英房水庫土壩滲流與金屬結(jié)構(gòu)安全評價

車延路

(遼寧省鞍山水文局，遼寧 鞍山114000)

英房水庫位于海城市馬風(fēng)鎮(zhèn)朱紅峪村，是海城市馬風(fēng)鎮(zhèn)海城河上游的控制性工程，主要是以灌溉為主，結(jié)合防洪、供水、養(yǎng)殖等綜合利用的水庫。英房水庫主要由大壩、輸水洞、開敞式溢洪道組成。水庫工程規(guī)模屬于小(1)型水庫，水庫的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是50 a一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)是500 a一遇。水庫總庫918萬 m3，防洪庫容為526萬 m3，興利庫容690萬 m3，水庫設(shè)計正常蓄水位114.5 m，相應(yīng)庫容為265.76萬 m3;死水位104.5 m，相應(yīng)庫容為11.04 萬 m3;設(shè)計洪水位118.47 m，相應(yīng)庫容為485.53萬 m3;校核洪水位120.31 m，相應(yīng)庫容為613.76萬 m3。英房水庫一旦失事，將會使社會生產(chǎn)秩序混亂，經(jīng)濟損失嚴重。

1 大壩與金屬結(jié)構(gòu)問題

英房水庫經(jīng)過多年運行，存在著老化等諸多病害隱患。經(jīng)過對大壩現(xiàn)場進行檢查發(fā)現(xiàn)以下問題。

1.1 壩面破損

大壩迎水壩原系干砌石護坡，現(xiàn)在壩坡回填料及護坡干砌石大片下滑深陷。背水坡為草皮護坡，覆蓋良好，背水坡腳濾水設(shè)備主斜臥式，現(xiàn)已不甚分明，大壩滲流比較嚴重，壩腳形成滲流。

1.2 溢洪道問題

英房水庫溢洪堰底板，由于多年的巖石風(fēng)化、泄洪淘沖、地震等原因造成溢洪堰出口段底板嚴重破壞;泄槽未作任何襯砌。巖石節(jié)理，裂隙甚多，臨空面犬牙交錯，溢洪較大時會有輕度沖刷，坍塌現(xiàn)象。溢洪道未設(shè)任何防滲排水設(shè)施，從現(xiàn)場觀測可以看出，溢洪道下流陡坡面上有多處水出溢點，其高程接近現(xiàn)階段庫水位，且底部消力池常年積水，說明溢洪道地基有滲漏問題，如果英房水庫考慮供水要求，將長期在高水位運行，則滲漏現(xiàn)象較現(xiàn)階段更加嚴重。

1.3 輸水洞問題

輸水洞存在的問題。從現(xiàn)場檢查報告了解到現(xiàn)輸水洞結(jié)構(gòu)存在以下問題:輸水洞靠近大壩左岸，左岸山體為風(fēng)化巖，經(jīng)常脫落，滾到輸水洞入口，影響出流。左岸部分山體的漿砌石護坡已有多處裂縫。輸水洞工作及檢修閘門的操作室破損嚴重，屋頂漏水，門窗損壞;啟閉機電動部分丟失，無電源;工作門槽及檢修門槽間隔墻漏水點多處;工作及檢修閘門漏水嚴重，多年不用，在兩道閘門之間用粘土封堵止水。通往輸水洞豎井的橋無護攔，橋下混凝土面出現(xiàn)多處裂縫，且有多處漏出鋼筋，表面混凝土風(fēng)化嚴重，用手可掰掉。輸水洞系圬工結(jié)構(gòu)。兩側(cè)為漿砌石墻，頂部條石蓋板，水庫蓄水后歷年來均發(fā)生漏水現(xiàn)象，越演越烈，閘后10～15 m內(nèi)，洞體條石蓋板嚴重漏水有7處，最大水股1.5 mm。整個洞壁漿砌石墻水泥溝縫上呈現(xiàn)無數(shù)氣泡，閘門槽左下角也脫落混凝土一塊。從底槽上量20 cm，側(cè)槽上量50 cm，落閘時噴出水股直徑3～4 cm。輸水洞基存在安全隱患。需采取有效措施，解決洞身漏水和閘門漏水等問題。

2 土壩滲流分析與安全評價

由于英房水庫為邊規(guī)劃、邊設(shè)計、邊施工的“三邊”工程，水庫沒有任何水情、工情觀測設(shè)施，而且沒有任何洪水觀測資料和大壩運行管理資料。無法進行滲流計算分析，現(xiàn)在只能采用理論計算的方法進行滲流計算分析。

2.1 基本資料

筑壩材料。英房水庫土壩為粘土心墻壩，壩身填筑材料為風(fēng)化砂，心墻填筑材料為粉質(zhì)粘土、粉土、粘土。計算指標(biāo)采用值見表1。

土壩基礎(chǔ)。壩基主要為第四紀松散層，厚度由薄漸厚，為10～70 m，含水層主要為礫砂、圓角礫，砂礫石厚度由薄漸厚一般為10～40 m。礫砂、圓角礫滲透系數(shù)為3.56×10－3cm/s。

