英房水库土坝渗流与金属结构安全评价

车延路

(辽宁省鞍山水文局，辽宁 鞍山114000)

英房水库位于海城市马风镇朱红峪村，是海城市马风镇海城河上游的控制性工程，主要是以灌溉为主，结合防洪、供水、养殖等综合利用的水库。英房水库主要由大坝、输水洞、开敞式溢洪道组成。水库工程规模属于小(1)型水库，水库的设计标准是50 a一遇，校核标准是500 a一遇。水库总库918万 m3，防洪库容为526万 m3，兴利库容690万 m3，水库设计正常蓄水位114.5 m，相应库容为265.76万 m3;死水位104.5 m，相应库容为11.04 万 m3;设计洪水位118.47 m，相应库容为485.53万 m3;校核洪水位120.31 m，相应库容为613.76万 m3。英房水库一旦失事，将会使社会生产秩序混乱，经济损失严重。

1 大坝与金属结构问题

英房水库经过多年运行，存在着老化等诸多病害隐患。经过对大坝现场进行检查发现以下问题。

1.1 坝面破损

大坝迎水坝原系干砌石护坡，现在坝坡回填料及护坡干砌石大片下滑深陷。背水坡为草皮护坡，覆盖良好，背水坡脚滤水设备主斜卧式，现已不甚分明，大坝渗流比较严重，坝脚形成渗流。

1.2 溢洪道问题

英房水库溢洪堰底板，由于多年的岩石风化、泄洪淘冲、地震等原因造成溢洪堰出口段底板严重破坏;泄槽未作任何衬砌。岩石节理，裂隙甚多，临空面犬牙交错，溢洪较大时会有轻度冲刷，坍塌现象。溢洪道未设任何防渗排水设施，从现场观测可以看出，溢洪道下流陡坡面上有多处水出溢点，其高程接近现阶段库水位，且底部消力池常年积水，说明溢洪道地基有渗漏问题，如果英房水库考虑供水要求，将长期在高水位运行，则渗漏现象较现阶段更加严重。

1.3 输水洞问题

输水洞存在的问题。从现场检查报告了解到现输水洞结构存在以下问题:输水洞靠近大坝左岸，左岸山体为风化岩，经常脱落，滚到输水洞入口，影响出流。左岸部分山体的浆砌石护坡已有多处裂缝。输水洞工作及检修闸门的操作室破损严重，屋顶漏水，门窗损坏;启闭机电动部分丢失，无电源;工作门槽及检修门槽间隔墙漏水点多处;工作及检修闸门漏水严重，多年不用，在两道闸门之间用粘土封堵止水。通往输水洞竖井的桥无护拦，桥下混凝土面出现多处裂缝，且有多处漏出钢筋，表面混凝土风化严重，用手可掰掉。输水洞系圬工结构。两侧为浆砌石墙，顶部条石盖板，水库蓄水后历年来均发生漏水现象，越演越烈，闸后10～15 m内，洞体条石盖板严重漏水有7处，最大水股1.5 mm。整个洞壁浆砌石墙水泥沟缝上呈现无数气泡，闸门槽左下角也脱落混凝土一块。从底槽上量20 cm，侧槽上量50 cm，落闸时喷出水股直径3～4 cm。输水洞基存在安全隐患。需采取有效措施，解决洞身漏水和闸门漏水等问题。

2 土坝渗流分析与安全评价

由于英房水库为边规划、边设计、边施工的“三边”工程，水库没有任何水情、工情观测设施，而且没有任何洪水观测资料和大坝运行管理资料。无法进行渗流计算分析，现在只能采用理论计算的方法进行渗流计算分析。

2.1 基本资料

筑坝材料。英房水库土坝为粘土心墙坝，坝身填筑材料为风化砂，心墙填筑材料为粉质粘土、粉土、粘土。计算指标采用值见表1。

土坝基础。坝基主要为第四纪松散层，厚度由薄渐厚，为10～70 m，含水层主要为砾砂、圆角砾，砂砾石厚度由薄渐厚一般为10～40 m。砾砂、圆角砾渗透系数为3.56×10－3cm/s。

