徐文暉
摘 要:水庫(kù)大壩不僅是調(diào)控水資源時(shí)空分布、優(yōu)化水資源配置的重要措施,也是江河防洪體系的重要組成部分。水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)掌握和認(rèn)定水庫(kù)大壩安全狀況,采取科學(xué)調(diào)度、控制運(yùn)用、除險(xiǎn)加固或降等報(bào)廢等安全措施的重要依據(jù)。結(jié)合蕉嶺縣水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)報(bào)告編制過(guò)程,以現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn),介紹了水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)編制內(nèi)容和要求,總結(jié)評(píng)價(jià)報(bào)告中應(yīng)注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:水庫(kù)大壩;安全評(píng)價(jià);編制要點(diǎn)
中圖分類(lèi)號(hào):TV64? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):2096-6903(2023)10-0087-03
1 工程概況
雞公田水庫(kù)位于梅州市蕉嶺縣文福鎮(zhèn),于1957年11月建成并投入運(yùn)行,以防洪、供水及灌溉為主的小⑵型水庫(kù),為鎮(zhèn)級(jí)權(quán)屬水庫(kù)。水庫(kù)集水面積1.5 km?,水庫(kù)總庫(kù)容為11萬(wàn)m?。水庫(kù)主要由主壩、副壩、輸水涵、溢洪道及其他附屬建筑物構(gòu)成。
水庫(kù)主壩為均質(zhì)土壩,壩頂長(zhǎng)74 m,壩頂高程277.10 m,壩頂磚砌防浪墻,防浪墻頂高程277.70 m,壩頂寬5.3 m,為泥結(jié)石路面,壩路肩設(shè)漿砌石路緣石。前坡為土工膜防滲和C20混凝土護(hù)坡,坡比為1:2.2,后坡植草護(hù)坡。反濾體為貼坡式干砌石,坡比1:2.28,反濾體后坡腳設(shè)橫向0.4 m×0.4 m集水溝,出口設(shè)三角形量水堰。
水庫(kù)副壩為均質(zhì)土壩,壩頂長(zhǎng)40 m,壩頂高程277.6 m,防浪墻頂高程278.2 m,壩頂寬5 m,為泥結(jié)石路面,壩路肩設(shè)漿砌石路緣石。前坡采用土工膜防滲和C20混凝土護(hù)坡,前坡坡比為1:2.2,后坡植草護(hù)坡,分為兩級(jí),后坡由于有4 m耕山道路。
溢洪道位于主壩右岸,為開(kāi)敞式溢洪道,無(wú)閘門(mén)控制。泄流明渠段長(zhǎng)54.2 m,溢洪道凈寬8.5 m,坡度i=0.031,進(jìn)口底高程為275.25 m,出水口底高程273.68 m。兩側(cè)擋墻采用M7.5漿砌石砌護(hù),與主壩連接設(shè)置交通橋。
輸水涵位于主壩左側(cè),為Ф300 mm鋼筋混凝土涵管,管長(zhǎng)59 m,進(jìn)口中心高程為264.42 m,出口中心高程為 263.82 m,用Ф300 m手動(dòng)式斜拉桿控制啟閉,啟閉房建筑面積9 m?。管理房位于副壩右岸,建筑面積80 m?,配置管理電源和通訊設(shè)施。防汛公路由主壩右岸通往壩頂。防汛公路長(zhǎng)1.3 km,路面寬3.5 m,為混凝土路面。
2 基礎(chǔ)資料搜集
大壩安全鑒定工作主要通過(guò)走訪(fǎng)、現(xiàn)場(chǎng)檢查查勘,收集水庫(kù)安全與管理方面的歷史資料,對(duì)缺失和不足的資料,補(bǔ)充地質(zhì)勘察、安全檢測(cè)等相關(guān)資料。基礎(chǔ)資料搜集運(yùn)行過(guò)程中可能遇見(jiàn)資料變化的情況,因此搜集的資料盡可能反映水庫(kù)當(dāng)前實(shí)際狀況,如淤積與庫(kù)容變化、水庫(kù)特征值變化、大壩下游沖刷等方面的資料。
3 現(xiàn)場(chǎng)安全檢查及安全檢測(cè)
3.1 現(xiàn)場(chǎng)安全檢查
現(xiàn)場(chǎng)安全檢查項(xiàng)目主要包括壩體、輸水涵、溢洪道、金屬結(jié)構(gòu)等。根據(jù)資料,對(duì)大壩外觀(guān)、運(yùn)行狀況、設(shè)備和管理設(shè)施等進(jìn)行全面檢查,填寫(xiě)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查記錄表,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查成果進(jìn)行分析,提出大壩安全評(píng)價(jià)工作的重點(diǎn)和建議。
3.2 安全檢測(cè)
