上源衝水庫大壩安全評價報告

2021-06-17 09:20:15 字數 4962 閱讀 9733

上源衝水庫地處郴州市蘇仙區坳上鎮田家灣村河段,距坳上鎮3km,距蘇仙區約6.5km,有簡易公路直達壩址。

上源衝水庫屬湘江水系,位於郴江一支流上游。壩址以上控制集雨面積1.2km2,幹流長0.

8km,幹流平均坡降6‰。水庫正常蓄水位250.25m,正常庫容23×104m3,總庫容29.

32×104m3(本次複核),是一座以灌溉為主,兼顧防洪、養殖等綜合效益的小(2)型水利工程。上源衝水庫灌溉面積1200畝。樞紐主要由大壩、溢洪道、輸水涵管等建築物組成。

大壩為均質土壩,壩頂高程252.33m,壩頂軸線總長90.0m,壩頂寬3.

6m,最大壩高16.7m。上游壩坡設有一級平台,平台高程245.

4m,壩坡坡比:壩腳至一級平台1:3.

35,一級平台至壩頂1:2.66;下游壩坡設有二級平台,一級平台高程246.

8m,二級平台高程241.9m,壩腳至二級平台坡比1:7.

5,為排水稜體,二級平台至一級平台邊坡坡比1:2.15,一級平台至壩頂邊坡坡比1:

2.36,內外無護坡。

溢洪道位於右壩肩,為正槽式寬頂堰,堰頂高程250.25m,溢流前緣淨寬3.0m,下游無消能設施。

灌溉輸水設施位於左壩端,由輸水臥管和涵管組成。臥管為漿砌石結構,全長40m,直徑φ=1.0m,共有7個孔口直徑為0.

25m的放水孔,由鑄鐵翻板閘門控制放水。涵管為漿砌塊石圓形涵,直徑為0.5m,全長75m,進口底板高程240.

03m,出口底板高程237.44m,設計灌溉流量0.1m3/s。

水庫自投入執行以來,充分發揮了防洪保安、灌溉、養殖等作用,對促進當地經濟的發展作出了巨大的貢獻,社會效益和經濟效益十分顯著。

上源衝水庫於2023年開工, 2023年竣工並投入執行。由於工程是當地數千村民集體填築而成,屬於非專業隊伍施工。施工隊伍龐大,又缺少專業技術人員的現場指導,因此大壩填築時施工質量無法控制,存在壩基清基不徹底、壩體填築碾壓欠密實等施工缺陷。

水庫投入執行後,出現了壩體散浸與滲漏問題、壩體與壩基接觸介面散浸與滲漏、壩基滲漏、輸水設施破裂等險情隱患,大壩一直帶病工作,近年來汛期與正常蓄水位附近執行時壩體散浸問題更為嚴重,水庫一直處於控制蓄水位的帶病執行狀況,無法正常發揮水庫的效益。為鑑定水庫大壩的安全狀況,確保工程安全執行,我院受業主委託,對上源衝水庫大壩進行安全評價和分析論證。本工程大壩安全論證報告於2023年3月完成。

本次安全論證為查明上源衝水庫大壩工程地質條件及工程質量,對大壩的工程質量進行了勘探及現場檢查。根據現場檢測資料和現場檢查情況分析,上源衝水庫大壩主要存在以下問題:

(1)壩基、壩肩滲漏嚴重,壩坡散浸;

(2)大壩內外坡均未護坡,區域性出現沖刷塌陷現象;

(3)放水涵洞漏水較大,斷裂或堵塞;

(4)溢洪道進口及槽內堆渣淤塞嚴重,出口無消能設施,存在邊坡穩定問題;

(5)工程老化,年久失修,缺少通訊、觀測等基礎設施,不能正常發揮效益,對下游威脅嚴重

為確保大壩安全執行,便於制定有效可行的除險加固處理措施,我院受郴州市蘇仙區水利局的委託,按照《中小型水利水電工程地質勘察規範》(sl55-2005)、《水庫大壩安全評價導則》(sl258-2000)和《水庫大壩安全鑑定辦法》等規程規範的要求,採用地質測繪、工程鑽探、現場測試、室內土工試驗等綜合手段對工程質量進行系統檢測、評價。

1.3.1 工程地質條件

工程區屬於剝蝕構造低山、丘陵區地貌,山頂標高280~300m,相對高差35~55m,山坡坡角15°~25°。

區內出露地層主要為石炭系下統大塘組(c1d1) 灰黑色中厚層狀白雲質灰岩,巖體表部強風化厚2.0~5.5 m。

其次為第四系殘坡積(qedl)含碎石粉質粘土和沖積(q4al)棕黃色粉質粘土和砂卵礫石。

本區大地構造地處新華夏構造體系南嶺東西複雜構造帶中段北部,蘇仙嶺背斜西北翼。區內挽近期構造運動以整體間歇性上公升為主,歷史上無破壞性**記載。根據1/400萬《中國**動峰值加速度區劃圖》和《中國**動反應譜特徵週期區劃圖》,本區**動峰值加速度0.

