杭州市青山水库大坝安全综合分析评价

袁月明，蔡红娟

（杭州市青山水库管理处，浙江 临安 311305）

1 工程概况

青山水库位于杭州市西郊临安市境内，东苕溪主干流南苕溪上，距临安市区约8km，距杭州市区约40km，总库容2.13亿m3，是一座以防洪为主，结合灌溉、发电等综合利用的大 （2）型水库。是目前杭州市最大的防洪蓄水工程，直接保护省会杭州市及杭嘉湖东部平原的防洪安全。

水库枢纽工程由拦河大坝、泄洪闸、副坝、泄洪放空洞及电站等组成。工程于1958年12月18日破土动工，1964年竣工并投入使用。运行至今，经历了多次整修和加固。1988—1992年实施了保坝工程，在原有5孔泄洪闸的右侧新增5孔泄洪闸。2002年9月至2005年8月进行除险加固。2014年6月，完成除险加固工程后的首次大坝安全鉴定。本次大坝安全鉴定主要内容包括对水库防洪标准、结构安全、渗流安全、金属结构安全以及工程质量和运行管理等方面进行复核或评价。

2 安全分析与评价

2.1 工程质量评价

本次工程质量评价主要是通过分析工程地质条件及历史资料，并结合现场巡视检查和检测，分别对主坝、泄洪闸、副坝、泄洪放空洞等水工建筑物进行质量分析与评价。大坝采用混凝土防渗墙防渗，并与主坝右岸倒挂井、泄洪闸防渗帷幕和左岸岸墙一起形成了封闭的防渗体系，各项施工质量满足设计和规范要求。新泄洪闸基础的工程地质较好，老泄洪闸基础的工程地质条件较差，但地基容许承载力均能满足设计要求。新、老泄洪闸闸基采用帷幕灌浆进行防渗处理，帷幕深度符合设计要求。泄洪闸闸墩等部位局部存在横向裂缝，多为宽度小、延伸浅的表面裂缝，不影响结构安全。泄洪闸施工质量满足设计和规范要求。副坝坝基置于较坚硬基岩上，2005年除险加固中迎水面防渗土料填筑进行了清基处理，施工质量符合设计和规范要求。泄洪放空洞混凝土质量满足设计要求。但衬砌混凝土局部存在脱落现象，启闭平台板存在局部裂缝。

2005年 《青山水库除险加固工程竣工验收鉴定书》中核定青山水库除险加固工程质量等级为优良，其中主坝、防渗墙、副坝、泄洪闸、泄洪放空洞等主要单位工程质量等级为优良。

综上所述，根据SL 258—2000《水库大坝安全评价导则》的规定：各建筑物施工质量达到设计和规范要求，青山水库大坝工程质量综合评价定为 “优良”［1］。

2.2 防洪标准复核评价

本次洪水复核采用流域内实测的雨量资料推求设计洪水，资料系列为1952—2010年，比2002年青山水库除险加固初步设计阶段的1952—1999年资料系列延长了11a，资料系列延长以后，较2002年除险加固工程初步设计的洪水成果略大。

根据 GB 50201—1994 《防洪标准》［2］及SL 252—2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》，确定青山水库工程规模属大 （2）型，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物大坝、泄洪闸、泄洪放空洞、副坝为2级，电站为4级，本工程设计洪水标准采用100a一遇，校核洪水标准采用10 000a一遇，设计、校核洪水位满足规范要求。

本次鉴定复核100a一遇水位32.42m，低于2002年水库除险加固初步设计设计洪水位0.14m，10 000a一遇水位35.17m，高于2002年水库除险加固初步设计校核洪水位0.14m。经复核计算得到主坝坝顶高程35.67m （现状36.26m），防浪墙顶高程36.99m （现状37.46m），副坝顶高程35.67m （现状36.16m），均满足防洪要求。

根据SL 258—2000《水库大坝安全评价导则》的规定，青山水库防洪安全性评价为 “A”级［1］。

2.3 结构安全评价

本次结构安全评价结合现场检查和监测资料分析工作进行，对已暴露出的问题或异常进行重点复核计算。

（1）主坝。结构设计符合现行有关规范的要求。从主坝监测资料分析来看，大坝表面水平位移最大值为27.0 mm，最大年变幅为26.7mm，最小值为－14.0mm，历年最大累计竖向位移30.31mm （包含除险加固前沉降量），并已经趋向稳定，主坝坝顶高程预留沉降量裕度充足，满足规范要求。主坝坝体抗滑稳定的安全系数满足SL 274—2001《碾压式土石坝设计规范》的要求。上游混凝土预制块护坡厚度满足规范要求。

