下游上壩路及周邊會造成一定程度的沖刷。

2.1.2 安全檢測

本次混凝土回彈強度共計檢測10 個測區,混凝土強度推定值為21.4 MPa；水下閘門未設置攔污柵；閘門整體一般腐蝕；螺栓腐蝕一般,防腐涂層脫落,管內焊縫銹蝕。混凝土結構及漿砌石結構情況良好,未見較大明顯缺陷。

2.2 安全監測資料分析

2.2.1 監測系統完備性和監測資料可靠性評價

（1）監測系統完備性評價

水庫目前正在安裝沉降位移監測設備,水庫現狀監測設施有水尺、自計水位計、測壓管、量水堰等。

（2）監測資料可靠性評價

三坑水庫大壩的下游坡腳布置有量水堰；大壩下游壩坡布置測壓管共計9個；大壩下游壩坡布設6個大壩位移監測設備。數據基本齊全,數據資料基本可靠。

2.2.2 大壩安全性態評估

通過對已有監測資料的分析、現場安全檢查,大壩的滲流、穩定基本運行正常,可以認為大壩安全性態基本正常。

2.3 工程質量評價

2.3.1 壩肩壩基

現場發現壩基部位有一處明顯滲漏現象,壩基部位主要是花崗巖強風化帶,裂隙比較發育,夾塊較多,為中等滲透性,存在滲漏隱患。大壩局部壩段揭露存在沖洪積層（粗砂）,存在滲漏隱患。

2.3.2 壩體填筑

壩體填筑土料滿足《碾壓式土石壩設計規范》（SL 274-2001）,但壓實度未能達到規范的要求。壩體填土為弱~中等透水性,壩筑土塑性指數IP=15.8,在7~20范圍內,符合規范要求。

2.3.3 輸水涵管及溢洪道

閘門整體一般腐蝕；螺栓腐蝕一般,防腐涂層脫落,管內焊縫銹蝕。溢洪道結構完好無開裂等現象。溢洪道下游無消力池,泄洪時對大壩會造成沖刷。

2.3.4 工程質量評價結論

工程質量評價等級為基本合格。

2.4 防洪能力復核

通過對水庫調洪演算和防洪能力復核,當壩頂上游側設有防浪墻時,壩頂超高可改為對防浪墻頂的要求。計算結果見表1。

表1 三坑水庫壩頂高程復核成果表

從表1 可見,大壩防浪墻頂高程、壩頂高程均滿足規范要求。水庫屬小（2）型水庫,V等工程,主要建筑物級別為4 級。設計洪水50 年一遇,校核洪水500 年一遇。水庫洪水調度運用方式符合水庫運行的特點,滿足大壩安全運行要求。因溢洪道無消能措施,存在一定的安全隱患。防洪能力評為B級。

2.5 滲流安全評價

滲流穩定分析的目的是復核當前的實際滲流狀態能否保證大壩安全運行。

2.5.1 計算結果

計算方法采用有限元法,計算工具采用河海大學AutoBank 軟件。計算模型見圖1,計算結果見表2。

圖1 三坑水庫大壩最大壩高計算斷面圖

表2 三坑水庫大壩滲流計算成果

2.5.2 計算結果分析與評價

從單寬滲流量來看,大壩的滲流量較小。水庫大壩各工況出逸比降均小于相應土層的允許水力比降,不會發生滲透破壞。

根據本次地勘成果,壩體填土滲透系數滿足規范要求,填筑土土質一般且不均一,填土壓實度不滿足規范要求；壩基部位主要是花崗巖強風化帶,為中等滲透性,大壩修建時局部位置清基不徹底,大壩局部壩段揭露存在沖洪積層（粗砂）,存在滲漏隱患。滲流安全評價為B級。

2.6 結構安全評價

2.6.1 計算結果

計算方法采用計及條塊間作用力的簡化畢肖普法,計算工具采用河海大學AutoBank 軟件,計算成果見表3。

表3 大壩抗滑穩定計算結果表

2.6.2 評價結論

大壩在各工況下,壩坡抗滑穩定安全系數滿足規范要求；大壩上游護坡厚度滿足規范要求；大壩經過多年運行,填筑土體已經固結,壩體沉降已穩定。輸水涵安全復核計算結果表明輸水涵管結構強度滿足設計要求,輸水涵管無漏水等情況；閘門整體一般腐蝕；螺栓腐蝕一般,防腐涂層脫落,管內焊縫銹蝕；根據本次對溢洪道的過流能力復核計算,溢洪道過流能力滿足設計要求。對溢洪道兩側邊坡高度進行復核,邊坡現有高度均滿足復核計算成果；但該水庫無消力池,下泄時對下游上壩路及周邊會造成一定程度的沖刷。三坑水庫大壩結構安全評為B級。

2.7 抗震安全復核

計算工具采用“autobank7.07穩定分析軟件”之“簡化Bishop法”。經計算,在非常運用條件II：正常蓄水位遭遇烈度7度地震的上、下游坡工況下的主坡穩定安全計算模型成果見圖2。

圖2 正常蓄水位大壩上、下游壩坡穩定（抗震工況）

上、下游壩坡抗滑穩定最小安全系數1.49,大于最小安全系數1.1,滿足規范要求。本次鉆探揭露深度內未見有區域性斷裂構造/全新活動斷裂構造、發震斷裂構造通過的跡象,壩區未來發生破壞性地震或強震的可能性不大,地震及區域地質斷裂對壩區場地的穩定性影響不大。三坑水庫大壩抗震安全性評價為A級。

2.8 金屬結構安全評價

三坑水庫金屬結構布置合理,設計與制造、安裝符合規范要求；安全檢測結果為“安全”,強度、剛度及穩定性復核計算結果滿足規范要求；閘門整體一般腐蝕；螺栓腐蝕一般,防腐涂層脫落,管內焊縫腐蝕銹蝕,并未超報廢折舊年限使用。三坑水庫大壩金屬結構安全性評價為B級。

2.9 綜合評價結論

水庫大壩的工程質量基本合格,大壩防洪能力滿足國家要求的洪水標準,滲流性態基本安全,結構穩定滿足規范要求,金屬結構基本安全,大壩抗震安全,水庫尚能正常運行,綜合評定為二類壩。

3 加固措施建議

經評定,三坑水庫綜合安全評價為二類壩,根據相關規范針對本水庫存在的安全問題,提出如下建議：

（1）建議對壩頂道路裂縫進行修補完善,修復損壞的測壓管。

（2）對壩后排水棱體排水溝進行疏浚,使排水順暢,避免壩腳積水。對壩后坡草皮局部缺失部分鋪設草皮；對大壩壩后坡左下方有居民房排污情況的進行治理,禁止生活污水流至壩后排水棱體排水溝內。

（3）對輸水涵管閘門、螺栓進行防銹處理。

（4）建議對溢洪道下游渠道新建消能措施,防止泄洪時淹沒上壩路及造成內澇、沖刷等情況。

（5）建議加強水庫的運行管理,重點巡查滲流點情況。

4 結語

文章論述了安全監測資料分析、復核防洪、滲流、結構安全計算與評價,結合各分項評價得出水庫安全鑒定結論。同時應依據評價結論和缺陷,對壩體及時開展后續的除險加固工作。