05g,**動反應譜特徵週期0.35s。相應的**基本烈度為ⅵ度,工程區屬相對穩定地塊。

地下水型別有貯藏於第四系鬆散地層中的孔隙潛水和貯藏於白雲質灰岩裂隙中的岩溶裂隙水兩類,前者為中等富水地層,後者水量豐富。地下水接受大氣降水的下滲補給,以下降泉形式排洩於溝谷低窪處。地下水動態隨季節變化明顯。

主要工程地質問題為:

1)壩基滲漏問題:河床壩基為石炭系下統灰黑色中厚層狀白雲質灰岩,壩基淺部岩體為強風化狀態,溶蝕裂隙較發育,寬約0. 2~0.

5cm,充填碎石和泥,約2條/m,淺部岩體透水性強,鑽孔壓水試驗透水率q=21.5~29.8lu,為中等透水帶。

另外據當地村民反映,施工時,對壩基表部溶蝕風化溝槽未進行任何處理即進行填築,也沒有作防滲處理,從而為壩基滲漏留下隱患。

2)壩肩滲漏問題:壩肩滲漏主要發生在壩體與山體接觸帶部位,其表現形式為散浸和滲水。根據水庫多年執行觀測資料,隨庫水位公升高,散浸面積擴大,滲水處流量增大。

滲漏產生的原因一是壩肩表部的第四系鬆散堆積物沒有徹底清除,直接將壩體填築在孔隙度偏大,結構較鬆散的殘坡積土層上;二是由於壩肩表部基岩強風化狀態,溶溝、溶槽及溶隙較發育,充填含碎石粘土,透水性較大。綜上所述,造成了壩肩接觸部位的滲漏。

3)壩坡散浸、塌陷變形問題:水庫蓄水後,左、右壩端下游坡均不同程度存在散浸和滲漏現象,且隨庫水位的增高,其面積和滲水量加大。其產生的原因主要是壩體填土質量差,壩體填土為就近山坡殘坡積土體,碎石含量較高,結構鬆散,成份雜;再之是由於限於當時的施工條件,僅為人工用石塊夯壓,填土沒有壓實,孔隙比較大。

在長期的執行中,造成壩體散浸和滲漏。另外,大壩從建成到執行至今,由於壩內放水涵洞破裂漏水,使得附近土體飽和軟化,產生沉陷變形,從而導致上部壩體區域性出現塌陷。

1.3.2 壩基和岸坡開挖與處理

地質測繪、鑽探查明:大壩填築時,壩基清基不徹底、不符合設計清基要求。壩肩清基時只清除了地表根系土層,兩岸山坡地表殘留了厚1.

0m 左右的殘坡積含碎石粉質粘土。鑽孔注水試驗測得土層的滲透係數k=4.3×10-4cm/s,具中等透水性。

大壩填築前,未採取任何措施對上述透水土層進行防滲處理,留下壩肩滲漏的工程隱患。

1.3.3 建築物質量評價

1.3.3.1 壩體填築土質量評價

大壩壩體主要由以礫質粘土為主,含少量粘土和礫質砂質粘土填築而成。土層稍溼、可塑,土中粘粒含量25%~49%;含水量18.0%~32.

6%;滲透係數k=4.3×10-4cm/s;幹密度1.37~1.

