水库大坝安全评价技术探讨

2016-02-05周文渊徐海波安徽省水利部淮河水利委员会水利科学研究院蚌埠233000

治淮 2016年8期

关键词：安全检查渗流大坝

周文渊　徐海波（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院　蚌埠　233000）

水库大坝安全评价技术探讨

周文渊徐海波
（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院蚌埠233000）

从现场安全检查、安全检测和安全评价三个方面对水库大坝安全评价工作展开技术探讨，重点论述了工程质量评价、运行管理评价、防洪标准复核、渗流安全评价、结构安全评价等专项评价的技术要点，较详细地阐述了各环节应注意的关键问题。

水库大坝安全评价现场安全检查安全检测

我国已建水库数量居世界首位，这些水库大坝在防洪、灌溉、供水等发挥着重要的作用。然而，由于历史、技术或自然环境作用等原因，我国的水库大坝存在不同程度的安全隐患，直接影响人民的生命财产安全，也制约着水库经济效益的发挥。大坝安全至关重要，对水库大坝的安全评价工作应科学合理的开展。

本文依据《水库大坝安全鉴定办法》（水建管〔2003〕271号）（以下简称《办法》）和《水库大坝安全评价导则》（SL258-2000）（以下简称《导则》），从现场安全检查、安全检测和安全评价三个方面，对开展水库大坝安全评价工作所涉及的技术要点和关键问题进行了探讨。

1　水库大坝现场安全检查

根据《办法》，水库大坝现场安全检查工作由安全鉴定组织单位即大坝主管部门负责组织。鉴定承担单位参加现场安全检查，并负责编制现场安全检查报告。

现场安全检查工作的目的之一是发现水库大坝可能存在的安全隐患，为后续的安全检测、复核计算工作提出建议，对可能存在隐患的部位进行重点分析与评价。

现场安全检查包括查阅工程勘察设计、施工与运行资料，对大坝外观状况、结构安全情况、运行管理条件等进行全面检查和评估，并提出大坝安全评价工作的重点和建议。

现场安全检查应首先了解需要鉴定工程的概况，比如工程位置、工程任务、设计标准、工程结构布置、工程特性等。工程设计与施工的资料查阅主要包含工程初步设计、设计变更、施工、验收及工程重大技术问题的处理等相关资料。工程运行资料应重点查阅是否有经主管部门批准的水库调度规程、水库运行期间的大事记及是否制定了水库应急预案等。

2　水库大坝现状安全检测

水库大坝现状安全检测工作应起到承上启下的作用。一方面，检测应对现场安全检查提出的问题有所体现并给予回应；另一方面，复核计算分析的结果应与检测结果对比分析，在此基础上作出合理的评价。

大坝现状的安全检测工作应覆盖永久性挡水建筑物以及与大坝安全有关的泄水、输水和过船建筑物及金属结构等。获取工程现状的技术指标，为安全评价提供参考。

水库挡水建筑物主要结构型式有混凝土坝和土石坝，以土石坝最为常见。土石坝以坝体填筑压实度检测和断面尺寸检测为主，混凝土坝应重点检测强度。

有防渗工程的大坝，应根据不同防渗体类型确定检测项目。比如：多头小直径深层搅拌桩防渗墙、混凝土防渗墙或高喷墙的主要检测项目应包括渗透系数，抗压强度，墙体的连续性、均匀性和有效深度等；冲抓套井回填黏土防渗墙应主要检测渗透系数和压实度；压密注浆应重点检测密实度和渗透系数等。

有泄水、输水或过船建筑物的，应检测各部位的混凝土强度、碳化深度、外观质量、有无裂缝及裂缝发展情况等。

金属结构检测主要包括闸门、启闭机和电气设备。闸门应检测能否运行正常；启闭机应检测整体外观是否良好、能否运行正常、最大启门力和最大闭门力能否满足功能要求等；电气设备应检测线路是否排列有序，线路是否老化，电气设备是否并入接地避雷网，直流电阻、绝缘电阻及接地电阻是否符合规范要求等。

3　水库大坝安全评价

水库大坝安全评价报告是安全评价工作的核心内容，在前期现场安全检查、安全检测的基础上，查阅资料，结合工程特性和实际运行情况，通过复核计算分析，对工程质量、运行管理、防洪标准、结构安全、渗流安全、抗震安全、金属结构安全等逐项进行评价，然后依据规范对水库大坝安全现状进行综合评价。

3.1工程质量评价

工程质量评价工作的主要内容集中在两点：一是工程质量评价工作首先应根据现场安全检查报告和安全检测报告的内容，评价工程质量是否满足原有设计的要求和功能；二是查阅档案资料，通过工程施工期的质量控制、监理及验收报告等档案资料的复查，对照现行有关规范，评价工程的施工质量。

