常門鋪水庫大壩安全鑒定簡析

高 超

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 水庫概況

常門鋪水庫位于朔州市右玉縣城西南約16 km的威坪鄉(xiāng)常門鋪村，是黃河一級支流蒼頭河上游的一座以防洪為主，兼顧灌溉、養(yǎng)殖的中型水庫。水庫控制流域面積310 km2，多年平均徑流量1235.6萬m3。水庫總庫容2176萬m3，正常蓄水位1364.77m，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇。地震設(shè)防烈度為7度。

水庫于1959年開工建設(shè)，1978年2月建成并投入運行。水庫樞紐由大壩、溢洪道、泄洪沖沙洞和灌溉輸水洞四部分組成，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物大壩、泄洪沖沙洞、溢洪道級別為3級，次要建筑物岸邊灌溉輸水洞級別為4級。

大壩壩型為水中填土均質(zhì)土壩，最大壩高22.5m，壩頂長320m，壩頂寬7m。原設(shè)計壩頂高程1369.77m（黃海高程系），現(xiàn)狀壩頂高程1369.47～1370.64m，壩頂為混凝土路面。防浪墻高1.0m。上游壩坡為干砌石護(hù)坡，在高程1359.27m處設(shè)2.0m寬的馬道，馬道以上壩坡原設(shè)計為 1∶2.75，現(xiàn)狀為 1∶2.63～1∶2.93；馬道以下為1∶3.25。下游壩坡為0.5m厚的碎石護(hù)坡，在高程1359.27m處設(shè)2.0m寬的馬道，馬道以上壩坡原設(shè)計為 1∶2，現(xiàn)狀為 1∶2.46；馬道以下原設(shè)計為 1∶2.5，現(xiàn)狀為 1∶2.55～1∶2.76。

溢洪道位于大壩右壩肩，為開敞式寬頂堰，最大泄量473m3/s，全長330m，由進(jìn)口段、控制段、泄槽段、消能段、出水渠等五部分組成。進(jìn)口段位于右岸壩前庫區(qū)，進(jìn)口底高程1362.77m，底寬32m，兩側(cè)邊坡1∶0.75，樁號0-034—0-010段為扭面漸變段，底寬由32m漸變?yōu)?3.9m，底坡向上為1∶48，兩側(cè)邊坡由1∶0.75漸變?yōu)橹眽Γ瑪嗝嬗商菪螡u變?yōu)榫匦?。目前，現(xiàn)狀進(jìn)口渠渠底高程為1365.00～1363.00m，渠底寬12～27m，進(jìn)口渠斷面的開挖、漿砌石防護(hù)均未按設(shè)計完工。溢洪道的進(jìn)口渠為土基，其余為巖基。目前，控制段的啟閉機(jī)室及檢修平臺均未施工，閘門、啟閉機(jī)及其電氣設(shè)備均未安裝。

泄洪沖沙洞位于大壩左岸，為城門洞型無壓洞，全長150m，由進(jìn)口段、洞身段和出口段組成。其中隧洞段長149.65m，寬4.0m，洞高5.8m，原設(shè)計最大泄量207m3/s，現(xiàn)狀復(fù)核后泄量為212m3/s。

灌溉輸水洞位于沖沙洞左側(cè)，為城門洞型無壓洞，全長340m，洞寬1.5m，洞高1.8m，最大引水流量3m3/s。

水庫自建成投入運行以來，重點保護(hù)水庫下游的威遠(yuǎn)鎮(zhèn)、新城鎮(zhèn)、右衛(wèi)鎮(zhèn)、楊千河鄉(xiāng)、殺虎口等4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)35個村及殺虎口旅游區(qū)、大呼高速公路、山和線公路、準(zhǔn)池鐵路等，共涉及2.5萬人、6666.67 hm2耕地，水庫有效灌溉面積800 hm2。

2 存在問題

一是水庫現(xiàn)狀實際防洪能力不能滿足規(guī)范要求。二是溢洪道未完工，泄洪沖沙洞無壓洞局部滲漏水，灌溉輸水洞進(jìn)口滲漏水。三是壩基卵石混合土出逸滲透坡降大于允許值，滲流形態(tài)不安全，存在滲漏和滲透穩(wěn)定問題。四是灌溉輸水洞進(jìn)水塔上部漿砌石結(jié)構(gòu)無抗震安全措施。五是現(xiàn)狀溢洪道控制段未按設(shè)計要求配套閘門，泄洪沖沙洞及灌溉輸水洞閘門年久失修，設(shè)備本身有嚴(yán)重缺陷，不能安全運行，啟閉設(shè)施不能正常運行。六是水庫淤積嚴(yán)重，且無大壩安全監(jiān)測設(shè)施。

3 大壩安全評價

根據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》規(guī)定，大壩工程性狀各專項的安全性分為A、B、C三級。A級為安全可靠；B級為基本安全，但有缺陷；C級為不安全。

