西岗子煤矿水库安全评价分析

张国祝

(黑龙江省水利水电集团第二工程有限公司,黑龙江 哈尔滨 150000)

西岗子煤矿水库安全评价分析

张国祝

(黑龙江省水利水电集团第二工程有限公司,黑龙江 哈尔滨 150000)

较早修建的水库因为时间久远、档案资料不全等问题，导致水库在管理、运行等方面存在各种问题。因此，需要对水库进行安全评价分析，确保工程的安全。本文以西岗子煤矿水库为例，讨论水库安全评价的过程，供同类水库工程参考。

水库；大坝；安全评价

1 水库概况

西岗子煤矿水库位于阿陵河流域下游左岸西岗子煤矿支流上。该水库地处黑龙江省黑河市爱辉区西岗子镇北，距黑河市区34 km，距西岗子镇8 km。坝址以上流域面积5.0 km2，占西岗子煤矿支流流域面积30.7%，西岗子煤矿水库是一座以防洪为主，兼有养鱼、旅游等综合利用的小(一)型水库。

1.1 工程等别及建筑物级别

西岗子煤矿水库总库容162.69 万m3，工程等别为Ⅳ等。主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，设计防洪标准为30 a一遇，校核防洪标准为300 a一遇。

1.2 工程现状

水库枢纽工程由大坝、泄水涵管两部分组成。由于历史原因，大坝和泄水涵管均没有进行专业设计。大坝始建于1958年，完工于2009年，早期坝高随坝前库水位升高而逐年增加，近期经历2次加高培厚(2007年大坝加高2 m，2009年大坝再次加高2 m)达到现状规模。2012年开始泄水涵管施工并完成。受当时施工条件和技术水平的限制，施工过程未能进行严格、规范的质量控制。早期填筑(2007年以前)由群众用手推车将煤层上覆土料填入河道形成早期坝体，随着蓄水增多坝前水位逐年抬高，而逐年加高坝体；后期填筑(2007年以后)主要利用工程车辆在坝体上游面及坝顶直接倾卸土料、摊平。施工初期过程中，未对坝基和坝肩的草皮、树根进行处理，填筑料未进行碾压；加高培厚时，坝体层间接触面未进行处理，也没有正规碾压措施。

水库大坝为均质土坝，现状大坝坝顶高程为244.67～245.89 m，最大坝高19.33 m，坝长413 m，坝顶宽7.3 ～38.5 m，上游坝坡在最低水位239.23 m以上为1∶2.1～1∶1.3，以下为1∶4.8～1∶2.0。下游坝坡设有一条马道，宽度13～88 m，高程240.8～237.8 m，下游坝坡在马道以上为1∶2.43～1∶1.37，以下为1∶2.42～1∶1.09，大坝上、下游坝坡无护坡。现状泄水涵管布置在大坝右岸冲沟处，为2012年新建简易泄水设施。2012年因库区水位抬高，为保证大坝安全，在大坝右岸低洼地敷设了内径为1.35 m预制混凝土管，管节长2 m，泄水涵管总长约561 m。泄水涵管由引渠段、进口段、洞身段及出口明渠段组成。引渠段长约50 m，为弯曲渠道，弯曲半径约50 m。引渠水面底宽17 m，横断面为天然U型断面，左岸边坡坡比为1∶1.6～1∶2.5，右岸边坡坡比为1∶1～1∶1.9，两岸均为土质边坡无防护。进口段两侧为八字导墙，顺涵管中线长2.5 m，墙顶高程241.03 m，墙高0.7 m，导墙与涵管中线夹角为120°，管前设简易铁丝拦污栅。洞身段全长561 m，现状进口底高程239.23 m，现状出口底高程227.87 m，管内现状比降2%，其最小转弯角度为155°，管道内径1350 mm，壁厚105 mm。出口明渠段全长600 m，首端接涵管出口，末端接煤矿居民区涵管桥。明渠首端高程为227.80 m，末端高程为212.65 m，比降为25‰，断面型式为规则梯形断面，渠道底宽平均为3.5 m，边坡坡度为1∶1.7，边坡及渠底均采用混凝土板防护。

1.3 大坝现场安全检查

(1)坝顶路面土质松软、平整度差，无排水设施；上、下游坝坡较陡，无护坡，无排水设施，雨水冲刷严重；坝面无照明设施。

(2)坝体两端下游坝脚均出现渗漏点，左侧渗漏严重，右侧坡脚地面大面积湿润，散浸严重；下游坝脚无反虑排水设施。

(3)涵管引渠段两侧岸坡无护坡；涵管进口下沉约0.3 m，涵管沿线无基础处理措施，涵管节间无刚性或柔性接口措施，节间分离、不均匀沉降较为严重，涵管出口与下游明渠无衔接设施；明渠首段破坏严重。

