大寧調(diào)蓄水庫橡膠壩工程安全監(jiān)測分析與評價(jià)

摘要：為消除大寧調(diào)蓄水庫橡膠壩長期運(yùn)行帶來的安全隱患，對橡膠壩進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查及安全監(jiān)測分析。利用現(xiàn)狀調(diào)查方法，全面了解橡膠壩現(xiàn)場運(yùn)行情況、設(shè)備、管理設(shè)施等安全狀態(tài)；分析了橡膠壩擋墻23個單元及混凝土墩4個單元的沉降和水平位移數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：橡膠壩工程設(shè)施完好，管理設(shè)施、安全監(jiān)測等基本滿足運(yùn)行要求，小清河橡膠壩、小啞叭河橡膠壩擋墻及混凝土墩未發(fā)生沉降和位移；混凝土碳化、裂縫、金屬結(jié)構(gòu)銹蝕、機(jī)電設(shè)備老化等病害逐漸顯現(xiàn)。研究成果可為類似橡膠壩工程安全監(jiān)測提供參考。

關(guān)鍵詞：橡膠壩； 安全監(jiān)測； 水平位移； 沉降； 大寧調(diào)蓄水庫； 南水北調(diào)工程

中圖法分類號：TV698

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S1.012

文章編號：1006-0081（2024）S1-0040-03

1 工程概況

大寧調(diào)蓄水庫原為大寧水庫，增加了調(diào)蓄南水北調(diào)工程來水功能后，改稱為大寧調(diào)蓄水庫。大寧調(diào)蓄水庫汛期水位維持原設(shè)計(jì)庫底高程，并維持原洪水調(diào)度方式，不影響原水庫承擔(dān)的防洪任務(wù)，但不再兼顧利用中小洪水，流量小于2 500 m3/s的中小洪水全部下泄至永定河下游。為保證大寧調(diào)蓄水庫上游小清河小流量不入庫，且避免調(diào)蓄庫回水范圍增大至小清河和小啞叭河，在庫區(qū)上游京石高速公路橋與京周公路橋間新建兩座橡膠壩，即小清河橡膠壩和小啞叭河橡膠壩［1］。橡膠壩工程作為大寧調(diào)蓄水庫工程的第七標(biāo)段，配合對應(yīng)的調(diào)度任務(wù)。大寧調(diào)蓄水庫作為調(diào)蓄水庫蓄水時(shí)，小清河橡膠壩和小啞叭河橡膠壩啟壩擋水；永定河通過小清河分洪至大寧調(diào)蓄水庫及小啞叭河泄洪至大寧調(diào)蓄水庫時(shí)，兩座橡膠壩塌壩泄水。

2 橡膠壩安全現(xiàn)狀分析

本次主要對大寧調(diào)蓄水庫橡膠壩工程實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察、量測，對壩基結(jié)構(gòu)、設(shè)備及安全監(jiān)測設(shè)施等進(jìn)行檢查，綜合評價(jià)分析橡膠壩安全狀況。

2.1 橡膠壩管理站

橡膠壩管理站負(fù)責(zé)對小清河橡膠壩及小啞叭河橡膠壩進(jìn)行日常統(tǒng)一管理和調(diào)度。運(yùn)行管理現(xiàn)場重點(diǎn)對責(zé)任人標(biāo)識、管理制度、運(yùn)行管理記錄、現(xiàn)場檔案、巡檢記錄等進(jìn)行檢查，需保證責(zé)任人標(biāo)識及風(fēng)險(xiǎn)源告知牌標(biāo)識規(guī)范清晰，均有聯(lián)系電話等必要信息。

管理站總體較規(guī)范，部分制度及規(guī)范性文件可能需要更新。管理站依次張貼有：橡膠壩工作職責(zé)、橡膠壩生產(chǎn)區(qū)準(zhǔn)入制度、橡膠壩安全管理制度、橡膠壩日常管理制度、橡膠壩生產(chǎn)區(qū)域準(zhǔn)入制度、配電室操作規(guī)程、運(yùn)行管理人員值守規(guī)定等。

2.2 小清河橡膠壩主體結(jié)構(gòu)

