三坑水库大坝安全评价

刘 莉

（深圳市广汇源环境水务有限公司,广东 深圳 518172）

1 工程概况

三坑水库位于坪地街道六联社区,坝址在惠盐高速路之西约1 km,有公路到达坝脚,水库下游为三坑水,最终汇入黄沙河左支,属龙岗河三级支流。水库建于1957 年,是村民自发兴建的灌溉农田的小型水利工程,改革开放后,转变了水库的功能,目前水库功能是防洪。

2 安全鉴定

2.1 现场安全检查及安全检测

2.1.1 现场安全检查

现场检查主要存在问题：大坝上游坝坡排水沟有裂缝,深度10 mm,宽2 mm~5 mm,暂不影响大坝安全运行。大坝下游排水棱体有两处较小的渗水点,排水棱体下游排水不顺畅,导致排水沟存在积水。坝后坡草皮局部缺失；大坝坝后坡左下方有居民房,导致生活污水流至坝后排水棱体排水沟内。由于外环高速施工,溢洪道起点至下游上坝路段高差近5 m,无消能措施,下泄时对下游上坝路及周边会造成一定程度的冲刷。

2.1.2 安全检测

本次混凝土回弹强度共计检测10 个测区,混凝土强度推定值为21.4 MPa；水下闸门未设置拦污栅；闸门整体一般腐蚀；螺栓腐蚀一般,防腐涂层脱落,管内焊缝锈蚀。混凝土结构及浆砌石结构情况良好,未见较大明显缺陷。

2.2 安全监测资料分析

2.2.1 监测系统完备性和监测资料可靠性评价

（1）监测系统完备性评价

水库目前正在安装沉降位移监测设备,水库现状监测设施有水尺、自计水位计、测压管、量水堰等。

（2）监测资料可靠性评价

三坑水库大坝的下游坡脚布置有量水堰；大坝下游坝坡布置测压管共计9个；大坝下游坝坡布设6个大坝位移监测设备。数据基本齐全,数据资料基本可靠。

2.2.2 大坝安全性态评估

通过对已有监测资料的分析、现场安全检查,大坝的渗流、稳定基本运行正常,可以认为大坝安全性态基本正常。

2.3 工程质量评价

2.3.1 坝肩坝基

现场发现坝基部位有一处明显渗漏现象,坝基部位主要是花岗岩强风化带,裂隙比较发育,夹块较多,为中等渗透性,存在渗漏隐患。大坝局部坝段揭露存在冲洪积层（粗砂）,存在渗漏隐患。

2.3.2 坝体填筑

坝体填筑土料满足《碾压式土石坝设计规范》（SL 274-2001）,但压实度未能达到规范的要求。坝体填土为弱~中等透水性,坝筑土塑性指数IP=15.8,在7~20范围内,符合规范要求。

2.3.3 输水涵管及溢洪道

闸门整体一般腐蚀；螺栓腐蚀一般,防腐涂层脱落,管内焊缝锈蚀。溢洪道结构完好无开裂等现象。溢洪道下游无消力池,泄洪时对大坝会造成冲刷。

2.3.4 工程质量评价结论

工程质量评价等级为基本合格。

2.4 防洪能力复核

通过对水库调洪演算和防洪能力复核,当坝顶上游侧设有防浪墙时,坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求。计算结果见表1。

表1 三坑水库坝顶高程复核成果表

从表1 可见,大坝防浪墙顶高程、坝顶高程均满足规范要求。水库属小（2）型水库,V等工程,主要建筑物级别为4 级。设计洪水50 年一遇,校核洪水500 年一遇。水库洪水调度运用方式符合水库运行的特点,满足大坝安全运行要求。因溢洪道无消能措施,存在一定的安全隐患。防洪能力评为B级。