安全檢測(cè)應(yīng)在滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求下,盡量減小對(duì)檢測(cè)對(duì)象結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)和不利影響。安全檢測(cè)主要是鉆探試驗(yàn)與隱患探測(cè)。鉆探試驗(yàn)主要復(fù)核水庫(kù)工程區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件,檢查壩體填筑質(zhì)量,為評(píng)價(jià)提供地質(zhì)資料和物理力學(xué)參數(shù),提出地質(zhì)建議。隱患探測(cè)采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與裝備對(duì)大壩進(jìn)行隱患探測(cè)和檢測(cè),判斷被檢測(cè)對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)隱患病害等,針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全檢查暴露出來(lái)的工程安全運(yùn)行問(wèn)題,提出安全評(píng)價(jià)工作重點(diǎn)和要點(diǎn)。
4 安全監(jiān)測(cè)資料分析
水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)范圍包括水庫(kù)的壩體、壩基、輸泄水建筑物和設(shè)備以及對(duì)水庫(kù)大壩安全有重大影響的近壩區(qū)岸坡。施工質(zhì)量缺陷、不同建筑物接合面、壩肩結(jié)合部以及運(yùn)行中出現(xiàn)異常現(xiàn)象等部位附近的監(jiān)測(cè)資料應(yīng)作為分析重點(diǎn)。對(duì)因除險(xiǎn)加固工程建設(shè)或監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更新改造造成監(jiān)測(cè)資料不連續(xù)的,應(yīng)分階段進(jìn)行分析,并注意前后系列資料之間的對(duì)比。根據(jù)安全監(jiān)測(cè)資料分析結(jié)果,說(shuō)明可能影響大壩安全的潛在隱患與原因,并針對(duì)性地提出改善大壩維修養(yǎng)護(hù)、運(yùn)行管理或在除險(xiǎn)加固時(shí)的措施及建議。
5 運(yùn)行管理評(píng)價(jià)
水庫(kù)運(yùn)行管理能力評(píng)價(jià)主要復(fù)核水庫(kù)管理體制機(jī)制、管理機(jī)構(gòu)及人員、管理規(guī)章制度、管理設(shè)施等是否符合大壩安全管理法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求,以及滿(mǎn)足大壩安全運(yùn)行需求,提供改進(jìn)大壩運(yùn)行管理工作指導(dǎo)性意見(jiàn)及建議。
6 工程質(zhì)量評(píng)價(jià)
6.1 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)
工程地質(zhì)問(wèn)題主要有區(qū)域穩(wěn)定性、基礎(chǔ)沉降變形、地基和邊坡或洞室圍巖的穩(wěn)定性、滲漏、地質(zhì)災(zāi)害5個(gè)方面。因此,地質(zhì)條件評(píng)價(jià)應(yīng)對(duì)樞紐區(qū)地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。
評(píng)價(jià)要求有以下5個(gè)要點(diǎn):①應(yīng)明確工程所在地地震相關(guān)參數(shù)。②評(píng)價(jià)水庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定、滲漏及水庫(kù)淤積等情況。③查明是否存在影響工程安全地質(zhì)問(wèn)題和缺陷,對(duì)工程地質(zhì)條件發(fā)生重大變化或在運(yùn)行中發(fā)生地震的水庫(kù)大壩,應(yīng)評(píng)估工程地質(zhì)條件變化和其對(duì)工程安全的影響。④對(duì)壩基、岸坡等處理效果作出地質(zhì)初步分析,分析可能的地質(zhì)缺陷及其影響。⑤提供計(jì)算所需的其他各種地質(zhì)邊界和進(jìn)行數(shù)值分析所需的巖體物理力學(xué)參數(shù)。
6.2 土石壩質(zhì)量評(píng)價(jià)
土石壩工程質(zhì)量評(píng)價(jià)主要復(fù)核壩基處理、筑壩材料選擇與填筑、壩體結(jié)構(gòu)等是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范、施工規(guī)范及安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則要求。
常見(jiàn)工程質(zhì)量問(wèn)題有以下4點(diǎn):①大壩基礎(chǔ)防滲不能滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求。②壩體滲透系數(shù)偏大、混凝土防滲面板標(biāo)號(hào)不達(dá)標(biāo)、混凝土護(hù)坡變形較大等原因,防滲不能滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范要求。③壩體填筑土料壓實(shí)度不夠、孔隙率不能滿(mǎn)足規(guī)范要求。④壩體反濾料和過(guò)渡層料級(jí)配砂不達(dá)標(biāo),透水性不能滿(mǎn)足規(guī)范要求、排水體失效等。
