孫澤仁

(遼寧澤峰水利工程規(guī)劃設(shè)計有限公司，沈陽 110004)

1 工程概況

雙嶺水利樞紐位于渾江干流下游，水庫總庫容1.33×108m3，裝機容量50MW，共2臺機組，主要工程任務(wù)是防洪、發(fā)電、灌溉、水產(chǎn)養(yǎng)殖等。

雙嶺水利樞紐工程等別為II等，主要建筑物級別為3級，泄水建筑物及電站廠房(上游)設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為100a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500a一遇，樞紐主要由混凝土重力擋水壩、溢流壩、河床式電站廠房及開關(guān)站組成。

2 大壩安全性評估

經(jīng)現(xiàn)場檢查，未發(fā)現(xiàn)雙嶺水利樞紐大壩壩體混凝土出現(xiàn)嚴(yán)重溶蝕、受壓破碎及壩體沿建基面發(fā)生明顯位移或壩身明顯傾斜等危及大壩結(jié)構(gòu)安全的跡象，大壩運行正常。

從監(jiān)測資料來看，監(jiān)測成果的變化規(guī)律基本正常，測值在經(jīng)驗值及規(guī)范、設(shè)計、試驗規(guī)定的允許值內(nèi)，運行情況中無異常情況，認(rèn)為雙嶺水利樞紐大壩基本上處于安全狀態(tài)。

3 大壩安全評價體系

3.1 工程質(zhì)量和工程地質(zhì)評價

經(jīng)調(diào)查，雙嶺水利樞紐大壩的擋水壩段、溢流壩段及廠房壩段的壩體構(gòu)造，包括壩頂、壩體分縫與止水均滿足規(guī)范的要求。溢流壩段上游基本無淤積，下游基巖普遍完好，無明顯破碎、斷裂，基巖表面較為平坦，無明顯沖坑，下游基巖抗沖滿足使用要求。

廠房壩段電站內(nèi)部整體表觀基本完好，但局部存在混凝土振搗不實、骨料外露和混凝土裂縫，分析裂縫產(chǎn)生的主要原因是混凝土澆筑過程中溫度應(yīng)力、塑性收縮及施工工藝等原因造成的。鑒于工程已運行十余年，經(jīng)過竣工期修補后，運行期間未再對裂縫進(jìn)行處理，個別裂縫仍存在滲水跡象，混凝土裂縫對混凝土結(jié)構(gòu)的完整性、耐久性、抗?jié)B性等方面都存在不同程度的不利影響，并容易引起鋼筋銹蝕，運行期間應(yīng)加強裂縫觀測。廠房壩段及廠房混凝土水位變動區(qū)混凝土選用抗凍標(biāo)號F200，大體積混凝土外露部分選用抗凍標(biāo)號F100，低于現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，局部混凝土抗凍標(biāo)號偏低、混凝土剝蝕、骨料外露將影響混凝土的抗凍融、抗沖耐磨等耐久性要求。

大壩壩基巖石為花崗質(zhì)混合巖，巖石較為堅硬完整，飽和抗壓強度平均在90MPa以上，左岸擋水壩段和廠房壩段分別建基在弱-微風(fēng)化巖體和微風(fēng)化-新鮮巖體上，溢流壩段、門庫壩段和右岸擋水壩段建基在弱風(fēng)化巖上，滿足設(shè)計規(guī)范要求。在弱風(fēng)化上部，大部分鉆孔單位吸水率<0.03L/min·m·m，屬弱-極微透水體，壩基采用固結(jié)灌漿的處理方式，提高了壩基的完整性。施工對建基面局部存在的緩傾角節(jié)理采取了錨固處理措施，緩傾角節(jié)理經(jīng)錨固處理后對壩基穩(wěn)定影響不大。壩址左岸受渾江河道沖刷，地形坡度較陡。組成庫岸的巖石多由花崗質(zhì)混合巖和石英砂巖等堅硬巖石組成。石英砂巖巖層傾向山里，岸坡穩(wěn)定性較好。右岸為河流堆積岸，形成漫灘、階地，山坡地形較平緩，庫岸由堅硬巖石組成，穩(wěn)定性較好。

