黄婆洞水库大坝工程安全鉴定与除险加固对策探析

发表时间:2020/12/23   来源:《工程管理前沿》2020年27期   作者:洪杰1、黄凌超2
[导读] 随着我国水利行业的快速稳定发展,不仅有效的提高了人们的生活水平,而且还在一定程度上促进我国经济水平的快速提升。
        洪杰1、黄凌超2
        1、广州海禹工程咨询有限公司
        2、中水珠江规划勘测设计有限公司
        摘要:随着我国水利行业的快速稳定发展,不仅有效的提高了人们的生活水平,而且还在一定程度上促进我国经济水平的快速提升。而水库大坝作为水利工程中的重要基础设施,其在保障人们生活质量方面扮演着至关重要的角色。文章从工程实践的角度分析目前大坝安全管理评价,提出几点建议,以期为加强我国大坝安全管理提供参考。
关键词:大坝安全评估;运行管理评价;防洪抗震
        1工程概况
        黄婆洞水库位于广州市白云区黄石街陈田村以东、白云山明珠楼以西,于1953年9月动工兴建,1954年2月竣工,该水库的功能以灌溉为主,兼顾防洪等综合效益,原设计灌溉3672亩,80年代实灌1500亩。水库下游有陈田村、江夏村、广东外语外贸大学、亚加达学校等,以及白云大道北公路、黄石东路等区域。结合水库多年运行实际情况,对水库大坝的各个专项进行评价,提出满足规范、标准要求的大坝安全鉴定综合评价报告,为水库采取科学调度、控制运用、除险加固等安全措施提供科学的依据。
        2安全复核及评价
        2.1现场安全检查及安全检测评价
        (1)坝顶沥青砼路面局部出现裂缝,裂缝宽度达到12~18mm,对路面结构安全有一定影响。
        (2)坝体上游坝坡为浆砌石护坡,浆砌石多处松垮、杂草丛生、存在多处红蚁穴,上游坝坡坡角私自修建亲水平台供游人钓鱼、玩水,甚至有人游泳,亲水平台有破损,存在较大的安全隐患。
        (3)坝体下游坡堆积杂物垃圾,坝脚排水棱体和排水沟被杂物堵塞,影响坡面排水。下游坡坡面不平顺,未做好修坡和坡面排水。
        (4)原溢洪道已被改造成景观路并修建有护栏,影响行洪安全。2019年9月开始对溢洪道进行抢险,预计2020年3月完成。
        (5)原放水涵已废弃使用,新建放水闸启闭房被杂物占据,启闭机表层和外露钢丝绳出现锈迹,启闭机只有手动操作不规范,缺乏外接电源不能使用电动,钢丝绳收放不规范,水闸存在较大的运行安全隐患。
        (6)在本次评估输水涵的1段管道中,共发现结构性缺陷37处,其中I级结构性缺陷15处(无或有轻微缺陷,结构状况基本不受影响,但具有潜在变坏的可能);II级结构性缺陷17处(管段缺陷明显超过一级,具有变坏的趋势);III级结构性缺陷5处(管段缺陷严重,结构状况受到影响)。
        (7)现场监测设施不完善,缺乏沉降、位移和渗流等安全监测设施。
        2.2防洪能力复核
        黄婆洞水库属小(Ⅱ)型水库,枢纽主要水工建筑物级别为5级,次要建筑物级别为5级,水库设计正常蓄水位为45.46m,相应库容为34.94万m3,坝顶高程47.79m~48.61m。
        2.3渗流安全评价
        (1)通过大坝渗流稳定复核计算,大坝渗透坡降满足要求,单宽渗流量0.05171~0.00082m3/d·m。
        (2)从大坝建成蓄水运行以来,没有设置渗流等相关安全监测设施,无可利用的渗流监测资料。现场检查及调研发现大坝下游坡排水设施完善,无渗流异常现象。
        (3)坝体渗透系数3.55×10-5~2.49×10-4cm/s,不满足《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》(SLl89-2013)“均质土坝应不大于1×10-4cm/s”的要求。
        3坝体工程质量评价
        3.1坝体结构
        根据《碾压土石坝设计规范》(SL274-2001)要求,均质坝宜分为坝体、排水体、反滤层和护坡等区,坝顶宽度最小为5m,马道最小宽度不宜小于1.50m,排水棱体顶宽度不宜小于1.0m。坝表面为土时,应设专门护坡。
        3.2坝体与坝基、岸坡及其他建筑物的连接处理
        坝肩地貌为低山丘陵,坡体植被发育,坡度较缓,坡体岩性为花岗混合岩残积土及全、强风化花岗混合岩,局部裸露中微风化岩石,物理性质较好,抗剪强度较大,沉降较小,未出现崩塌、滑坡不良地质现象,坝肩边坡相对稳定。
        3.3溢洪道工程质量评价