2.5 渗流安全评价

渗流稳定分析的目的是复核当前的实际渗流状态能否保证大坝安全运行。

2.5.1 计算结果

计算方法采用有限元法,计算工具采用河海大学AutoBank 软件。计算模型见图1,计算结果见表2。

图1 三坑水库大坝最大坝高计算断面图

表2 三坑水库大坝渗流计算成果

2.5.2 计算结果分析与评价

从单宽渗流量来看,大坝的渗流量较小。水库大坝各工况出逸比降均小于相应土层的允许水力比降,不会发生渗透破坏。

根据本次地勘成果,坝体填土渗透系数满足规范要求,填筑土土质一般且不均一,填土压实度不满足规范要求；坝基部位主要是花岗岩强风化带,为中等渗透性,大坝修建时局部位置清基不彻底,大坝局部坝段揭露存在冲洪积层（粗砂）,存在渗漏隐患。渗流安全评价为B级。

2.6 结构安全评价

2.6.1 计算结果

计算方法采用计及条块间作用力的简化毕肖普法,计算工具采用河海大学AutoBank 软件,计算成果见表3。

表3 大坝抗滑稳定计算结果表

2.6.2 评价结论

大坝在各工况下,坝坡抗滑稳定安全系数满足规范要求；大坝上游护坡厚度满足规范要求；大坝经过多年运行,填筑土体已经固结,坝体沉降已稳定。输水涵安全复核计算结果表明输水涵管结构强度满足设计要求,输水涵管无漏水等情况；闸门整体一般腐蚀；螺栓腐蚀一般,防腐涂层脱落,管内焊缝锈蚀；根据本次对溢洪道的过流能力复核计算,溢洪道过流能力满足设计要求。对溢洪道两侧边坡高度进行复核,边坡现有高度均满足复核计算成果；但该水库无消力池,下泄时对下游上坝路及周边会造成一定程度的冲刷。三坑水库大坝结构安全评为B级。

2.7 抗震安全复核

计算工具采用“autobank7.07稳定分析软件”之“简化Bishop法”。经计算,在非常运用条件II：正常蓄水位遭遇烈度7度地震的上、下游坡工况下的主坡稳定安全计算模型成果见图2。

图2 正常蓄水位大坝上、下游坝坡稳定（抗震工况）

上、下游坝坡抗滑稳定最小安全系数1.49,大于最小安全系数1.1,满足规范要求。本次钻探揭露深度内未见有区域性断裂构造/全新活动断裂构造、发震断裂构造通过的迹象,坝区未来发生破坏性地震或强震的可能性不大,地震及区域地质断裂对坝区场地的稳定性影响不大。三坑水库大坝抗震安全性评价为A级。

2.8 金属结构安全评价

三坑水库金属结构布置合理,设计与制造、安装符合规范要求；安全检测结果为“安全”,强度、刚度及稳定性复核计算结果满足规范要求；闸门整体一般腐蚀；螺栓腐蚀一般,防腐涂层脱落,管内焊缝腐蚀锈蚀,并未超报废折旧年限使用。三坑水库大坝金属结构安全性评价为B级。

2.9 综合评价结论

水库大坝的工程质量基本合格,大坝防洪能力满足国家要求的洪水标准,渗流性态基本安全,结构稳定满足规范要求,金属结构基本安全,大坝抗震安全,水库尚能正常运行,综合评定为二类坝。

3 加固措施建议

经评定,三坑水库综合安全评价为二类坝,根据相关规范针对本水库存在的安全问题,提出如下建议：

（1）建议对坝顶道路裂缝进行修补完善,修复损坏的测压管。

（2）对坝后排水棱体排水沟进行疏浚,使排水顺畅,避免坝脚积水。对坝后坡草皮局部缺失部分铺设草皮；对大坝坝后坡左下方有居民房排污情况的进行治理,禁止生活污水流至坝后排水棱体排水沟内。

（3）对输水涵管闸门、螺栓进行防锈处理。

（4）建议对溢洪道下游渠道新建消能措施,防止泄洪时淹没上坝路及造成内涝、冲刷等情况。

（5）建议加强水库的运行管理,重点巡查渗流点情况。

4 结语

文章论述了安全监测资料分析、复核防洪、渗流、结构安全计算与评价,结合各分项评价得出水库安全鉴定结论。同时应依据评价结论和缺陷,对坝体及时开展后续的除险加固工作。