江源水电站主要构筑物结构安全复核评价

刘光龙

(赣州市天鹰水利水电规划设计有限公司,江西 赣州 341000)

小水电数量多、老旧电站多、安全风险高，我国现有各类水电站9.8万座，其中95%为小水电，自21世纪初，水利部开展了大规模的电站除险加固工作，有效保障了电站的安全[1- 3]。但截至目前，仍然还有大量的病险电站，为筑牢小水电安全根基，对小水电进行安全鉴定，并对二、三类坝的水电站进行除险加固，建设水雨情监测和大坝监控设施等是十分有必要的[4]。为消除小水电安全隐患，充分发挥水电站效益，实现水电站安全与效益的双提升，定期开展安全隐患排查、设备检修与维护，实时掌握大坝与库区安全状况，为防御极端天气和次生灾害做足准备，在全面排查基础上，对电站安全隐患、设备运行、防洪能力、应急处置等进行检查和评价[5- 6]。

1 工程概况

1.1 电站基本情况

江源水电站位于江西省会昌县清溪乡，地处赣江上游贡江水系湘江一级支流石坝河。水库正常蓄水位402.50m，设计洪水位404.98m(P=5%)，水库总库容88万m3，是一座以发电为主的小(2)型水利工程，装机容量为1260kW，多年平均发电量为482万kW·h。工程于2002年7月兴建，2007年1月建成并下闸蓄水。电站枢纽主要由C15细石混凝土砌块石拱坝、发电引水隧洞及压力管道、发电厂房及开关站等建(构)筑物组成，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级。

1.2 主要构筑物设计参数

(1)大坝。为C15细石混凝土砌块石拱坝，最大坝高28.4m，坝顶高程405.50m，防浪墙顶高程406.50m，坝顶宽度2.8m，坝顶弧长96.25m，坝顶弦长(下游)82.11m，外半径61m。上游坝坡垂直，采用C20混凝土防渗面板。下游坝坡坡比1∶0.3，采用水泥砂浆勾缝。

(2)溢洪道。位于大坝中间，为开敞式WES实用堰，反弧半径4m，进口高程402.50m，净宽45m，全长7.4m。溢洪道全段底板和边墙为混凝土衬砌。消能为挑流消能，下游接河床。

(3)发电引水系统。进水口为闸门井，闸门尺寸宽×高为2.0m×2.0m，启闭设备为30/15t螺杆启闭机。隧洞内径为1.5m，混凝土衬砌，衬砌厚度为0.25m，进口高程为385.50m，出口高程为383.29m，隧洞长380m。隧洞后通过镇墩接压力钢管，长170m，内径1m，壁厚0.01m，进口高程为383.29m，出口高程为309.00m。压力钢管镇墩3个，支墩12个，均为C15混凝土结构。

2 现场检查与评估

2.1 现场检查

(1)大坝。坝顶表面混凝土未发现裂缝和脱落现象；上游坝面坡面平整，防渗面板未有裂缝和脱落现象；下游坝面表面未发现异常情况；两岸坝肩边坡未发现明显渗漏现象。

(2)溢流坝。溢流坝堰面较平整，未见裂缝、混凝土剥蚀、脱落等现象，两侧导水墙表面混凝土未发现脱落、坍塌及变形等现象；溢流坝出口采用挑流消能，下游河道基岩裸露，岩石强度高，抗冲刷性好，未见河道边坡失稳，也未见冲刷。

(3)发电引水系统。引水隧洞从大坝上游左岸山体中通过，进口洞脸边坡为强风化花岗岩，边坡基本稳定，隧洞全段采用了混凝土衬砌，衬砌质量较好，未发现裂缝、漏水现象；隧洞进口混凝土启闭排架及手电两用螺杆启闭机。混凝土排架未见裂缝、露筋、蜂窝麻面等现象，外观质量较好。闸门及手电两用螺杆启闭机存在锈蚀，运行基本正常；隧洞出口接压力钢管，接口处未见漏水现象；压力钢管存在锈蚀现象，镇、支墩为混凝土结构，基础为基岩，基础稳定，未见变形、沉陷现象。

(4)近坝岸坡。大坝两侧未见山体塌滑和不良地质现象，近坝岸坡基本稳定。

(5)安全检测。本次安全鉴定对压力管道及大坝防渗面板等部位混凝土进行了检测，其检测结果均为合格。

(6)管理设施。水电站管理单位有防汛物资，能满足电站水库日常管理和防汛抢险需要。

2.2 工程质量评估

(1)大坝。坝基岩性为花岗岩，呈弱风化状，为完整-较完整岩体，岩石承载力高，河床段坝基及两岸坝肩坝基清基较彻底；下游冲刷坑基岩岩性为弱风化岩体，抗冲刷能力较强，河床坝基及两岸坝肩岩体抗滑稳定性总体较好，建坝以来坝体未发现较明显的位移，大坝坝基基本稳定。2004年对坝基进行防渗帷幕灌浆和固结灌浆处理。帷幕灌浆岩体单位透水率q<3Lu，固结灌浆岩体单位透水率q<5Lu。坝脚及坝肩未发现坝基渗漏与绕坝渗漏现象。坝体整体砌筑较密实，并采用分层充填灌浆加固，勘察期间大坝坝体未发现明显位移。溢流坝位于大坝中部，坝体砌筑密实，溢流面及两侧导墙混凝土较光滑，堰面无裂缝冲刷等现象，基于此，初步认定施工质量满足要求。

