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乐山市夹江县红星水库大坝安全评价报告.doc

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资源描述
1 综合说明 1.1 安全分析评价工作简况 红星水库位于夹江县土门乡万福村,距夹江县城约20km,属岷江水系金牛河支流,该水库枢纽工程于1975年3月建成蓄水,水库以上集雨面积2.3 km2,总库容82.8万m3,正常库容58.16万m3,主要灌溉白云、万福、交通、江祠、骑江等五个村的三千多亩农田。是一座以蓄水灌溉为主兼以防洪养殖的小(二)型水库。由于该工程已运行三十多年,水库现存在一定病害,为确定水库现在安全状况,根据业主要求,我院接受了夹江县水务局委托,并由水工、水文、地质、金结、测量等专业的工程技术人员组成水库大坝鉴定评价报告工作小组,确定了负责人,开展红星水库的大坝安全鉴定评价工作,把报告分章节按专业落实到人。任务落实后,我院人员迅即开展了现场踏勘,并先后组织测量人员和设计人员到水库现场和夹江县水务局,收集资料,测量、踏勘现场,检查工程,调查了解工程运行管理情况,查阅、收集相关资料。各章节完成后,由设计负责人统稿校核,编撰成册。 1.2安全分析评价的依据和要求 1.2.1大坝安全分析评价的依据 1.技术资料 1)、原有设计、竣工资料(红星水库特性见表1-1),本阶段地勘资料。 2)、现场检查资料。 3)、其他。 2.规范、规程 1)、《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000; 2)、《土石坝养护修理规程》SL210-98; 3)、《土石坝安全监测资料整理规程》SL169-96; 4)、《水利工程水利计算规范》SL104-95; 5)、《土石坝安全监测技术规范》SL60-94; 6)、《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44-2006; 7)、《水库工程管理设计规范》SL106-96; 8)、《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001; 9)、《小型水利水电工程碾压土石坝设计导则》SL189-96; 10)、《水库大坝安全评价导则》SL258-2000; 11)、《水工建筑物荷载设计规范》DL5077-1977; 12)、《水工建筑物金属结构制造、安装及验收规》DL/T5019-94; 13)、《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99; 14)、《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》(1984年版); 15)、《水工建筑物抗震设计规范》SL203-1977; 16)、《中国地震动峰值加速度区划图》GB18306-2001; 17)、《水库大坝安全鉴定办法》(水建管[2003]271号。 18)、《水工设计手册》、《水力计算手册》、《土石坝设计》、《土力学》、《工程期水文及水利计算》等。 1.2.2大坝安全分析评价的内容和要求 按照《水库大坝安全鉴定办法》(水建管[2003]271号),《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000),对大坝安全分析评价的内容、要求和方法都做了明确的规定。红星水库大坝安全评价的主要内容是,对大坝的工程质量、大坝运行管理、防洪标准、结构安全、渗流安全、抗震安全作出评价,在此基础上作出该水库大坝安全的综合评价 1.3工程概况 红星水库位于夹江县土门乡万福村,距夹江县城约20km,属岷江水系金牛河支流,该水库枢纽工程于1975年3月建成蓄水,水库以上集雨面积2.3 km2,总库容82.8万m3,正常库容58.16万m3,主要灌溉白云、万福、交通、江祠、骑江等五个村的三千多亩农田。水库枢纽主要建筑物由大坝、溢洪道、放水涵、卧管各一处组成,是一座以灌溉为主,兼以防洪养殖的小(二)型水库。 大坝为均质土坝,坝高14.6m,坝顶宽4.0m,顶长210m,坝顶高程463.60m;上游坝坡自上而下坡比分别为1:1.49、1:1.82、1:1.41;下游坝坡上部分为杂草护坡,高程457.53m以上坡比为1:1.88、以下为零乱堆石体,平均坡比为1:1.41。 水库枢纽主要建筑物由大坝、溢洪道、放水设施等组成。 