（2）副坝。坝坡抗滑稳定和上游浆砌石护坡厚度能满足现行规范的要求。

（3）泄洪闸。闸室结构稳定和基底应力满足规范要求；弧门支座附近闸墩的局部受拉区的裂缝控制不能完全满足规范的要求；新泄洪闸的4根主梁最大挠度不能满足现行规范要求；泄洪闸闸底板及溢流面、启闭机室混凝土梁和阻滑板局部存在裂缝，经复核，裂缝不影响泄洪闸结构安全。

（4）泄洪放空洞。启闭机室的梁板存在3条裂缝，经复核裂缝不影响泄洪放空洞启闭机室的结构安全，结构运行稳定，泄流能力复核能满足设计要求。泄洪放空洞结构设计符合现行规范的要求。

根据SL 258—2000《水库大坝安全评价导则》相关规定，青山水库结构安全性评价为 “B级”［1］。

2.4 渗流安全分析评价

本次渗流安全评价主要复核当前的实际渗流状态能否保证建筑物按设计条件安全运行。检查工程运行中发生过何种渗流异常现象，判断是否影响工程安全；分析工程现状条件下各防渗和反滤排水设施的工作性态，并预测在未来高水位运行时的渗流安全性等。

（1）主坝。经主坝渗流计算，混凝土防渗墙的最大渗透坡降为17.100（小于允许渗透坡降30.000），主坝体砂砾石最大渗透坡降为0.140（小于允许渗透坡降0.150），坝基砂壤土最大渗透坡降为0.320（小于允许渗透坡降0.400），均满足规范要求。坝基与坝体单宽渗漏量为6.51m3／（m·d），两岸坝肩渗压计观测结果表明不存在明显的渗漏通道，无绕坝渗流问题。

（2）副坝。坝体出逸点的最大渗透坡降为0.143（小于允许渗透坡降0.400），满足规范要求，计算最大渗流量为0.039m3／ （m·d）。

（3）泄洪闸。监测数据表明，右坝头0＋562m断面倒挂井下游渗压计的测值变化与库水位变化相关性强。该部位监测断面浸润线高于邻近断面浸润线1.61～4.46m，但无随时间增大的趋势。对该断面进行渗透稳定分析，坝体最大渗透坡降为0.122，坝基最大渗透坡降为0.150，均小于材料允许的渗透坡降，无渗透破坏问题。老泄洪闸阻滑板与泄洪闸的连接位置发现表面止水损毁，防渗体系存在缺陷，但经稳定复核，老泄洪闸的抗滑稳定系数仍能满足规范要求。

（4）泄洪放空洞。整体结构稳定，无裂缝及洞身渗漏点，评定其渗流性态安全。根据SL 258—2000《水库大坝安全评价导则》相关规定，青山水库渗流安全性评价为 “B级”［1］。

