双岭水利枢纽大坝安全评价与建议

孙泽仁

(辽宁泽峰水利工程规划设计有限公司，沈阳 110004)

1 工程概况

双岭水利枢纽位于浑江干流下游，水库总库容1.33×108m3，装机容量50MW，共2台机组，主要工程任务是防洪、发电、灌溉、水产养殖等。

双岭水利枢纽工程等别为II等，主要建筑物级别为3级，泄水建筑物及电站厂房(上游)设计洪水标准为100a一遇，校核洪水标准为500a一遇，枢纽主要由混凝土重力挡水坝、溢流坝、河床式电站厂房及开关站组成。

2 大坝安全性评估

经现场检查，未发现双岭水利枢纽大坝坝体混凝土出现严重溶蚀、受压破碎及坝体沿建基面发生明显位移或坝身明显倾斜等危及大坝结构安全的迹象，大坝运行正常。

从监测资料来看，监测成果的变化规律基本正常，测值在经验值及规范、设计、试验规定的允许值内，运行情况中无异常情况，认为双岭水利枢纽大坝基本上处于安全状态。

3 大坝安全评价体系

3.1 工程质量和工程地质评价

经调查，双岭水利枢纽大坝的挡水坝段、溢流坝段及厂房坝段的坝体构造，包括坝顶、坝体分缝与止水均满足规范的要求。溢流坝段上游基本无淤积，下游基岩普遍完好，无明显破碎、断裂，基岩表面较为平坦，无明显冲坑，下游基岩抗冲满足使用要求。

厂房坝段电站内部整体表观基本完好，但局部存在混凝土振捣不实、骨料外露和混凝土裂缝，分析裂缝产生的主要原因是混凝土浇筑过程中温度应力、塑性收缩及施工工艺等原因造成的。鉴于工程已运行十余年，经过竣工期修补后，运行期间未再对裂缝进行处理，个别裂缝仍存在渗水迹象，混凝土裂缝对混凝土结构的完整性、耐久性、抗渗性等方面都存在不同程度的不利影响，并容易引起钢筋锈蚀，运行期间应加强裂缝观测。厂房坝段及厂房混凝土水位变动区混凝土选用抗冻标号F200，大体积混凝土外露部分选用抗冻标号F100，低于现行规范的规定，局部混凝土抗冻标号偏低、混凝土剥蚀、骨料外露将影响混凝土的抗冻融、抗冲耐磨等耐久性要求。

大坝坝基岩石为花岗质混合岩，岩石较为坚硬完整，饱和抗压强度平均在90MPa以上，左岸挡水坝段和厂房坝段分别建基在弱-微风化岩体和微风化-新鲜岩体上，溢流坝段、门库坝段和右岸挡水坝段建基在弱风化岩上，满足设计规范要求。在弱风化上部，大部分钻孔单位吸水率<0.03L/min·m·m，属弱-极微透水体，坝基采用固结灌浆的处理方式，提高了坝基的完整性。施工对建基面局部存在的缓倾角节理采取了锚固处理措施，缓倾角节理经锚固处理后对坝基稳定影响不大。坝址左岸受浑江河道冲刷，地形坡度较陡。组成库岸的岩石多由花岗质混合岩和石英砂岩等坚硬岩石组成。石英砂岩岩层倾向山里，岸坡稳定性较好。右岸为河流堆积岸，形成漫滩、阶地，山坡地形较平缓，库岸由坚硬岩石组成，稳定性较好。

双岭水利枢纽大坝质量基本满足设计及规范要求，运行中暴露局部质量缺陷，尚不严重影响工程安全，将工程质量评价为基本合格[1]。

3.2 运行管理及防洪安全评价

运行管理评价的目的是评价水库现有管理条件、管理工作及管理水平是否满足相关大坝安全管理法规与技术标准的要求，以及保障大坝安全运行的需要，并为改进大坝运行管理工作提供指导性意见和建议。目前双岭水利枢纽管理机构和管理制度健全，管理人员职责明晰。大坝设有水平、垂直位移观测设施，管理单位每月能够按规定进行正常观测。大坝防汛交通与通信等管理设施完善。能够按照审批的调度规程合理调度运用，并开展安全监测，大坝能得到及时养护修理。

防洪安全评价的目的是根据水库设计阶段采用的水文资料和运行期延长的水文资料，并考虑建坝后上下游地区人类活动的影响以及水库工程现状，进行设计洪水复核和调洪计算，评价大坝现状抗洪能力是否满足现行有关标准要求。本次评价主要对桓仁、回龙山、沙尖子站、桓仁～回龙山和桓仁～沙尖子区间设计洪水进行复核计算。在《双岭初设》水文分析基础上对桓仁、回龙山、沙尖子洪水资料进行延长；由于2008年之后资料不全，无法进行还原计算，且经查询2008年～今浑江流域未发生较大洪水，本次将洪水资料系列延长至2007年。本次调洪计算成果与《初设》阶段成果对比如表1所示。