溢洪道:溢洪道位于大坝左侧,长度240 m,为开式宽顶堰,埝顶高程为460.16m,堰顶净宽12.0m,最大下泄流量47.5 m3/s。 放水设施:涵管为预制混凝土圆管,长度54.15 m,内径φ800 mm。放水卧管为阶梯式,其断面尺寸为0.4 ×0.4,放水孔尺寸为0.22×0.22 m,最大放水流量0.2m3/s。 红星水库工程特性表 序 号 名 称 特 征 值 备 注 一 河流特征 1 坝址以上流域面积 2.3km2 2 多年平均径流深 550mm 3 水文气象特征 (1) 多年平均气温 17.2℃ (2) 多年平均降雨量 1400mm 二 灌区特征 1 设计灌面 0.30万亩 2 有灌面 0.29万亩 3 灌溉时期 2月——6月 4 灌溉保证率 50% 三 特征水位及库容 1 设计洪水位 461.698m 2 校核洪水位 462.052m 3 正常水位 (堰顶高程460.16m) 4 死水位 451.0m 6 总库容 82.8万m3 7 正常库容 58.16万m3 8 死库容 1.08万m3 9 兴利库容 57.08万m3 10 调节特性 年调节 四 大坝工程 1 坝 型 均质土坝 2 坝顶长度 210m 3 最大坝高 14.6m 4 坝顶宽 4.0m 5 坝顶高程 463.60m 五 溢洪道 1 型 式 宽顶堰 2 堰顶宽 12.0m 3 堰顶高程 460.16m 4 最大下泄流量 47.5m3 5 防洪标准 30年一遇设计(P=3.33%)、300年一遇校核 (P=0.33%) 六 放水设施 1 放水型式 涵卧管 2 池底高程 449.72m 3 放水孔尺寸 0.22×0.22 4 最大放水流量 0.2m3/s 1.4 水文气象条件 红星水库位于乐山市夹江县土门乡境内,距夹江县城约20 km,水库所在河流属岷江水系金牛河支流,总库容87.21万m3,属小(二)型水库,坝址以上集雨面积F=2.3km2,流域主河道长L=2.81km,流域平均坡降J=12.43‰,多年平均降雨量 1400毫米,多年平均径流深550mm。 1.5工程地质条件 1.5.1序言 红星水库位于夹江县土门乡万福村,距夹江县城大约20km,属岷江水系金牛河支流,该水库于1975.3 月投入运行。水库枢纽主要建筑物由大坝、溢洪道、放水涵、卧管组成,坝址以上主河道长2.81Km,积雨面积2.3 km2。大坝为均质土坝,坝顶高程463.60m,最大坝高14.60m,坝顶宽4m,顶长210m,总库容82.8万m3,正常库容58.16万m3,设计灌面3000亩,有效灌面2900亩。是一座以灌溉为主,兼防洪、养殖的小(二)型水库。 由于水库已经运行多年,各种建筑物老化严重。目前主要问题有: 1、红星水库属“三边”工程,坝体填筑质量差,大坝运行三十多年,老化严重,目前大坝上、下游坝坡较陡;大坝上、下游坝坡结构稳定不达标。 2、大坝上游坝坡防浪面板塌陷,坝体下游坝坡偏陡,坡面不平整,下游坝坡表面排水设施不完善,无坝后排水沟。 3、下游坝坡坡面凹凸不平,下游坡坡脚存在3处集中渗漏。 4、溢洪道边墙及底板严重损毁,消力池已垮塌。 5、涵管接缝处沉陷渗漏,卧管多处断裂渗漏严重。 6、大坝发现白蚁建剿危害。 7、无观测设施,管理房年久失修已成危房,需重建。 8、进库公路有0.2km为土路。 鉴于水库存在安全隐患,急需进行整治。受业主委托,我公司于2012年1月下旬接受该项地勘任务,随即编写了项目勘察设计大纲,并于2月下旬完成地质勘察工作。本次工作主要采取地表测绘调查,剖面测绘、坑探、钻探、注水试验和取土样试验等勘察手段,于2012年3月上旬提交成果资料。完成勘探工程量见表。 勘探工程量表 项目 内容 比例尺 单位 工作量 平面 工程地质平面图 1:500 km2 0.09 剖面 纵剖面 1:500 m/条 762.58/3 横剖面 1:100~1:200 m/条 119.92/5 勘探试验 钻探 m/孔 69.8/3 注水试验 段/次 7 坑槽探 m3 9/5 取样室内试验 件 6 1.5.2 区域地质概况 1、地形地貌 金牛河属岷江下游右岸一级支流,位于四川盆地西南部,地势以浅丘为主;干流全长52.6km,河宽10~20m。发源于丹棱县张场,经何场、杨场、吴场、三洞,在青神县南注入岷江。 工程区位于金牛河支流青州河上游,青州河总体流向为由北西流向南东,两岸丘陵高程440~490m,相对高差19~50m,河谷为对称的“U”型谷,左、右岸均分布有宽阔Ⅰ级阶地。呈侵蚀—堆积河谷地貌形态。 2、地层岩性 工程区出露地层主要为第四系松散堆积层,现由新至老分述如下: 1).