        溢洪道位于大坝右侧,目前已被改造成景观路,首部修建有护栏,首部地面以下埋设有白云山光缆,地面以上安装有紧急求助呼叫点和照明和监控电线杆,下部杂树杂草恣意生长堵塞了排水通道。出口处未见消能及防冲设施,泄洪时对下游河床和岸坡产生安全隐患。
        3.4输水涵管质量评价
        输水涵进口为梯级进水口,目前,进水口盖板已丢失,最高一级进水口内部垃圾堆积,已堵塞进水口,输水涵输水功能丧失,已废弃。
        3.5工程质量综合评价
        通过本次对水库坝体的地质勘察和试验分析,查明了坝址区坝体填筑土料的物理力学特性,对坝体土料填筑质量、渗透稳定性、坝体稳定性、坝基稳定性及工程地质条件评价,基本上达到了水库安全鉴定阶段勘察要求。
        4大坝运行管理评价
        3.1水库大坝的管理机构及体制
        黄婆洞水库由陈田、江夏村进行管理,主管部门是白云区水务局,明确了政府、主管部门和管理单位责任人,现场有防汛责任标识牌,管理制度明确,人员基本支出和工程维修养护经费落实。目前该水库管理人员一名,主要负责水库大坝及其附属建筑物的日常巡视检查、汛期安全渡汛以及日常运行管理等事宜。水库管理人员未进行专业技术培训,技术力量相对薄弱,难以高标准的按水库管理的规程、通则要求开展水库管理工作。
        3.2工程养护维修评价
        由于水库建设年代较早,1954年2月建成施工资料无存档记录,具体建设过程不详。
        输水涵目前已废弃,近年新建了放水闸以控制下泄流量。
        据了解水库管理单位没有定期对大坝的蚁患安全进行检测。本次现场检查发现大坝上游坝坡有红蚁蚁穴,对大坝的稳定安全不利。
        3.3大坝运行管理综合评价
        通过分析黄婆洞水库的运行管理及有关资料规章制度,结合现场调查情况,对大坝运行管理的综合评价如下:
        (1)工程管理单位明确,规章制度基本完善。
        (2)在日常管理中未对大坝和附属建筑物,以及大坝安全所必须的相关设施进行定期维护。库区安全管理、水闸运行管理不到位。
        (2)大坝巡视检查的频次,项目,方法及要求未能满足《土石坝安全监测技术规范》(SL 551-2012)的相关要求。
        (4)大坝缺少必要的安全监测仪器及监测项目。
        (5)水库无技术档案、监测资料保存,不能满足《土石坝安全监测技术规范》(SL 551-2012)的相关要求。
        4建议
        黄婆洞水库已经运行六十余年,根据现场检查和现场检测结果,以及大坝的安全复核计算,形成黄婆洞水库的初步安全评价结论见表1-2。
表1-2黄婆洞水库安全综合评价表

        综上,黄婆洞水库大坝工程质量评价定为“基本合格”;运行管理为“不规范”;大坝防洪安全性评价为“C”级;渗流安全评价为“B”级;结构安全评价为“B”级;抗震安全评价“A”级;金属结构安全评价为“B”级。
        根据《水库大坝安全评价导则》(SL258-2017),黄婆洞水库大坝安全综合评价可评为“三类坝”。
        针对水库已存在的工程安全性问题,建议采用以下措施进行除险加固:
        (1)修复坝顶沥青砼路面的裂缝,确保坝顶路面结构安全。
        (2)修复上游坝坡浆砌石护岸和亲水平台破损处,清除蚁穴,做好白蚁防治。
        (3)清除坝脚堵塞排水棱体和排水沟的杂物,修整下游坝坡和加设坡面排水沟。
        (4)加快溢洪道抢险工程的建设,确保2020年汛期前完工,满足安全泄流要求。
        (5)对废弃的输水涵进行报废处理,尽快清除启闭机房的杂物,做好启闭机和闸门的定期维修养护,确保水闸安全正常运行。
        (6)在本次评估输水涵1段管道中,有1段管道的修复指数为三级,结构在短期内可能会发生破坏,应尽快修复。
        (7)完善水库运行管理规章制度、管理设施和其他配套设施,增设位移、沉降和渗流等工程安全监测设施。
        结束语:
        经过几十年的发展,我国水利事业取得巨大成就,水库大坝安全保障体系不断加强,安全状况明显改善,但新时期对大坝安全的要求越来越高,面临的挑战更为艰巨。因此,需要不断加强水库大坝安全运行管理,进而提高水库大坝安全性。
        参考文献
        [1]张顺学.浅析水库大坝安全运行及管理途径[J].南方农机,2018(15)
        [2]黄应彬.水库大坝安全运行及管理途径探讨[J].住宅与房地产,2019(24)
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