(4)水库无安全监测设施。

2 大坝综合评价

2.1 大坝安全分析评价

(1)库周土体完整性较好，自然边坡整体稳定性尚好，库岸稳定性较好，水库区内无大的断裂通过，水库诱发地震的可能性小；工程区地表水及地下水对混凝土结构不具有侵蚀性和腐蚀性；水库蓄水后不存在水库永久性渗漏问题，历史上无浸没现象；坝体压实较差，自重固结程度高；整个坝基黏性土厚度均大于2.0 m，满足坝体对地基土承载力及变形的需要，坝基稳定，基本不存在坝基渗漏问题。左坝肩低山区全风化泥岩为不透水层，右坝肩台地区低液限黏土为弱透水层，绕坝渗漏量可忽略不计。

(2)坝体①层、③层低液限黏土渗透系数满足《碾压式土石坝设计规范》(SL 274-2001)规定[1]；位于①层、③层之间的坝体①1层低液限黏土渗透系数略大于规范中规定的上限值，不满足规范要求。

(3)现场检测坝体实际填筑干密度为1.48 g/cm3，小于设计干密度下限1.58 g/cm3，不满足规范要求。

(4)该水库泄洪设施建设位置适宜，管节结构完整无裂缝，但渠道转弯半径不够，涵管基础不可靠、结构整体性差，泄洪设施整体运行不可靠，影响泄洪安全，亟需拆除重建正式泄洪设施。

(5)大坝无变形及渗流安全检测设施。

工程质量未达到规定要求，工程运行中已暴露出严重的质量问题，影响工程安全，故根据《水库大坝安全评价导则》(SL 258-2000)[2]，认为西岗子煤矿水库工程质量“不合格”。

2.2 运行管理评价

(1)水库没有调度运用计划，无各项规章、制度或文件。

(2)水库自建成至今对工程运行中出现的问题未能解决，水库一直带病运行。

(3)水库无安全监测设备，无管理设施，严重制约水库的日常管理工作。

根据《水库大坝安全评价导则》(SL 258-2000)规定，西岗子煤矿水库管理运行综合评价为“差”。

2.3 结构安全评价

(1)大坝上游坝坡及马道以上坝坡均满足抗滑稳定要求，但桩号k0+028 m附近断面马道以下坝坡抗滑稳定安全系数小于允许值，不满足规范要求。

(2)泄洪设施建设位置适宜，管节结构完整无裂缝，但进水渠轴线转弯半径不足，涵管出口无引导水流扩散的过渡衔接建筑物。涵管基础不可靠、结构整体性差，管节间分离、沉降较为严重，泄洪设施整体运行不可靠，影响泄洪安全。

对照《水库大坝安全评价导则》(SL 258-2000)，综合评定西岗子煤矿大坝结构安全性为“C”级。

2.4 渗流安全评价

(1)坝体在最低水位工况下表现出永久渗漏，且往年大汛库水位涨高时，渗漏量增加。

(2)坝体①1层低液限黏土渗透系数略大于规范中规定的上限值，不满足规范要求。

(3)大坝在最低水位下年渗漏量较小。在最低、设计及校核水位三种工况下，部分坝体出逸处渗透坡降超过允许值，不满足规范要求。

(4)坝顶加高过程中新老坝体间未进行彻底清理，左侧坝肩位置的草根、树根、腐殖土等未彻底清除，填筑时未进行土料碾压，无法保证层间紧密结合，坝体内易产生渗漏通道，这是大坝渗漏的主要原因。

对照《水库大坝安全评价导则》(SL 258-2000)，综合评定西岗子煤矿大坝渗流安全性为“C”级。

2.5 抗震安全复核

根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2015)，本区地震动峰值加速度为0.05 g，相对应的地震基本烈度为6°，地震动反应谱特征周期是0.35 s[3]。属于区域构造基本稳定区。根据《水库大坝安全评价导则》(SL 258-2000)规定，选取地震裂度标准值与基本烈度相同，可不进行抗震复核。

3 结 论

该水库现状土坝及泄水涵洞主体工程均存在较严重的质量问题，影响大坝安全，综合评价为C级，该水库是座病险库，为三类坝。对运行管理和除险加固提出以下意见和建议：平整压实坝顶，新建坝顶砂石路面，新建上下游护坡及坝面排水设施，增加照明设施；对坝体结构安全问题采取处理措施，放缓边坡，满足坝体稳定；对坝体渗流安全问题采取防渗处理措施，在全坝段坝脚处新建反滤排水体；拆除现状泄水涵管，新建泄洪设施；增加大坝表面变形及渗流安全监测设施。建议抓紧编报工程除险加固设计，争取早日立项，尽快除险，充分发挥其应有综合效益。

[1] 中华人民共和国水利部.碾压式土石坝设计规范：SL 274-2001[S]. 北京：中国水利水电出版社, 2001.

[2] 中华人民共和国水利部.水库大坝安全评价导则：SL 258-2000 [S]. 北京：中国水利水电出版社, 2000.

[3] 高孟潭. 中国地震动参数区划图:GB 18306-2015[S]. 北京：中国质检出版社, 2015.

张国祝(1983-)，男，黑龙江明水人，工程师，主要从事水利水电工程施工工作。E-mail：627291058@qq.com。

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