第四系全新统人工堆积层(Q4ml):以含砂低液限粘土为主,夹20~30%的卵砾石,卵砾石,成份为砂岩、玄武岩、灰岩、石英砂岩、花岗岩等卵石风化较强,85%的卵石风化成土状,部分弱风化。主要分布于坝体,层厚约3.0~15.6m。 2).第四系全新统湖积层(Q4l)):为含淤泥质粘土,以粘土为主,含有机质。厚一般1.4~1.5m,分布于河谷和坝基。 3).第四系中更新统冰水堆积层(Q2fgl):分布于河两岸的Ⅲ、IV级阶地上,阶地具明显二元结构,上部为褐黄色粘土、壤土,下部为粘土夹卵砾石。阶面一般高出河水位30~100m,厚度60~80m。 3、地质构造 工程区在大地构造上位于扬子准地台二级构造单元—四川台坳的西部,属新华夏构造体系四川沉降带川西褶带,紧邻川滇南北向构造带,峨眉-思濛新生代槽地内。峨眉—思蒙新生带槽地沿峨眉—夹江—思蒙延伸,长约60km,走北东30°,为一宽敞式向斜,向斜中沉积了厚150m以上的冲洪积物,两翼地层为白垩系地层。有资料认为,该向斜为龙池向斜的延续。工程区位于该向斜东北段西北翼近轴部。 工程区无区域大断裂构造通过,主要受外围地震影响,据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)及《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)国家标准第1号修改单,工程区地震动峰值加速度为0.10g,动反应谱特征周期为0.45s,其相对应地震基本烈度为Ⅶ度,根据DL/T5335—2006《水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程》分级标准,区域构造稳定性较差。 4、水文地质条件 区内水文地质条件简单,主要为第四系松散堆积层的孔隙水,受大气降水补给,向金牛河排泄。松散堆积层的透水性随物质组成、结构、分布不同而不同,地下水位埋深2~5m,水位随河水位变化而变化,根据勘探资料其透水性较弱。据邻近工程取样水质分析表明:河水其水化学类型为重碳酸钙镁型水;地下水其水化学类型为重碳酸钠镁型水。河水、地下水的HCO3-含量、PH值、CO2含量等指标对任何水泥拌制的砼均无腐蚀性。 5、物理地质现象 工程区河谷地形平缓,区内物理地质现象主要为河水冲刷及物理风化作用,次为卸荷作用,崩塌、滑坡地质不发育,未见危及工程安全的不良地质现象。 1.5.3 库区工程地质条件及评价 1、基本地质条件 库区地形属浅丘地带,高差起伏不大,相对高差数十米。水库区位于峨眉—思蒙新生带槽东北段西北翼近轴部,无区域大断裂构造通过。出露地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层,该层具明显二元结构,上部为褐黄色粘土、壤土,下部为粘土夹卵砾石,水文地质条件简单,主要为第四系松散堆积层的孔隙水,受大气降水补给,向河流以及支沟排泄;河水、地下水的HCO3-含量、PH值、CO2含量等指标对任何水泥拌制的砼均无腐蚀性。未见危及工程稳定的不良物理地质现象。 2、主要工程地质问题及评价 1).水库渗漏 水库两岸山体及库底地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层,上部为褐黄色粘土、壤土,下部为粘土夹卵砾石;往下为第三系上新统凉水井组(N2)地层:为粘土层、砂质充填、铁钙质结细砾层,有效厚度数十米,属相对隔水地层,不具备产生向岭谷渗漏的地质条件。 2). 库岸稳定 库区周边岸坡地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层,为粘土夹卵砾石,地形坡度较平缓,山体稳定性好,库岸基本稳定,。 3). 库区浸没 水库淹没区以稻田、旱地和农宅为主,岸坡为为粘土夹卵砾石,透水性差,故库区浸没很小,建库时已解决。 4). 淤积问题 库区地处浅丘丘陵地带,地形平缓,植被条件一般,库区集雨面积不大,不存在危及工程运行的淤积问题。 5). 诱发地震问题 库区无断裂通过,面积小,库容小,蓄水深度有限,因此无诱发地震问题。 1.5.4 坝区地质条件及评价 1、基本地质条件 坝区地形属丘陵地带,高差起伏不大,相对高差数十米。坝区位于峨眉—思蒙新生带槽东北段西北翼近轴部,无区域大断裂构造通过。出露地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层,具明显二元结构,上部为褐黄色粘土,下部为粘土夹卵砾石;往下为第三系上新统凉水井组(N2)地层:为粘土层、砂质充填、铁钙质结细砾层、砾石层组成2~3个韵律。