小清河橡膠壩共包括5跨，主體結(jié)構(gòu)包括壩袋、混凝土墩柱及邊墻、混凝土底板、上游漿砌石結(jié)構(gòu)等。經(jīng)現(xiàn)場檢查，主要存在如下問題，見圖1～2。

（1） 橡膠壩壩袋存在老化、變色、表面龜裂等現(xiàn)象，表層膠多處損傷、開裂。

（2） 橡膠壩混凝土墩柱共4座，結(jié)構(gòu)總體完整，表觀主要存在露筋、銹蝕、裂縫等。

（3） 橡膠壩混凝土底板結(jié)構(gòu)總體完整，表觀主要存在表層剝落、止水老化、裂縫等。

（4） 橡膠壩上游漿砌石區(qū)域結(jié)構(gòu)整體完整，局部塊石間空隙較大，砂漿充填不密實(shí)等。

2.3 小啞叭河橡膠壩主體結(jié)構(gòu)

小啞叭河橡膠壩共1跨，主體結(jié)構(gòu)包括壩袋、混凝土底板、上游漿砌石結(jié)構(gòu)等。小啞叭河橡膠壩主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀見圖3。

經(jīng)現(xiàn)場檢查，小啞叭河橡膠壩主體結(jié)構(gòu)主要存在如下問題。

（1） 橡膠壩壩袋局部存在表層微小開裂，底板錨固區(qū)域在壩袋不完全充水的狀態(tài)下已存在明顯跑水。

（2） 橡膠壩混凝土邊墻發(fā)育局部裂縫等病害。

（3） 橡膠壩混凝土底板結(jié)構(gòu)總體完整，經(jīng)過表觀現(xiàn)場檢查，主要發(fā)育有局部裂縫等病害。

（4） 橡膠壩上游漿砌石區(qū)域結(jié)構(gòu)整體完整，局部塊石間空隙較大，砂漿充填不密實(shí)。

2.4 機(jī)電結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)

通過現(xiàn)場檢查對機(jī)電結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)安全狀態(tài)進(jìn)行初步分析。檢查發(fā)現(xiàn)配電室設(shè)備均可正常運(yùn)行、發(fā)電機(jī)房配有一備用發(fā)電機(jī)，可正常運(yùn)行。設(shè)備井中電動蝶閥及部分設(shè)備有明顯銹蝕。

2.5 觀測設(shè)施

小清河橡膠壩及小啞叭河橡膠壩在管理范圍內(nèi)安全監(jiān)測設(shè)備較完善，均配置多處監(jiān)控?cái)z像頭，可觀察橡膠壩主體區(qū)域及周邊現(xiàn)場情況。管理房場院內(nèi)有氣象觀測站，經(jīng)現(xiàn)場檢查均可正常運(yùn)行。

3 運(yùn)行安全監(jiān)測分析

大寧調(diào)蓄水庫庫區(qū)及橡膠壩的安全監(jiān)測項(xiàng)目包括：庫區(qū)周邊地下水位觀測、主壩周邊地下水位觀測、氣象參數(shù)觀測（氣溫、風(fēng)速、蒸發(fā)、降雨）、防滲墻應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測（自動）、地下水位滲壓計(jì)監(jiān)測（自動）、垂直位移觀測（防滲墻、主副壩、大寧調(diào)蓄水庫泵站、節(jié)制閘、西堤扶壁擋墻、橡膠壩擋墻）、水平位移觀測（西堤扶壁擋墻、橡膠壩擋墻、大寧調(diào)蓄水庫泵站、節(jié)制閘）、擋墻傾斜觀測（西堤扶壁擋墻）。

3.1 沉降監(jiān)測

沉降監(jiān)測反映各單元整體沉降及不均勻沉降狀況。大寧調(diào)蓄水庫橡膠壩擋墻共23個單元，分別在1，3，4，5，7，9，11，13，14，15，17，18，19，21，23每個單元的頂部上、下游兩端布置1個測點(diǎn)，共30個沉降測點(diǎn)，于2021年7月13日取得初始值。2023年2月監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，累計(jì)沉降量最大測點(diǎn)為25號（19單元下游），沉降量為1.36 mm。本期最大沉降量為0.2 mm，變化速率為0.02 mm/d；擋墻單元累計(jì)不均勻沉降量為0.71 mm。本期不均勻沉降量最大沉降量為0.3 mm。