雙嶺水利樞紐大壩質(zhì)量基本滿足設(shè)計及規(guī)范要求，運行中暴露局部質(zhì)量缺陷，尚不嚴(yán)重影響工程安全，將工程質(zhì)量評價為基本合格[1]。

3.2 運行管理及防洪安全評價

運行管理評價的目的是評價水庫現(xiàn)有管理條件、管理工作及管理水平是否滿足相關(guān)大壩安全管理法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，以及保障大壩安全運行的需要，并為改進(jìn)大壩運行管理工作提供指導(dǎo)性意見和建議。目前雙嶺水利樞紐管理機構(gòu)和管理制度健全，管理人員職責(zé)明晰。大壩設(shè)有水平、垂直位移觀測設(shè)施，管理單位每月能夠按規(guī)定進(jìn)行正常觀測。大壩防汛交通與通信等管理設(shè)施完善。能夠按照審批的調(diào)度規(guī)程合理調(diào)度運用，并開展安全監(jiān)測，大壩能得到及時養(yǎng)護(hù)修理。

防洪安全評價的目的是根據(jù)水庫設(shè)計階段采用的水文資料和運行期延長的水文資料，并考慮建壩后上下游地區(qū)人類活動的影響以及水庫工程現(xiàn)狀，進(jìn)行設(shè)計洪水復(fù)核和調(diào)洪計算，評價大壩現(xiàn)狀抗洪能力是否滿足現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。本次評價主要對桓仁、回龍山、沙尖子站、桓仁～回龍山和桓仁～沙尖子區(qū)間設(shè)計洪水進(jìn)行復(fù)核計算。在《雙嶺初設(shè)》水文分析基礎(chǔ)上對桓仁、回龍山、沙尖子洪水資料進(jìn)行延長；由于2008年之后資料不全，無法進(jìn)行還原計算，且經(jīng)查詢2008年～今渾江流域未發(fā)生較大洪水，本次將洪水資料系列延長至2007年。本次調(diào)洪計算成果與《初設(shè)》階段成果對比如表1所示。

表1 調(diào)洪計算成果對比表

經(jīng)計算，調(diào)洪復(fù)核成果與《初設(shè)》成果較為接近，調(diào)洪后水位及下泄流量略小于《初設(shè)》階段成果，雙嶺水庫入庫洪水、泄流曲線與《初設(shè)》階段一致，未發(fā)生變化，水庫起調(diào)水位及調(diào)度運行方式亦未發(fā)生變化。故調(diào)洪計算仍采用初設(shè)成果。大壩特征水位如表2所示大壩能夠按設(shè)計條件和功能安全運行，大壩運行管理規(guī)范。水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)及大壩的防洪能力滿足規(guī)范要求，將防洪安全性評定為A級。

表2 特征水位成果表

3.3 滲流安全及結(jié)構(gòu)安全評價

滲流安全評價的目的是復(fù)核大壩滲流控制措施和當(dāng)前的實際滲流性態(tài)能否滿足大壩按設(shè)計條件安全運行。雙嶺水利樞紐大壩壩基巖石較為堅硬、完整，其滲透性微弱，壩基進(jìn)行了固結(jié)灌漿，提高了整體性和均勻性，未發(fā)現(xiàn)壩基有異常的滲流表象，大壩壩基滲流狀況是安全的。大壩左右岸地下水位較高，巖石透水性微弱，不存在繞壩滲流問題，節(jié)理未與其它結(jié)構(gòu)面構(gòu)成不利組合，岸坡地下水滲流不會影響壩肩地質(zhì)構(gòu)造帶的滲透穩(wěn)定和壩肩抗滑穩(wěn)定。大壩壩體混凝土抗?jié)B標(biāo)號采用W4和W6，混凝土防滲性能滿足設(shè)計和規(guī)范要求。從現(xiàn)場安全檢查及大壩日常運行情況來看，未發(fā)現(xiàn)壩體有異常的滲流表象，大壩壩體滲流狀況是安全的。

結(jié)構(gòu)安全評價的目的是復(fù)核大壩在靜力條件下的穩(wěn)定性是否滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。通過復(fù)核大壩強度與穩(wěn)定，計算分析了雙嶺水利樞紐大壩的擋水壩段、溢流壩段、門庫壩段及廠房壩段的不同工況下的穩(wěn)定與應(yīng)力。