57g/cm3;孔隙比0.735~0.971。

上述引數基本符合土壩填築質量指標要求,大壩填土具中等透水性。

由於工程區附近地表大部分為第四系殘坡積層含碎石粘土覆蓋,碎石含量較高,無優質築壩土料產地,土質較差,壓實相對困難;另據經歷大壩填築施工的村民反映,大壩填築施工時施工隊伍龐大,實行分割槽填築,各區進土厚度不一致、上公升速度不同,造成填土接合面多、碾壓欠密實,甚至存在區域性漏壓等質量缺陷,施工質量無法保證。因此,綜合各種因素、試驗指標分析評價:大壩填築質量整體較差。

1.3.3.2 壩體工程隱患及處理

由於大壩本身填築質量較差,經過50多年的執行,受雨水洗刷、庫水波浪浪蝕等自然災害影響,近年來出現許多險情隱患,主要險情隱患有:

① 背水壩坡及壩腳附近散浸點多,其中243.0m高程面積為7.0m2的散浸;

② 迎水壩坡中部248.0m高程、背水壩坡中部249.0m附近分別出現面積達5.5、6.5m2、深達1.0~1.5m的塌陷坑;

③下游壩腳堆石稜體塊石強烈風化破碎,孔隙已被壩坡流失土堵塞,地表雜草叢生,導滲、排水功能已喪失。

④ 迎水壩坡風浪淘蝕嚴重,壩面坑坑窪窪。

由於經費制約,只對壩坡塌陷進行了回填處理;壩坡散浸、迎水壩坡浪蝕嚴重等險情隱患得不到治理,為確保大壩安全執行,不得不採取控制水庫蓄水位的措施,工程效益無法得到正常發揮。

1.3.3.3壩體施工質量評價

1)大壩填築施工由當地村民完成,對大壩清基未引起重視,壩肩表部殘留具中等透水性的殘坡積含碎石粘土,留下壩基、壩肩滲透的工程隱患。

2)大壩填築施工採用大兵團作戰形式,施工質量無法控制,存在填土混雜、填土厚度和上公升速度不一致,導致分層介面多、碾壓欠密實且區域性漏壓等質量缺陷。水庫蓄水後,庫水沿土中孔隙向下游產生滲透,導致背水壩坡出現散浸、壩坡塌陷等險情;近年來險情日趨嚴重,造成水庫處於控制蓄水位的帶病執行狀況。

3)大壩內外坡均未護坡,區域性出現沖刷塌陷現象;

4)放水涵洞漏水較大,斷裂及堵塞;

5)溢洪道進口及槽內堆渣淤塞嚴重,出口無消能設施,存在邊坡穩定問題;

6)工程老化,年久失修,缺少通訊、觀測等基礎設施,不能正常發揮效益,對下游威脅嚴重。

綜合各方面因素分析,大壩填築等施工質量整體較差。

1.3.3.4工程質量綜合評價

根據現場調查、結合工程鑽探、土工試驗成果以及主要建築物在執行中存在的險情隱患綜合分析,參照《水庫大壩安全評價導則》(sl258-2000)大壩安全評價標準,評定該工程質量不合格。

1.4大壩執行管理評價

1.4.1大壩設計及施工情況

上源衝水庫興建於2023年,原為小ⅱ型水庫,壩高16.7m,壩頂軸線長90 m0,臥管放水,灌溉共有5全村受益16個組,即曾家、八十

八、窄下橋、田家灣、周家、左家等,灌區面積共1200畝水田,人口1000人。

1.4.2歷年執行中出現的問題

2023年汛期時溢洪道右岸出現過山體滑坡,已砌築石牆;2023年,庫內左側距大壩80m處離庫底2m位置出現一直徑30cm的漏水孔,漏水繞過大壩,從壩後端15m長的石洞流出,當年冬季用砼封堵,並在庫內左側壩進行了約300m2寬的混凝土面板鋪設處理,但未解決漏水問題,漏水不斷,嚴重威脅大壩安全。

1.4.3水庫排程

上源衝水庫執行四十多年來,合理科學排程,滿足興利用水要求,有效保證了下游農田用水需求。

1.4.4工程效益

上源衝水庫自建庫以來,經各級水利部門科學排程,較好地發揮了水庫的綜合效益,為坳上鎮水利事業發揮了較大的作用。

灌溉:增強了灌區的抗災能力,提高了灌區保證率,是坳上鎮農業的一大經濟命脈。

多種經營:利用有利的水利條件,發展養殖業、種植業,隨著社會的發展,旅遊休閒業也隨之興起,為盤活經濟,增產、增收發揮了積極推動作用。

由於建設時因經濟、技術條件限制,未建立相應的監測設施,大壩位移、壩體浸潤線等觀測都無法開展,不能監測大壩的安全現狀。

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《水庫大壩安全評價導則》 SL258 2019 09

中華人民共和國行業標準 水庫大壩安全評價導則 guidelines on dam safe e vsv8luation sl258 2000 主編單位 水利部大壩安全管理中心 批准部門 中華人民共和國水利部 施行日期 2001年3月2日 中國水利水電出版社 2001 北京 中華人民共和國水利部關於批...