橡膠壩混凝土墩共4個單元，分別在每個單元底部上、下游兩端布置2個測點(diǎn)，共16個沉降測點(diǎn)，于2022年7月10日取得初始值。2023年2月監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，累計(jì)沉降量最大為0.4 mm。本期最大沉降量為0.2 mm，變化速率為0.03 mm/d；本期擋墻單元累計(jì)不均勻沉降量最大測點(diǎn)為2號墩南側(cè)，沉降量為0.2 mm。

監(jiān)測結(jié)果表明當(dāng)前橡膠壩擋墻結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生明顯的沉降變形且變化速率較小，擋墻結(jié)構(gòu)無明顯沉降變形。

3.2 水平位移監(jiān)測

橡膠壩擋墻共23個單元，分別在1，2，4，5，7，9，11，12，13，15，17，18，19，21，23單元頂部布置1個測點(diǎn)，共15個水平位移測點(diǎn)，于2021年7月10日取得初始值。在西堤布置3個水平位移觀測工作基點(diǎn)。2023年2月監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，橡膠壩擋墻東西方向累計(jì)水平位移量為-0.4～1.3 mm，位移值最大點(diǎn)為側(cè)墻XJBSP12測點(diǎn)向東方向，擋墻南北方向累計(jì)水平位移量為-0.5～0.5 mm，位移值最大點(diǎn)為側(cè)墻XJBSP5測點(diǎn)向上游方向。本期橡膠壩擋墻最大水平位移量均為-0.2 mm或0.2 mm。

橡膠壩混凝土墩共4個單元，分別在每個單元底部南北側(cè)布置2個測點(diǎn)，共8個水平位移測點(diǎn)，于2022年7月10日取得初始值。2023年2月監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，橡膠壩混凝土墩東西側(cè)墻1～2個測點(diǎn)向東方向移動，累計(jì)水平位移量為-1.2～1.1 mm，擋墻南北方向累計(jì)水平位移量為-1.8～2.2 mm。本期橡膠壩擋墻最大水平位移量均為-0.1 mm或0.1 mm。

監(jiān)測結(jié)果表明橡膠壩擋墻未產(chǎn)生明顯的位移且變化速率較小，現(xiàn)場巡視無異常。

4 安全管理評價(jià)

根據(jù)橡膠壩現(xiàn)狀調(diào)查及運(yùn)行安全監(jiān)測分析結(jié)果，參照2020年9月《北京市水閘、橡膠壩安全監(jiān)測與安全評價(jià)技術(shù)指導(dǎo)意見（試行）》與SL 214-2015《水閘安全評價(jià)導(dǎo)則》，對橡膠壩安全管理作出評價(jià)，見表1。大寧調(diào)蓄水庫橡膠壩工程管理范圍明確可控，技術(shù)人員定崗定編明確、滿足管理要求，管理經(jīng)費(fèi)足額到位，基本滿足要求；規(guī)章、規(guī)程齊全并落實(shí)，橡膠壩按審批的控制運(yùn)用計(jì)劃合理運(yùn)用；工程設(shè)施完好并得到有效維護(hù)，管理設(shè)施、安全監(jiān)測等基本滿足要求。安全管理評價(jià)結(jié)論：小清河橡膠壩安全管理評定為“較好”，小啞叭河橡膠壩安全管理評定為“較好”。

5 結(jié) 論

本文通過對大寧調(diào)蓄水庫橡膠壩進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查并開展運(yùn)行安全監(jiān)測分析與評價(jià)，分析結(jié)果表明：大寧調(diào)蓄水庫橡膠壩壩袋存在損傷、開裂現(xiàn)象，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)表層剝落、裂縫等問題，但整體工程設(shè)施完好并得到有效維護(hù)，管理設(shè)施及安全監(jiān)測等設(shè)備基本滿足橡膠壩運(yùn)行要求。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 王寶軍.橡膠壩壩袋破損修復(fù)技術(shù)探索與實(shí)踐——南水北調(diào)大寧調(diào)蓄水庫小啞叭河橡膠壩壩袋修復(fù)實(shí)錄［C］∥中國水利學(xué)會.中國水利學(xué)會2018學(xué)術(shù)年會論文集.北京：中國水利學(xué)會，2018.