安全评价工作是在工程投入运行6~10年后进行的，因此，对于施工期遗留的问题或当时施工新工艺、新方法有待验证的，应在工程质量评价工作中有所体现。

3.2运行管理评价

大坝运行管理评价的时间段应包含整个运行期的情况，但重点在工程现状。评价内容包括大坝运行、维护和监测。

大坝运行管理评价，重点检查是否有上级主管部门审定的防洪和兴利调度运用规程，大坝的维修养护情况等。对大坝进行过大修或加固的，应评价效果。

大坝的安全监测应重点检查安全监测项目，观测布置和观测方法，监测资料是否进行了整编分析等。根据监测资料应明确以下有关大坝安全性状的问题：（1）大坝变形是否趋于稳定或有何异常；（2）大坝渗流场是否稳定；（3）土石坝坝体浸润线或混凝土坝的扬压力是否正常，并与设计值相比，论证大坝整体稳定性。

3.3防洪标准复核

水库大坝的防洪标准复核是在原设计大坝的防洪标准和设计洪水的基础上进行的，因此，安全评价工作首先应明确原设计的防洪标准和设计洪水是否需要修改。一般情况下，在安全鉴定的一个周期内，洪水标准和设计洪水是不需要修改的。但国家的规范可能更新，安全评价时执行的国家规范可能与水库大坝设计时执行的规范不同，因此，应明确水库大坝的实际抗洪能力是否满足现行国家规范要求。

防洪标准复核时，水库大坝能否安全泄洪也是很重要的一方面。泄水建筑物的泄量不足是防洪安全常见的问题，比如溢洪道过流断面不规则，或溢洪道的过流能力不足；有的水库常年不泄洪，溢洪道下游已变成村庄而无法泄洪等问题。因此，防洪标准复核中应明确要求的最大泄洪流量能否安全下泄等。

3.4结构安全评价

结构安全评价首先是按现行规范复核计算现状大坝在静力条件下的变形、强度及稳定是否满足要求。坝坡稳定分析主要是复核大坝在正常运用条件下和非常运用条件下的抗滑稳定安全系数,计算断面应是工程现状断面。

土石坝结构安全评价主要包括坝体变形和坝坡稳定复核。土石坝的变形应重点分析大坝总体变形性状及坝体沉降是否稳定，大坝防渗体是否产生危及大坝安全的裂缝，及大坝变形监测的评价等。

对于土石坝而言，坝体浸润线对坝坡的稳定影响显著。坝坡稳定复核应在不同工况下的渗流计算结果上进行。坝体防渗体和排水设施的有效性直接影响坝体浸润线的高低，若防渗体或排水设施失效，应考虑其对坝坡安全的不利影响。

混凝土坝及泄水、输水建筑物的重点是强度及稳定分析。强度分析包括在不同荷载组合下各种坝型的抗压强度复核，重力坝、支墩坝的抗拉强度复核，及拱坝的主拉应力复核。稳定分析可根据抗剪断强度公式或抗剪强度公式进行抗滑稳定复核。

3.5渗流安全评价

渗流安全评价工作应围绕着岩土材料的渗流比降、坝基扬压力及运行中有无渗流异常三个主要方面进行。

渗流安全评价首选监测资料分析方法，根据大坝运行期内的监测资料，分析大坝不同部位的渗流比降、扬压力等，将分析结果与设计或现行规范给出的允许值相比较，判断大坝渗流安全状态。监测资料的可贵之处还在于，它能反映出大坝渗流状态的动态变化趋势，比如：在同一库水位下，今年大坝的渗流量和渗流压力比去年的监测数据有所增大，则有可能表示大坝的渗流状况向不利于安全的方向发展。

均质土石坝应复核坝体浸润线和下游渗出点高程是否高于设计值。组合坝应复核防渗体的防渗性能是否满足现行规范要求，上游坝坡在水位骤降工况下的抗滑稳定和下游坝坡出逸段的渗流稳定性，及过渡区反滤层的有效性。混凝土坝渗流安全评价的重点是坝基渗流、绕坝渗流和渗流量的复核。

3.6抗震安全复核与金属结构安全评价

地震烈度分为基本烈度和设防烈度。一般情况下，工程场地采用《中国地震烈度区划图》确定的基本烈度，抗震设计时也一般采用基本烈度作为设计烈度。《导则》里抗震安全计算方法有拟静力法和动力法，给出了采用不同方法的计算结果相对应的允许系数。除复核计算外，应对大坝原设计抗震措施的有效性进行确认。综合复核计算结果与抗震措施的有效性，对大坝抗震安全性综合评价。

金属结构安全评价的目的是复核大坝泄水，输水建筑物的闸门、启闭机等在现状下能否按设计条件安全运行。对闸门进行安全评价的重点是其强度、刚度和稳定性。启闭机的评价重点是启闭能力。金属结构安全评价工作应在安全检测结果的基础上开展。安全检测结果与计算分析的应力、变形、位移均在设计和规范要求的允许值内，才可认为金属结构安全性为最高级别。

3.7大坝安全综合评价

大坝安全综合评价包括抗洪能力、结构稳定、渗流稳定、抗震性能和金属结构性态等的评价。应以专家认可的复核评价结果为基础，与《导则》相应的安全性分级标准，确定大坝各专项的安全性级别，最后由专家组确定大坝安全级别。