崔家街水库安全评价分析

陆 荣

(辽宁观音阁供水有限责任公司，辽宁 本溪117100)

1 工程等别及建筑物级别

崔家街水库是一座以防洪、灌溉为主，兼有水产养殖等综合效益的水利工程，水库总库容122 万m3，工程规模属于小(1)型水库，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)确定工程等级为Ⅳ等，大坝、溢洪道、输水洞主要建筑物级别为4 级。

2 基本资料

本次洪水标准复核后各种特征水位见表1。

表1 洪水标准复核后各种特征水位表 m

3 大坝结构安全评价

崔家街水库为砂砾堆石坝，最大坝高20.5 m，坝长284 m，最大坝底宽37.85 m，坝顶宽4.5 m，大坝上游坡比为1∶1.5，下游坡比1∶1.4。堆石体共分两区，筑体材料特性见表2。

3.1 堆石坝变形分析及评价

坝基坐落于河流冲洪积而成中密状态的砂砾石层上，又经多年运行，在水库大坝在管理运行资料中未发现异常变形记录，因此此次安全评价认为大坝总体变形已结束，大坝变形及坝体沉降已经稳定［1］。

3.2 砂砾堆石坝稳定分析

3.2.1 计算参数的选取

崔家街水库堆石坝筑坝材料为坚硬石英质砾岩，饱合抗压强度为690 ～2 260 kg/cm2，非饱和抗压强皮为900 ～2 600 kg/cm2，基础绝大部分为岩基。

表2 筑体材料特性表

3.2.2 坝体稳定分析

由于面板坝上游坡缓于1∶1，垂直于面板的荷载之垂直分力，远大于水平向的水压力，所以面板不会产生滑动破坏，坝体堆石基础上不受渗透力的作用，通过护坡的渗漏水，也可立即排除，因此不影响坝体稳定。这就使得上、下游坝坡可接近堆石的自然休止角，自然休止角大约为38°～45°相当于坡率为1∶1.28 ～1∶1。因此国外已成堆石坝的坡率，大多数为1.3，少数为1.4，只有在采用软弱岩石或风化岩筑坝时，才采用更缓的坡率，国外还没有一座坝是因为边坡不稳定而破坏的［2］。

大坝迎水坡面干砌石护坡表面存在风化、破碎情况，局部出现不均匀沉陷、塌陷、变形。

综上所述，本次安全评价，将拦河坝结构安全评价定为B 级。

4 其它建筑物结构安全评价

4.1 溢洪道结构安全评价

溢洪道位于主坝左岸山崖上，由进口明渠段、堰体段、陡槽段、挑坎段等部分组成。

4.1.1 进口明渠段

进口明渠段渠底高程为146.5 m。平底两侧为直立进口导流墙。桩号为0+000 至0－011.00，渠底采用钢筋混凝土底板衬砌，底板衬砌厚度30 cm。

4.1.2 溢流堰段

溢流堰总宽30 m，每10 m 分缝，堰顶高程147.70 m，底高程141.49 m，接缝按结构缝处理。堰面采用WES 型曲线，定型水头为2.3 m。为避免堰面因混凝土收缩及温度变化产生裂缝，增加其抗冲能力，在堰面配置Φ 16 mm间距20 cm钢筋网。为减少基础渗透，在堰基上游堰踵齿墙下设帷幕灌浆，并于左右两岸插入坝体［3］。

4.1.3 陡槽段

陡槽为渐变矩形断面，进口断面宽度为31.2 m，出口断面宽度为15.0 m，根据地质情况左边墙采用衬砌型式，两侧采用悬臂式重力挡土墙，内配Φ24、Φ18(Ⅱ级)钢筋。为排除渗透水流，在底板衬砌之下设置排水沟及墙后排水体，排水沟分横向和纵向两类，相互贯通，渗透水流经横向排水沟流入纵向排水沟内排至下游，纵向排水沟的坡率与渠底相同沟内填以洁净卵石及土工布。

4.1.4 挑坎段

自桩号0+038.76 至桩号0+057.50 段为挑坎段，挑坎段下游为自然河床，此处基岩裸露抗冲能力强，结合地形地质条件，选择挑流消能型式，挑坎反弧半径为10 m，挑流鼻坎顶高程为138.86 m。