7 防洪能力復(fù)核
7.1 評(píng)價(jià)中應(yīng)注意的問(wèn)題
具體有以下3點(diǎn):①若水庫(kù)經(jīng)批復(fù)現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)符合或超過(guò)現(xiàn)行規(guī)范要求,可采用原批復(fù)數(shù)值。否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn),并履行審批手續(xù)。②應(yīng)優(yōu)先采用流量資料推求進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水復(fù)核計(jì)算,如原設(shè)計(jì)洪水成果大于設(shè)計(jì)洪水復(fù)核計(jì)算成果,應(yīng)采用原值。③調(diào)洪計(jì)算應(yīng)根據(jù)水行政主管部門(mén)批復(fù)的工程調(diào)度原則和水位-泄量庫(kù)容關(guān)系曲線(xiàn)。當(dāng)調(diào)洪計(jì)算結(jié)果低于原設(shè)計(jì)或前次大壩安全鑒定確定的指標(biāo)時(shí),宜仍沿用原值[1]。
7.2 復(fù)核與評(píng)價(jià)內(nèi)容
根據(jù)水庫(kù)設(shè)計(jì)階段采用的水文資料和運(yùn)行期延長(zhǎng)的水文資料,并考慮建壩后上下游地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)的影響及水庫(kù)工程現(xiàn)狀,進(jìn)行設(shè)計(jì)洪水復(fù)核和調(diào)洪演算,評(píng)價(jià)大壩現(xiàn)狀抗洪能力是否滿(mǎn)足現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范的要求。防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核、設(shè)計(jì)洪水復(fù)核計(jì)算、調(diào)洪計(jì)算及大壩抗洪能力復(fù)核是防洪能力復(fù)核主要內(nèi)容。
7.3 常見(jiàn)防洪能力問(wèn)題
7.3.1 基本資料
基本資料不能反映水庫(kù)當(dāng)前的實(shí)際狀況,運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生變化的資料未重點(diǎn)搜集,主要是水文系列延長(zhǎng)、淤積與庫(kù)容變化、水庫(kù)特征值變化、大壩下游沖刷等方面資料。
7.3.2 設(shè)計(jì)洪水計(jì)算
具體有以下3點(diǎn):①個(gè)別水庫(kù)甚至設(shè)計(jì)洪水復(fù)核未進(jìn)行計(jì)算,而直接套用原設(shè)計(jì)洪水成果。②歷次洪水資料未進(jìn)行分析及對(duì)照。③成果合理性未進(jìn)行,當(dāng)原成果與設(shè)計(jì)洪水有較大差別時(shí),合理性分析尤其重要。
7.3.3 調(diào)洪計(jì)算
具體有以下4點(diǎn):①有些水庫(kù)復(fù)核時(shí)未進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算與超高復(fù)核,直接套用原設(shè)計(jì)洪水比較洪峰、洪量及洪水過(guò)程線(xiàn),并據(jù)此得出是否安全的結(jié)論。②調(diào)洪計(jì)算時(shí)采用調(diào)度原則與實(shí)際批復(fù)調(diào)度方式不一致。③有些水庫(kù)為增加興利功能擅自將汛期限制水位提高,且未進(jìn)行上級(jí)主管部門(mén)批準(zhǔn)下,此時(shí)再進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算,由于防洪庫(kù)容減少了,水庫(kù)防洪能力也減弱了。④年淤積量較大的有些水庫(kù),未采用水庫(kù)近期實(shí)測(cè)庫(kù)容曲線(xiàn)進(jìn)行調(diào)洪演算,而套用原設(shè)計(jì)資料,基礎(chǔ)資料不準(zhǔn)確,導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果偏離,實(shí)際工程意義不大。
7.3.4 現(xiàn)狀抗洪問(wèn)題
超高復(fù)核和壩頂、防滲體超高未進(jìn)行復(fù)核,而以原設(shè)計(jì)成果的最高靜水位與復(fù)核的最高靜水位進(jìn)行對(duì)較,并按此得出是否安全的結(jié)論,不太適當(dāng)。有的水庫(kù)大壩的設(shè)計(jì)成果靜水位比復(fù)核靜水位低,超高較富裕,也是安全的。未將計(jì)算要求壩頂、防滲體頂高程與實(shí)際高程比較,而與設(shè)計(jì)高程進(jìn)行比較,未注意到實(shí)際值與設(shè)計(jì)值的顯著差別。