水位。英房水库大坝设计上游水位为118.47 m，下游水位为 102.02 m。

表1 筑坝土料计算参数表

2.2 土坝渗流稳定分析复核

根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274－2001)规定，对土坝采用流体力学有限元法进行数值计算，计算采用边坡稳定计算采用北京理正软件设计研究院的《理正岩土工程计算分析系列软件》。设计断面渗流稳定计算成果见表2。

表2 设计断面渗流稳定计算成果

2.3 大坝渗流安全评价结论

(1)大坝渗流计算稳定，下游坝坡段逸出点高程小于设计计算值，坝体运行多年不出现坝体和坝基渗漏破坏。粘土心墙在连续性、压实程度、防渗性能等方面质量较好，但心墙与坝壳填筑料间无过渡层，对防渗体有影响，防渗体较完好。

(2)本工程坝基部位粘土心墙置于强风化岩石之上，有一定的渗透性，但经勘察渗漏量不大。

(3)防浪墙局部破损严重。

(4)右岸坝肩部位存在渗漏的可能性。

结论:主坝渗流稳定，渗流性态基本安全，定为B级。

建议:在后续工作中进一步查明右岸坝肩部位的渗漏的可能性并采取适当的处理措施，以满足水库蓄水的要求。

2.4 溢洪道渗流安全评价

由于本水库没有进行过钻探，故无法从钻探资料上确定溢洪道的渗漏量，但从现场观测可以看出，溢洪道下游陡坡面上具有多处水出溢点，其高程接近现阶段库水位，说明溢洪道地基具有较严重的渗漏问题，在改造溢洪道之前应先采取防渗措施进行处理。

结论:溢洪道渗流安全评价为C级。

3 金属结构安全评价

英房水库金属结构部分主体为溢洪道、输水洞两部分组成。安全评价的主要方法为现场检查法。

溢洪道金属结构为溢洪道平板工作闸门及启闭机。溢洪道工作闸门共3孔，孔口尺寸为6 m×6 m。工作闸门的启闭机采用前拉式布置，启闭机选用固定卷扬式平板闸门启闭机。通过现场检查发现工作闸门的操作室破损严重;启闭机电动部分丢失，无电源;闸门年久失修，磨损锈蚀严重无法正常使用，影响工程的正常运用。通过现场检查可以将英房水库金属结构安全评价评定为C级。建议更新闸门和启闭机，改造供电线路。

输水洞为1.2 m×1.6 m坝下方涵。洞长73.8 m，进口高程104.5 m，出口高程101.5 m。输水洞进口处设平板闸门一道，由启闭塔操纵，有工作桥与坝顶连接，输水洞最大泄量为18.4 m3/s。输水洞兴建于1958年，1960年竣工投入运行。由于原设计标准太低不能充分发挥作用，于1975年进行扩建至1978年竣工，并投入运行。通过现场检查发现输水洞工作及检修闸门的操作室破损严重;启闭机电动部分丢失，无电源;工作门槽及检修门槽间隔墙漏水点多处;工作及检修闸门漏水严重，多年不用，在两道闸门之间用粘土封堵止水。闸门年久失修，磨损锈蚀严重无法正常使用，影响工程的正常运用。同时闸门和启闭机早以超过使用年限，需要更新。通过现场检查可以将英房水库金属结构安全评价评定为C级。建议更新闸门和启闭机。

4 结语

针对水库的大坝渗流和金属结构部分主体的溢洪道、输水洞两部分安全评价评定为C级。故英房水库大坝为三类坝，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:对水库大坝将进行加高，同时加高心墙;坝顶宽度加宽至5 m;对左岸坝头风化岩、入库公路进行加固处理;在原有基础上对加高防浪墙，并对破损处进行修复，对上、下游坝坡进行整理;对大坝进行加高处理及防渗处理，大坝护坡进行改造;将溢洪道改造为钢筋混凝土结构，并增设导墙和消力池;对溢流堰底板进行加固修补，增加启闭机电机和电源设备，对溢流堰工作闸门进行局部修补。对输水洞渗漏处进行固结灌浆及加固修补;对输水洞闸门、启闭机进行改造更换;改建工作桥和启闭室;对坝体渗漏处进行补充勘察。

［1］陈振宇.台山市南炕水库土坝结构安全复核［J］.吉林水利.2009(03).

［2］赵向峰.浅谈汾河水库大坝安全［J］.山西水利.1998(04).

［3］裴翠梅.汾河水库金属结构安全评价［J］.山西水利.2011(10).