2.5 金属结构安全分析评价

分别对泄洪闸及启闭设备、泄洪洞及启闭设备和电气设备进行复核计算与分析。

（1）泄洪闸工作闸门、泄洪放空洞进水口事故检修门、出口弧形闸门的各项应力和变形均满足规范要求，闸门结构安全；

（2）钢闸门启闭装置运行正常，闸门行走支撑、门槽变形正常，且设置备用柴油发电机，保证紧急情况下闸门运行可靠；

（3）泄洪闸弧形闸门止水装置漏水，局部腐蚀或漆膜脱落；弧门焊缝存在未焊透的质量缺陷；

（4）泄洪闸10＃弧门双吊点受力不平衡，在启闭过程中发生抖动振颤现象；

（5）水库供电满足规范要求，不存在安全隐患。但启闭机、配电柜、配电箱、机柜等测点的接地电阻测试值为25.5Ω，不满足标准值≤4.0Ω的规范要求。

综上所述，根据SL 258—2000《水库大坝安全评价导则》相关规定，青山水库金属结构安全性评价为 “A级”［1］。

3 工程存在的主要问题

通过本次大坝安全鉴定，青山水库工程主要存在以下问题：

3.1 主坝存在问题

（1）主坝防渗墙与泄洪闸导墙连接段存在渗流异常，0＋562m断面渗压计测值变化与库水位变化相关性强，实测浸润线高于坝体邻近断面浸润线1.61～4.46m；

（2）坝顶及下游坝面缺少集中排水通道，坝顶防浪墙局部存在破损，下游坝面局部存在冲刷下凹现象；

（3）邻近左坝头上游库区道路存在严重的不均匀沉降及裂缝，库岸边坡局部区域已坍塌成倒坡；

（4）渗流人工观测的测压管管底淤积严重，管壁锈蚀；部分应变计和测斜仪运行不正常或损坏。

3.2 泄洪闸存在问题

（1）老泄洪闸基础已为全～强风化岩石，比较破碎，透水性强，表面钢纤维混凝土与下部混凝土，下部混凝土与基岩间局部脱空，胶结欠佳；

（2）闸底板、阻滑板、闸墩局部存在裂缝，弧形闸门支座局部受拉区裂缝、扇形局部受拉钢筋截面不满足规范要求；

（3）新泄洪闸启闭机房构件4根主梁的挠度均不满足规范要求；

（4）弧形钢闸门的焊缝普遍存在未焊透的质量缺陷，止水装置漏水，局部腐蚀或漆膜脱落；10＃闸门开启时有抖动振颤的现象。

3.3 其 它

右岸上坝公路及库区延伸段缺少安全护栏；缺少坝下控制断面流量测验站；缺少综合管理信息平台及其配套设施，各分项系统分别设立且比较陈旧，硬件设备已过使用年限。

4 意见和建议

（1）针对右岸渗流异常，建议根据勘探结果对连接位置进行防渗处理；

（2）对老泄洪闸基础进行加固处理，维修加固混凝土溢流面；进一步研究弧形闸门支座的加固方式；对宽度大于0.3mm闸墩裂缝进行处理，并对其余裂缝加强监测；对启闭平台的构件进行加固处理；对闸门不合格的I类焊缝和整条未焊透的II类焊缝进行加固处理，并对机电设备进行维修改造；

（3）更新改造部分大坝监测设施，如更新坝体测压管、新建流量测验站等；

（4）在大坝坝顶及坝面增设集中排水通道，并对坝面局部进行处理，对防浪墙进行修复；

（5）对左坝头上坝公路路基及上、下游公路边坡进行支挡处理。对右岸上坝公路及库区延伸段设置安全护栏；

（6）进一步加强水库管理能力，在现有的大坝监测系统，水雨情测报系统等系统的基础上，建设水库综合管理信息平台及其附属设施，完善会商系统。

5 安全鉴定结论

（1）工程质量综合评价。各建筑物质量大部分达到规定要求，在运行过程中部分暴露出某些质量缺陷，但尚不影响工程安全，青山水库大坝工程质量综合评价定为“优良”。

（2）运行管理评价。工程管理机构齐全，规章制度健全，管理设施较为完善，日常检查与维修养护工作到位，监测设施总体上能较好发挥作用。运行管理评定为 “好”。

（3）防洪安全评价。防洪能力满足现行规范要求，防洪安全性评定为 “A”级。

（4）结构安全评价。泄洪闸弧门支座附近闸墩的局部受拉区的裂缝控制不能完全满足规范要求；泄洪闸启闭平台部分支承大梁挠度不满足规范要求；泄洪闸存在较多裂缝。水库大坝结构安全性评定为 “B”级。

（5）渗流安全评价。大坝防渗性能总体较好，但主坝防渗墙与泄洪闸导墙间存在渗流异常；老泄洪闸闸基渗透性较大。青山水库渗流安全性评定为 “B”级。

（6）抗震安全评价。根据GB 18306—2001《中国地震动参数区划图》，本区地震动峰值加速度为小于0.05g，相应的基本烈度为小于VI度，地震动反应谱特征周期0.35 s。本工程可不进行抗震复核［3］。

（7）金属结构安全评价。泄洪闸弧形工作闸门焊缝经检测存在缺陷，但经闸门结构复核，弧形工作闸门的各项应力符合规范要求，满足材料许用应力要求，闸门结构安全。金属结构安全性评定为 “A”级。

通过维修加固改造，大坝结构和渗流方面存在的问题可消除。根据 《水库大坝安全鉴定办法》，在2016年前，通过维修加固，消除安全隐患，将结构和渗流B级升为A级的情况下，青山水库大坝评定为 “一类坝”［1］。

［1］马以超，余学彦，郎小燕，等 .浙江省杭州市青山水库大坝安全鉴定报告 ［R］.杭州：浙江省水利水电勘测设计院，2014.

［2］吴文彬，陈亮雄，林时君，等.曾坑水库大坝安全鉴定分析［J］.广东水利水电，2011 （1）：49－51，64.

［3］张望伟.东牙溪水库大坝安全综合评价与分析 ［J］.杨凌职业技术学院学报，2006（2）：11－14.