8 滲流安全評(píng)價(jià)
水庫(kù)滲流安全問(wèn)題,在大壩的整體安全中尤為重要。對(duì)土石壩來(lái)說(shuō),滲透水流除浸濕土壤降低指標(biāo)外,當(dāng)滲透力大至極限時(shí)將導(dǎo)致壩坡滑動(dòng)、壩基管涌、流土等重大滲流事故,直接嚴(yán)重威脅大壩安全。
8.1 滲流安全評(píng)價(jià)主要內(nèi)容
具體有以下4方面內(nèi)容:①?gòu)?fù)核水庫(kù)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量是否滿(mǎn)足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范要求,反濾排水設(shè)施和防滲設(shè)施是否完善。②水庫(kù)運(yùn)行中發(fā)生過(guò)何種滲流異常現(xiàn)象應(yīng)查明,判斷大壩安全是否造成影響。③分析水庫(kù)防滲的工作性態(tài)及大壩滲流安全性態(tài),評(píng)價(jià)大壩滲流穩(wěn)定性是否滿(mǎn)足要求。④對(duì)大壩存在的滲流安全問(wèn)題分析其原因和可能產(chǎn)生的危害。
8.2 滲流安全評(píng)價(jià)注意問(wèn)題
蕉嶺縣多數(shù)水庫(kù)大壩未設(shè)置滲流、滲壓觀(guān)測(cè),造成地質(zhì)及巖土試驗(yàn)資料缺損。水庫(kù)經(jīng)長(zhǎng)年運(yùn)行,大壩巖土滲透性能發(fā)生變化。對(duì)此安全評(píng)價(jià)應(yīng)補(bǔ)充地質(zhì)勘探和巖土試驗(yàn)等檢測(cè)工作,查清大壩巖土的滲透性能、反濾及排水系統(tǒng)的有效性等,為評(píng)價(jià)大壩滲流的安全性提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
由于當(dāng)時(shí)條件的限制,蕉嶺縣一些土石壩施工時(shí)碾壓密實(shí)度未達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范的要求,壩體滲透系數(shù)偏大。水庫(kù)在運(yùn)行中未到達(dá)過(guò)正常水位以上的高水位,也未發(fā)現(xiàn)大壩滲流異常的情況。在滲流計(jì)算分析的正常蓄水位下,大壩滲流是安全的,但在設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位下,其浸潤(rùn)線(xiàn)提高。出現(xiàn)滲流從壩坡出逸,且出逸比降大于允許比降,即顯示高水位滲流出現(xiàn)不安全的狀態(tài)。因此,滲流評(píng)價(jià)應(yīng)分析設(shè)計(jì)及校核洪水位等未來(lái)高水位的滲流安全狀態(tài)。
對(duì)均質(zhì)土壩應(yīng)特別注意壩基的滲透性,若壩基滲透性較大,又未做防滲處理,即使壩體填筑質(zhì)量滿(mǎn)足要求,當(dāng)庫(kù)水位較高時(shí),其壩下游也容易出現(xiàn)浸潤(rùn)線(xiàn)較高,滲流于下游壩坡出逸,且出逸比降大,滲流穩(wěn)定出現(xiàn)不安全的狀態(tài)。
土石壩埋設(shè)輸涵管,由于當(dāng)時(shí)條件有限,施工質(zhì)量較差,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不完善、壩體不均勻沉降等原因,涵管產(chǎn)生裂縫漏水,而產(chǎn)生接觸沖刷滲透破壞問(wèn)題,危及大壩安全。在評(píng)價(jià)中,應(yīng)注意涵管滲流安全檢測(cè)與評(píng)價(jià)。
8.3 評(píng)價(jià)報(bào)告編制注意問(wèn)題
對(duì)工程運(yùn)行中的滲流表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查、觀(guān)察跡象,陳述自工程運(yùn)行以來(lái)有無(wú)發(fā)生過(guò)滲流異常現(xiàn)象,發(fā)生滲流異常的時(shí)間、空間條件,產(chǎn)生了哪些危害,采取過(guò)何種處理措施,效果如何,還有無(wú)影響工程安全的隱患或疑慮評(píng)價(jià),以及是否需做進(jìn)一步勘探、試驗(yàn)及論證分析的工作等,并對(duì)原設(shè)計(jì)、施工的滲流控制措施進(jìn)行評(píng)價(jià)。
對(duì)工程滲流安全性態(tài)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。先根據(jù)各種實(shí)測(cè)的資料,對(duì)工程狀況和常用運(yùn)行條件下所得到的滲壓力分布與安全狀態(tài)進(jìn)行比較,評(píng)價(jià)現(xiàn)狀條件下工程的滲流安全性。在此基礎(chǔ)上,還應(yīng)根據(jù)現(xiàn)狀資料做延伸預(yù)報(bào),推算今后高水位時(shí)的滲壓分布和滲流安全性態(tài),以評(píng)價(jià)未來(lái)高水位條件下工程的滲流安全程度。