經(jīng)復(fù)核，各工況擋水壩段、溢流壩段、門庫壩段及廠房壩段抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)及基底壓力均滿足規(guī)范要求。以溢流壩段作為典型，其抗滑穩(wěn)定安全成果及基底壓力成果見表3。

表3 各工況溢流壩段抗滑穩(wěn)定計算成果表

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，按抗剪斷強度公式計算的壩基面抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K’值：基本組合K’≥3.0；特殊組合K’≥2.5。經(jīng)計算，抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

表4 各工況溢流壩段壩基截面垂直應(yīng)力計算成果表

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，在運行期，各種荷載組合下，壩踵垂直應(yīng)力不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)力，壩趾垂直應(yīng)力不應(yīng)大于壩體混凝土容許壓應(yīng)力，并不應(yīng)大于基巖容許承載力。從計算成果看應(yīng)力能夠滿足規(guī)范要求。

雙嶺水利樞紐大壩變形規(guī)律正常，經(jīng)現(xiàn)場檢查及檢測，并通過監(jiān)測資料分析，未發(fā)現(xiàn)存在危及大壩安全的異常變形。大壩泄流安全、抗滑穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)強度滿足相關(guān)規(guī)范要求。左右岸近壩岸坡穩(wěn)定性較好。根據(jù)現(xiàn)場檢測成果，門庫壩段背水側(cè)壩體排水口上部伸縮縫處存在微量滲水，伸縮縫滲水點高于上游庫水位，分析主要滲水原因是門庫內(nèi)積水通過分縫外滲所致，而非壩體分縫處止水損壞問題，不影響工程安全[2]。

本次評價將大壩滲流性態(tài)安全等級評定為A級。大壩的整體穩(wěn)定、泄流安全能夠滿足規(guī)范要求，無異常變形現(xiàn)象，近壩岸坡穩(wěn)定，將結(jié)構(gòu)安全等級評定為A級。

3.4 抗震安全及金屬結(jié)構(gòu)評價

大壩所在工程區(qū)地震烈度為Ⅵ度，無需抗震復(fù)核。

雙嶺水利樞紐大壩金屬結(jié)構(gòu)總體布置合理，設(shè)計中考慮了水庫運行調(diào)度要求和設(shè)備存放、維護(hù)及檢修需要。設(shè)備選型適當(dāng)，設(shè)計與制造安裝符合規(guī)范要求。金屬結(jié)構(gòu)的強度、剛度及穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。閘門及其埋件、啟閉機均有產(chǎn)品出廠合格證書和產(chǎn)品出廠驗收資料。閘門及埋件和啟閉機等的制造、安裝基本符合規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。啟閉機啟門能力滿足要求，配套的電氣設(shè)備外觀及接線狀況良好，運行可靠。金屬結(jié)構(gòu)已配置備用電源，供電安全能夠得到保障，能夠保證泄水設(shè)備閘門在緊急情況下開啟。雙嶺水利樞紐閘門上游雖無破冰設(shè)施，但是大壩上游水位每日變化，水面浮動較大，經(jīng)運行多年，基本沒有冰凍情況發(fā)生，不影響閘門安全運行。

本次評價將金屬結(jié)構(gòu)安全等級評定為A級。

4 結(jié) 論

經(jīng)綜合評價分析后，將雙嶺水利樞紐大壩安全類別評定為二類。

5 建 議

對評價過程中發(fā)現(xiàn)的問題提出以下建議：

1)對大壩壩體上、下游水位變化區(qū)混凝土剝蝕及粗骨料外露部位采取修補和防護(hù)措施。

2)對廠房壩段電站內(nèi)墻體和地面裂縫進(jìn)行有效處理，加強對裂縫部位的觀測，防止裂縫對混凝土結(jié)構(gòu)安全造成危害。

3)水庫大壩安全監(jiān)測項目不完善，建議對觀測墩影響交通而無法進(jìn)行水平觀測的壩段采取平移觀測點或其他方式恢復(fù)原有壩段的觀測功能。完善大壩的監(jiān)測系統(tǒng)，提高觀測的精度。