4.2 水力计算

消能工复核:消力池水跃消能计算按《溢洪道设计规范》SL253—2000 附录公式计算。溢洪道采用挑能消能，其鼻坎参数确定如下:

泄槽水面线计算:当泄槽上游接过渡段时，起始计算断面定在泄槽首端即0+000.00 m处，水深h1采用泄槽首端断面计算的临界水深hk。泄槽末端桩号为0+057.50。溢洪道泄槽边墙顶高程复核成果见表2。

表3 溢洪道泄槽边墙顶高程复核成果表 m

经复核，现泄槽边墙高度满足规范要求。

消能工复核计算成果见表4。

表4 消能工复核计算成果表

冲刷坑在设计及校核水位情况下泄洪产生的冲刷坑，不会危及溢洪道的稳定。

4.3 溢洪道导流墙稳定复核

两侧导流墙为悬臂式挡土墙，荷载包括边墙自重及填土重、土压力、静水压力、扬压力。荷载组合见表5。墙后土压力按库仑公式计算:

表5 荷载组合表

经计算，计算成果见表6。

计算结果表明，在各种工况下溢洪道导流墙的稳定安全系数均满足规范要求。

4.4 堰体稳定计算

作用在控制段上的荷载分为基本荷载和特殊荷载;特殊荷载中的地震荷，由于崔家街水库地震烈度为6°，根据抗震设计规范可不考虑地震荷载。荷载组合见表7。

对溢洪道控制段按抗剪公式进行稳定计算和按材料力学法进行应力计算，计算结果见表8。

计算结果表明，在各种工况下溢洪道堰体稳定安全系数均满足规范。

4.5 安全评价结论

1)溢流堰面表层混凝土局部出现蜂窝麻面，并发现少量裂缝为贯通裂缝，有渗水迹象。

2)溢洪道消能工、堰体稳定，边墙均满足规范要求。

综上所述，本次安全评价，将溢洪道结构安全评价定为B 级。

表6 溢洪道导流墙稳定计算成果表

4.6 输水洞结构安全评价

吊管1 设计顶高程为147.50 m，设计底高程为141.50 m，吊管2 设计顶高程为141.51 m，设计底高程为135.50 m，两吊管进水口高差为6 m，双体吊管的设计可以为下游灌溉提供充足的库内表层水。

出口设阀门室并安装DN800 闸阀，可开启不同高度的吊管放水口以满足出流的需要。

4.6.1 输水洞结构复核

输水洞进水口采用双体吊管，坝下涵管采用Φ 800 mm混凝土管，结构满足要求。

4.6.2 输水洞存在的主要问题

输水洞位于坝基下，由于坝基的渗漏，导致输水洞周边渗漏严重。为此认为输水洞隐患，应采取措施进行处理。

4.6.3 输水洞结构安全评价结论

以上分析说明，输水洞基本能够满足设计运行要求，鉴于输水洞周边渗漏严重，将输水洞结构安全评价定为B 级。

表7 荷载组合表

表8 溢洪道堰体稳定计算成果表

5 安全评价结论及建议

1)崔家街水库大坝结构安全评价为B 级。

2)溢洪道结构安全评价为B 级。

3)输水洞结构安全评价定为B 级。

崔家街水库大坝定为Ⅲ类大坝，属病险水库大坝。应立即安排资金进行除险加固，建议除险加固的主要内容如下:

1)对坝体进行防渗处理，增加观测设施，并对两坝肩、坝基进行可行防渗处理。

2)运行管理:①增加必要的大坝安全检测、通讯、交通管理房等设施，满足水库的日常管理的需要;②对库区内植被加以保护，在两岸植树造林，加强水土保持;③在加固前应加强水库运行管理，确保大坝及下游生命财产安全。

［1］姜树海，吴时强，范子武.试论某些小型水库的负面效应及其对策［J］.中国水利，2004(16):57－59.

［2］姚锁洪，管殿胜.金坛市小型水库长效管护的实践与探索［J］.江苏水利，2004(11):16－17.

［3］王金香，孙建华，闫文华.青州市小型水库存在的问题及对策［J］.山东水利，2004(06):78－79.