(2)发电引水系统。由进水口、隧洞、压力钢管组成。发电引水隧洞围岩为燕山期入侵的中-粗中粒黑云母花岗岩，呈弱-微风化，围岩类别属于Ⅱ类。隧洞全段采用混凝土衬砌，并回填灌浆。根据验收资料衬砌混凝土质量满足设计要求，质量合格。隧洞进水口闸门混凝土排架，未见裂缝、露筋、蜂窝麻面等现象，外观质量较好。压力钢管混凝土镇、支墩基础坐落于基岩上，外观质量较好，未发现沉陷、变形现象。

(3)近坝岸坡。大坝两侧未见山体塌滑和不良地质现象，近坝岸坡基本稳定。该水电站工程质量综合评定为合格。

3 结构安全评价

3.1 渗流安全

大坝坝基帷幕灌浆岩体单位透水率q<3Lu，大坝不存在接触渗漏和绕坝渗漏问题，运行至今未发现有异常渗流现象。大坝坝体细砌石呈灰黄色、灰白色，干燥，由块石、水泥砂浆组成，大坝砌筑较密实，并在砌筑时采用坝体分层充填灌浆，坝体砌筑质量较好；上游面设有厚0.6m的混凝土面板，面板无裂缝，质量较好。现场检查未发现渗漏现象、坝体、坝基及2个坝肩未发现漏水现象。隧洞、隧洞出口及与压力钢管接触位置均未发现渗水现象。综上，该水电站渗流安全评为A级。

3.2 结构安全

大坝近坝岸坡植被茂密，库岸坡不陡，基岩出露高，库内未发现大的滑坡坍塌体，未发现滑坡不良地质现象。岸坡稳定。2002—2007年工程建设时大坝上游面设置了厚0.6m的C20混凝土防渗面板，伸入基岩0.8m。2004年对坝基进行防渗帷幕灌浆和固结灌浆处理。帷幕灌浆岩体单位透水率q<3Lu，固结灌浆岩体单位透水率q<5Lu。坝脚及坝肩未发现坝基渗漏与绕坝渗漏现象。大坝为混凝土细骨料砌块石单曲拱坝。经复核，大坝在各种工况下，大坝的坝体应力小于规范允许值，拱座抗滑稳定满足规范要求；溢流坝能满足洪水安全下泄要求。隧洞围岩为黑云母花岗岩，呈弱-微风化状，围岩基本稳定。隧洞全段采用混凝土衬砌，未见裂缝、露筋、蜂窝麻面等现象。压力钢管镇墩为混凝土结构，基础为花岗岩。镇墩外观质量较好，未见滑移、沉陷现象。隧洞进水口闸门混凝土排架，未见裂缝、露筋、蜂窝麻面等现象。综上，该水电站结构安全性评为A级。

3.3 防洪能力复核

根据GB 50201—2014《防洪标准》及SL 252—2017《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，本次复核设计洪水标准采用20a一遇(P=5%)，校核洪水标准为100a一遇(P=1%)。经计算，20a一遇设计洪峰流量为343m3/s，100a一遇校核洪峰流量为510m3/s。设计洪水位404.98m(P=5%)，相应下泄流量为343m3/s；校核洪水位405.50m(P=1%)，相应下泄流量为510m3/s，表明水库溢流坝泄流能力能满足安全泄量的要求，同时大坝非溢流段坝顶高程满足规范要求的抗洪高度。综上，该水电站大坝防洪安全性评为A级。

3.4 抗震与金属结构安全

根据GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》，本工程区域地震动峰值加速度0.10g，反应谱特征周期0.35s，相应地震基本烈度为Ⅶ度，经复核，抗震安全满足相关规范要求。综上，大坝抗震安全性评为A级。

大坝坝内埋设放空钢管，出口由闸阀控制，闸阀存在锈蚀漏水现象。发电引水隧洞进水口铸铁闸门，未见变形，手电两用螺杆启闭机运行正常。压力钢管存在锈蚀现象(本次安全鉴定检测结果：压力钢管厚9.93mm)。该水电站金属结构安全性评定等级为B级。

3.5 安全综合评价及建议

根据SL 258—2017《水库大坝安全评价导则》12.0.3条规定大坝安全分类标准，江源水电站大坝属“二类坝”。工程存在的主要问题为：大坝坝顶无安全防护设施；进库及公路路况较差；水库无水、雨情自动观测设施，大坝无安全监测设施。建议增设坝顶安全防护设施；修善进库及上坝公路；增设水库水、雨情自动观测设施和大坝安全监测设施；按水利工程标准化的管理要求，进行巡查、检查和科学调度，确保水电站安全运行。

4 结语

江源水电站运行时间较长，通过现场检查的方式对电站安全状态进行评估，并对主要构筑物结构安全进行评价。主要构筑物未见明显变形、裂缝等现象，满足安全稳定运行要求。同时经安全评价认定，其渗流、结构安全及大坝抗震、防洪安全均为A级，金属结构安全为B级，表明电站运行状态良好。下一步，应继续重视巡视巡查、加强监测分析、规范运行管理工作，持续推进各构筑物安全生产能力建设，确保电站安全高效运行。