表1 调洪计算成果对比表

经计算，调洪复核成果与《初设》成果较为接近，调洪后水位及下泄流量略小于《初设》阶段成果，双岭水库入库洪水、泄流曲线与《初设》阶段一致，未发生变化，水库起调水位及调度运行方式亦未发生变化。故调洪计算仍采用初设成果。大坝特征水位如表2所示大坝能够按设计条件和功能安全运行，大坝运行管理规范。水库防洪标准及大坝的防洪能力满足规范要求，将防洪安全性评定为A级。

表2 特征水位成果表

3.3 渗流安全及结构安全评价

渗流安全评价的目的是复核大坝渗流控制措施和当前的实际渗流性态能否满足大坝按设计条件安全运行。双岭水利枢纽大坝坝基岩石较为坚硬、完整，其渗透性微弱，坝基进行了固结灌浆，提高了整体性和均匀性，未发现坝基有异常的渗流表象，大坝坝基渗流状况是安全的。大坝左右岸地下水位较高，岩石透水性微弱，不存在绕坝渗流问题，节理未与其它结构面构成不利组合，岸坡地下水渗流不会影响坝肩地质构造带的渗透稳定和坝肩抗滑稳定。大坝坝体混凝土抗渗标号采用W4和W6，混凝土防渗性能满足设计和规范要求。从现场安全检查及大坝日常运行情况来看，未发现坝体有异常的渗流表象，大坝坝体渗流状况是安全的。

结构安全评价的目的是复核大坝在静力条件下的稳定性是否满足现行规范要求。通过复核大坝强度与稳定，计算分析了双岭水利枢纽大坝的挡水坝段、溢流坝段、门库坝段及厂房坝段的不同工况下的稳定与应力。

经复核，各工况挡水坝段、溢流坝段、门库坝段及厂房坝段抗滑稳定安全系数及基底压力均满足规范要求。以溢流坝段作为典型，其抗滑稳定安全成果及基底压力成果见表3。

表3 各工况溢流坝段抗滑稳定计算成果表

根据规范规定，按抗剪断强度公式计算的坝基面抗滑稳定安全系数K’值：基本组合K’≥3.0；特殊组合K’≥2.5。经计算，抗滑稳定满足规范要求。

表4 各工况溢流坝段坝基截面垂直应力计算成果表

根据规范规定，在运行期，各种荷载组合下，坝踵垂直应力不应出现拉应力，坝趾垂直应力不应大于坝体混凝土容许压应力，并不应大于基岩容许承载力。从计算成果看应力能够满足规范要求。

双岭水利枢纽大坝变形规律正常，经现场检查及检测，并通过监测资料分析，未发现存在危及大坝安全的异常变形。大坝泄流安全、抗滑稳定及结构强度满足相关规范要求。左右岸近坝岸坡稳定性较好。根据现场检测成果，门库坝段背水侧坝体排水口上部伸缩缝处存在微量渗水，伸缩缝渗水点高于上游库水位，分析主要渗水原因是门库内积水通过分缝外渗所致，而非坝体分缝处止水损坏问题，不影响工程安全[2]。

本次评价将大坝渗流性态安全等级评定为A级。大坝的整体稳定、泄流安全能够满足规范要求，无异常变形现象，近坝岸坡稳定，将结构安全等级评定为A级。

3.4 抗震安全及金属结构评价

大坝所在工程区地震烈度为Ⅵ度，无需抗震复核。

双岭水利枢纽大坝金属结构总体布置合理，设计中考虑了水库运行调度要求和设备存放、维护及检修需要。设备选型适当，设计与制造安装符合规范要求。金属结构的强度、刚度及稳定性满足规范要求。闸门及其埋件、启闭机均有产品出厂合格证书和产品出厂验收资料。闸门及埋件和启闭机等的制造、安装基本符合规范的有关规定。启闭机启门能力满足要求，配套的电气设备外观及接线状况良好，运行可靠。金属结构已配置备用电源，供电安全能够得到保障，能够保证泄水设备闸门在紧急情况下开启。双岭水利枢纽闸门上游虽无破冰设施，但是大坝上游水位每日变化，水面浮动较大，经运行多年，基本没有冰冻情况发生，不影响闸门安全运行。

本次评价将金属结构安全等级评定为A级。

4 结 论

经综合评价分析后，将双岭水利枢纽大坝安全类别评定为二类。

5 建 议

对评价过程中发现的问题提出以下建议：

1)对大坝坝体上、下游水位变化区混凝土剥蚀及粗骨料外露部位采取修补和防护措施。

2)对厂房坝段电站内墙体和地面裂缝进行有效处理，加强对裂缝部位的观测，防止裂缝对混凝土结构安全造成危害。

3)水库大坝安全监测项目不完善，建议对观测墩影响交通而无法进行水平观测的坝段采取平移观测点或其他方式恢复原有坝段的观测功能。完善大坝的监测系统，提高观测的精度。