水位。英房水庫大壩設(shè)計上游水位為118.47 m，下游水位為 102.02 m。

表1 筑壩土料計算參數(shù)表

2.2 土壩滲流穩(wěn)定分析復(fù)核

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL274－2001)規(guī)定，對土壩采用流體力學(xué)有限元法進行數(shù)值計算，計算采用邊坡穩(wěn)定計算采用北京理正軟件設(shè)計研究院的《理正巖土工程計算分析系列軟件》。設(shè)計斷面滲流穩(wěn)定計算成果見表2。

表2 設(shè)計斷面滲流穩(wěn)定計算成果

2.3 大壩滲流安全評價結(jié)論

(1)大壩滲流計算穩(wěn)定，下游壩坡段逸出點高程小于設(shè)計計算值，壩體運行多年不出現(xiàn)壩體和壩基滲漏破壞。粘土心墻在連續(xù)性、壓實程度、防滲性能等方面質(zhì)量較好，但心墻與壩殼填筑料間無過渡層，對防滲體有影響，防滲體較完好。

(2)本工程壩基部位粘土心墻置于強風(fēng)化巖石之上，有一定的滲透性，但經(jīng)勘察滲漏量不大。

(3)防浪墻局部破損嚴重。

(4)右岸壩肩部位存在滲漏的可能性。

結(jié)論:主壩滲流穩(wěn)定，滲流性態(tài)基本安全，定為B級。

建議:在后續(xù)工作中進一步查明右岸壩肩部位的滲漏的可能性并采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，以滿足水庫蓄水的要求。

2.4 溢洪道滲流安全評價

由于本水庫沒有進行過鉆探，故無法從鉆探資料上確定溢洪道的滲漏量，但從現(xiàn)場觀測可以看出，溢洪道下游陡坡面上具有多處水出溢點，其高程接近現(xiàn)階段庫水位，說明溢洪道地基具有較嚴重的滲漏問題，在改造溢洪道之前應(yīng)先采取防滲措施進行處理。

結(jié)論:溢洪道滲流安全評價為C級。

3 金屬結(jié)構(gòu)安全評價

英房水庫金屬結(jié)構(gòu)部分主體為溢洪道、輸水洞兩部分組成。安全評價的主要方法為現(xiàn)場檢查法。

溢洪道金屬結(jié)構(gòu)為溢洪道平板工作閘門及啟閉機。溢洪道工作閘門共3孔，孔口尺寸為6 m×6 m。工作閘門的啟閉機采用前拉式布置，啟閉機選用固定卷揚式平板閘門啟閉機。通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)工作閘門的操作室破損嚴重;啟閉機電動部分丟失，無電源;閘門年久失修，磨損銹蝕嚴重?zé)o法正常使用，影響工程的正常運用。通過現(xiàn)場檢查可以將英房水庫金屬結(jié)構(gòu)安全評價評定為C級。建議更新閘門和啟閉機，改造供電線路。

輸水洞為1.2 m×1.6 m壩下方涵。洞長73.8 m，進口高程104.5 m，出口高程101.5 m。輸水洞進口處設(shè)平板閘門一道，由啟閉塔操縱，有工作橋與壩頂連接，輸水洞最大泄量為18.4 m3/s。輸水洞興建于1958年，1960年竣工投入運行。由于原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)太低不能充分發(fā)揮作用，于1975年進行擴建至1978年竣工，并投入運行。通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)輸水洞工作及檢修閘門的操作室破損嚴重;啟閉機電動部分丟失，無電源;工作門槽及檢修門槽間隔墻漏水點多處;工作及檢修閘門漏水嚴重，多年不用，在兩道閘門之間用粘土封堵止水。閘門年久失修，磨損銹蝕嚴重?zé)o法正常使用，影響工程的正常運用。同時閘門和啟閉機早以超過使用年限，需要更新。通過現(xiàn)場檢查可以將英房水庫金屬結(jié)構(gòu)安全評價評定為C級。建議更新閘門和啟閉機。

4 結(jié)語

針對水庫的大壩滲流和金屬結(jié)構(gòu)部分主體的溢洪道、輸水洞兩部分安全評價評定為C級。故英房水庫大壩為三類壩，屬病險水庫大壩，應(yīng)立即安排資金進行除險加固。建議除險加固的主要內(nèi)容如下:對水庫大壩將進行加高，同時加高心墻;壩頂寬度加寬至5 m;對左岸壩頭風(fēng)化巖、入庫公路進行加固處理;在原有基礎(chǔ)上對加高防浪墻，并對破損處進行修復(fù)，對上、下游壩坡進行整理;對大壩進行加高處理及防滲處理，大壩護坡進行改造;將溢洪道改造為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并增設(shè)導(dǎo)墻和消力池;對溢流堰底板進行加固修補，增加啟閉機電機和電源設(shè)備，對溢流堰工作閘門進行局部修補。對輸水洞滲漏處進行固結(jié)灌漿及加固修補;對輸水洞閘門、啟閉機進行改造更換;改建工作橋和啟閉室;對壩體滲漏處進行補充勘察。

［1］陳振宇.臺山市南炕水庫土壩結(jié)構(gòu)安全復(fù)核［J］.吉林水利.2009(03).

［2］趙向峰.淺談汾河水庫大壩安全［J］.山西水利.1998(04).

［3］裴翠梅.汾河水庫金屬結(jié)構(gòu)安全評價［J］.山西水利.2011(10).