9 結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)
結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)在現(xiàn)場(chǎng)安全檢查基礎(chǔ)上,根據(jù)工程地質(zhì)勘察、監(jiān)測(cè)、安全檢測(cè)等資料,綜合監(jiān)測(cè)資料分析與結(jié)構(gòu)計(jì)算對(duì)水庫(kù)大壩結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)。對(duì)運(yùn)行中暴露的影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫、塌陷、滑坡等問(wèn)題或異常情況應(yīng)作重點(diǎn)分析。
土石壩常見(jiàn)結(jié)構(gòu)問(wèn)題有以下6點(diǎn):①壩坡坡比偏陡。②大壩填筑質(zhì)量不滿(mǎn)足要求,干密度較小,滲透性大,且填筑不均勻,或新老壩體結(jié)合面處理不當(dāng)。③濕陷性黃土壩體產(chǎn)生裂縫。④壩頂寬度不足。⑤防浪墻裂縫或未與防滲體緊密連接。⑥壩體與混凝土建筑物的接觸面滲漏、下游出口反濾層未設(shè)置或不滿(mǎn)足要求,因不均勻沉降產(chǎn)生裂縫等。
10抗震安全評(píng)價(jià)
根據(jù)《水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則》(SL258-2017)10.1.3條[2]:對(duì)抗震設(shè)防烈度超過(guò)6度的大壩,應(yīng)進(jìn)行抗震安全復(fù)核。抗震設(shè)防烈度為6度時(shí),可不進(jìn)行抗震計(jì)算。
11金屬結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)
在水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)工作中,應(yīng)充分重視金屬結(jié)構(gòu)及供電設(shè)施安全評(píng)價(jià),需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查與檢測(cè)及運(yùn)行表現(xiàn)情況,復(fù)核金屬結(jié)構(gòu)及其電氣設(shè)備等在現(xiàn)狀下能否按設(shè)計(jì)條件安全運(yùn)行,如泄輸水建筑物鋼閘門(mén)、啟閉機(jī)、壓力鋼管等,對(duì)鋼閘門(mén)結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性,閘門(mén)啟閉機(jī)啟閉能力,壓力鋼管抗外壓穩(wěn)定性、強(qiáng)度等進(jìn)行驗(yàn)算[3]。
常見(jiàn)金屬結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題有以下6點(diǎn):①金屬結(jié)構(gòu)使用條件與設(shè)計(jì)條件不同。②部分閘門(mén)的高度不能滿(mǎn)足擋水要求。③金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕、變形及磨損。④金屬結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量存在缺陷,焊接強(qiáng)度不能滿(mǎn)足要求。⑤部分金屬結(jié)構(gòu)的活動(dòng)部件不靈活或銹死,影響結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行。⑥供電設(shè)施單一,無(wú)備用電源,穩(wěn)定性較差,存在安全隱患。
12 結(jié)束語(yǔ)
水庫(kù)大壩病險(xiǎn)情和不安全因素不但影響水庫(kù)效益的發(fā)揮,還會(huì)給下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。水庫(kù)大壩安全問(wèn)題是大壩運(yùn)行管理中的關(guān)鍵問(wèn)題,大壩安全評(píng)價(jià)是大壩管理的重要手段,不僅可以通過(guò)安全鑒定發(fā)現(xiàn)影響工程的不安全因素,及時(shí)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。通過(guò)安全評(píng)價(jià)全面掌握大壩運(yùn)行性態(tài),完善大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施,科學(xué)合理調(diào)度水資源,最大限度地提高工程效益。
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