3.1 工程質(zhì)量評價

大壩筑壩材料符合規(guī)范，施工質(zhì)量大部分達(dá)到設(shè)計要求。經(jīng)現(xiàn)場檢查及勘查，主要存在以下問題：第一，壩體土土質(zhì)不均，壩頂有數(shù)條裂縫，裂縫較短，深度較淺，不貫通。下游壩坡右壩腳處有一小型塌坑。第二，溢洪道未完工，已完工部分無明顯缺陷，基本完好，引渠未開挖至原設(shè)計斷面。第三，泄洪沖沙洞的襯砌混凝土標(biāo)號偏低，局部有滲漏水現(xiàn)象。另外，閘門漏水、啟閉設(shè)施老化。第四，灌溉輸水洞洞內(nèi)有淤泥、滲水現(xiàn)象，進(jìn)口處相對嚴(yán)重。另外，進(jìn)口閘門漏水。

3.2 運行管理評價

水庫能夠按照審定的調(diào)度規(guī)程合理調(diào)度運用；水文觀測及通信設(shè)施基本具備，但資料整編時段太長；水庫各項規(guī)章、制度齊全；大壩得到了完好的維修，并處于完整的可運行狀態(tài)；大壩無安全監(jiān)測設(shè)施。根據(jù)水文觀測資料，結(jié)合現(xiàn)場檢查結(jié)果認(rèn)為：大壩的總體運行狀況良好，大壩變形及穩(wěn)定總體上處于正常狀態(tài)，但下游壩坡的右壩腳處發(fā)現(xiàn)與壩基滲透坡壞有關(guān)的一小型塌坑。大壩運行管理綜合評價為較好。

3.3 防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核

現(xiàn)狀溢洪道未完工，經(jīng)水庫泄量水力計算和水文調(diào)洪復(fù)核計算，水庫防洪能力滿足《防洪標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)（P=1%），不滿足校核洪水標(biāo)準(zhǔn)（P=0.1%）。水庫防洪安全為C級。

3.4 結(jié)構(gòu)安全評價

壩體變形基本穩(wěn)定，各種工況下壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)均能滿足規(guī)范要求，壩坡穩(wěn)定。庫岸多呈緩坡狀，黃土岸坡滑塌不發(fā)育，岸坡穩(wěn)定性較好，且水庫運行近40年來未發(fā)現(xiàn)大的坍塌。

溢洪道閘室抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)和堰基應(yīng)力均滿足規(guī)范要求，溢洪道堰體穩(wěn)定，僅進(jìn)口渠未完工。

泄洪沖沙洞進(jìn)水塔塔身最不利斷面能夠滿足強(qiáng)度和限裂要求；閘室底板和側(cè)墻均為構(gòu)造配筋；引水隧洞襯砌結(jié)構(gòu)為構(gòu)造配筋；隧洞洞身結(jié)構(gòu)因無資料無法核實。隧洞能正常運行，但閘后4m長洞身范圍內(nèi)有滲漏水現(xiàn)象。

灌溉輸水洞內(nèi)巖體穩(wěn)定。目前，灌溉輸水洞能正常運行，只是進(jìn)口段部分襯砌破損，有滲漏水現(xiàn)象，閘門漏水，但不影響結(jié)構(gòu)安全。

綜上所述，結(jié)構(gòu)安全綜合評價為B級。

3.5 滲流安全評價

根據(jù)滲流穩(wěn)定計算分析，水庫正常蓄水位時，大壩壩體土出逸處滲透比降小于允許水力比降，滲流形態(tài)是安全的；壩基未進(jìn)行過防滲處理，壩基卵石混合土出逸處滲透比降大于允許水力比降，滲流形態(tài)不安全，存在滲漏和滲透穩(wěn)定問題。下游坡腳排水設(shè)施不完善，存在與壩基滲透坡壞有關(guān)的塌坑。故大壩滲流安全評價為C級。

3.6 抗震安全評價

水庫所處地區(qū)地震基本烈度為7度。地震工況下，大壩在正常蓄水位和正常運用中水位降落期的壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)均大于規(guī)范允許值。溢洪道遭遇地震時堰體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)和堰基應(yīng)力滿足規(guī)范要求。泄洪沖沙洞進(jìn)水塔上部框架結(jié)構(gòu)截面應(yīng)力滿足混凝土強(qiáng)度。灌溉輸水洞進(jìn)水塔上部漿砌石結(jié)構(gòu)無抗震安全措施。故抗震安全評價為B級。

3.7 金屬結(jié)構(gòu)安全評價

水庫現(xiàn)狀溢洪道控制段未按設(shè)計配套閘門。泄洪沖沙洞及灌溉輸水洞閘門年久失修，設(shè)備有嚴(yán)重缺陷，不能正常安全運行；固定卷揚式啟閉機(jī)、電動葫蘆無法保證閘門正常啟閉。故金屬結(jié)構(gòu)安全性評為C級。

4 大壩安全鑒定結(jié)論及建議

根據(jù)《水庫大壩安全評價導(dǎo)則》規(guī)定，常門鋪水庫大壩安全鑒定結(jié)論為三類壩。為消除水庫安全隱患，保證大壩安全運行，充分發(fā)揮水庫效益，建議對水庫進(jìn)行除險加固，提高水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范要求；對大壩進(jìn)行整修；對壩體、壩基采取滲流安全措施；溢洪道應(yīng)按原設(shè)計完工；對泄洪沖沙洞和灌溉輸水洞進(jìn)行維修加固；金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)電設(shè)備更新配套；增設(shè)大壩安全監(jiān)測設(shè)施。