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        雙嶺水利樞紐大壩安全評價與建議

        2022-10-13 01:07:20孫澤仁
        黑龍江水利科技 2022年9期
        關(guān)鍵詞:溢流壩段壩段壩基

        孫澤仁

        (遼寧澤峰水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jī)容量50MW,共2臺機(jī)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(jì)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(yùn)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(yàn)值及規(guī)范、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)規(guī)定的允許值內(nèi),運(yùn)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(shí)、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(yùn)行十余年,經(jīng)過竣工期修補(bǔ)后,運(yùn)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(yùn)行期間應(yīng)加強(qiáng)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(jiān)硬完整,飽和抗壓強(qiáng)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(jì)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(jiān)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(jiān)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(jì)及規(guī)范要求,運(yùn)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(yùn)行管理及防洪安全評價

        運(yùn)行管理評價的目的是評價水庫現(xiàn)有管理?xiàng)l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(yùn)行的需要,并為改進(jìn)大壩運(yùn)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(jī)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(yùn)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(jì)階段采用的水文資料和運(yùn)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(jì)洪水復(fù)核和調(diào)洪計(jì)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(jì)洪水進(jìn)行復(fù)核計(jì)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(jì)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(jì)算成果與《初設(shè)》階段成果對比如表1所示。

        表1 調(diào)洪計(jì)算成果對比表

        經(jīng)計(jì)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(yùn)行方式亦未發(fā)生變化。故調(diào)洪計(jì)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(jì)條件和功能安全運(yùn)行,大壩運(yùn)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(shí)際滲流性態(tài)能否滿足大壩按設(shè)計(jì)條件安全運(yùn)行。雙嶺水利樞紐大壩壩基巖石較為堅(jiān)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(jì)和規(guī)范要求。從現(xiàn)場安全檢查及大壩日常運(yùn)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(qiáng)度與穩(wěn)定,計(jì)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(jì)算成果表

        根據(jù)規(guī)范規(guī)定,按抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)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(jì)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(jì)算成果表

        根據(jù)規(guī)范規(guī)定,在運(yùn)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(jì)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(qiáng)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(diǎn)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(jì)中考慮了水庫運(yùn)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(jì)與制造安裝符合規(guī)范要求。金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。閘門及其埋件、啟閉機(jī)均有產(chǎn)品出廠合格證書和產(chǎn)品出廠驗(yàn)收資料。閘門及埋件和啟閉機(jī)等的制造、安裝基本符合規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。啟閉機(jī)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(yùn)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(yùn)行多年,基本沒有冰凍情況發(fā)生,不影響閘門安全運(yùn)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(bǔ)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(qiáng)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(xiàng)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(diǎn)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。

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