水文地质条件简单,主要为第四系松散堆积层的孔隙水,受大气降水补给,向河流以及支沟排泄;河水、地下水的HCO3-含量、PH值、CO2含量等指标对任何水泥拌制的砼均无腐蚀性。未见危及工程稳定的不良物理地质现象。 2、坝体工程地质条件及评价 1) 坝体结构及物质组成 大坝为均质土坝,坝顶高程463.6m,最大坝高14.6m,坝顶宽4m,顶长210m,总库容82.8万m3,正常库容58.16万m3, 据钻孔揭露:坝体填料为褐黄色粘土夹卵砾石,粘土一般呈可塑状,湿,一般稍密,局部松散,卵砾石占20~30%,,粒径2~5cm,磨圆中等,成份为砂岩、玄武岩、灰岩、石英砂岩、花岗岩等;卵砾石风化较强,90%的卵石风化成土状,部分弱风化。取坝体土室内试验,坝料为含砂低液限粘土,天然含水量18.6~22.3%,平均20.15%;干密度ρd1.56~1.64g/cm3,平均ρd=1.59g/cm3;湿密度ρ1.88~1.94 g/cm3,平均ρ1.91g/cm3;比重2.71~2.75,平均2.73。颗粒分析,各粒组含量:角砾占3.7%~5.6%,平均4.27%;砂粒(2~0.075mm)占21.2%~31.2%,平均27.8%;粉粒(0.075~0.005mm),31.8%~41.6%,平均36.9%;粘粒(<0.005mm)占27.3%~33.8%,平均31.1%。饱和固结快剪C=11.3~13.4Kpa,平均值C=12.3Kpa,φ=17.3~19.6°,平均φ=18.4°;非饱和固结快剪C=14.5~16.2Kpa,平均值C=15.5Kpa,φ=19.7~21.6°,平均φ20.8°。6组样渗透系数3.45~512×10-5cm/s,平均1.93×10-4cm/s,>10-4cm/s,属于中等透水土体,作为坝体,防渗性能稍大于规范要求。同时下部坝体含水率高,呈饱和状态,软塑状,说明坝体均匀性差。 需要说明的是:由于坝体填料含卵砾石、角砾,取代表性好的标准土样十分困难,因此所取试样中卵砾石、角砾含量明显少于实际情况,样品代表性比较差。 坝体土样基本物理性质综合成果表 项目 天然含水量ω(%) 湿密度ρ(g/cm3) 干密度ρ(g/cm3) 饱和度S(r%) 孔隙比e 比重Gs 压缩系数 统 计 组 数 坝 体 范围值 18.6~22.3 1.88~1.94 1.56~1.64 72.3~81.8 0.657~0.742 2.71~2.75 0.36~0.61 6组 平均值 20.15 1.91 1.59 77.0 0.715 2.73 0.5 坝体土的可塑性综合成果表 项目 液限WL17 (%) 塑限Wp2 (%) 塑性指数IP17 液性指数 按塑性指数图WL17 分类名称 坝 体 范围值 36.0~33.0 14.0~17.0 12.0~16.0 0.1~0.69 含砂低液限粘土CL 平均值 29.5 15.33 14.17 0.35 坝体土的颗粒组成综合成果表 项目 >60mm(%) 60~2mm(%) 2~0.075mm(%) 0.075~0.005mm(%) <0.005mm(%) 坝 体 范围值 0 3.7~5.6 21.2~31.2 31.8~41.6 27.3~33.8 平均值 0 4.27 27.8 36.9 31.1 坝体土的力学性质综合成果表 表5 项目 非饱和固结快剪 饱和固结快剪 渗透系数k ×10-5cm/s 凝聚力c (kpa) 内摩擦角ф (度) 凝聚力c (kpa) 内摩擦角ф (度) 坝 体 范围值 14.5~16.2 19.7~21.6 11.3~13.4 17.3~19.6 3.45~512 平均值 15.5 20.8 12.3 18.4 19.34 2). 坝体稳定 据钻孔取芯观察,坝体土填料为褐黄色粘土夹卵砾石,均匀性差,卵砾石占20~30%,卵砾石风化较强,90%的卵石风化成土状,部分弱风化。坝体土结构一般稍密,局部松散。 据土工试验:坝体料为含砂低液限粘土,平均天然含水量20.15%;平均干密度ρd=1.59g/cm3;平均湿密度ρ1.91g/cm3,平均比重2.73,说明坝体比较密实。饱和固结快剪C平均值12.3Kpa,平均φ18.4°;非饱和固结快剪C平均值15.5Kpa,平均φ20.8°,抗剪强度指标中等偏低。 下部坝体含水率高,呈饱和状态,软塑状,钻孔取芯观察与室内土工试验,表明坝体均匀性差。 红星水库属“三边”工程,建设质量差,坝体填筑质量差,大坝运行三十五年,老化严重,目前大坝内坡坡度过陡,建议设计对坝坡稳定性进行校核,内坡放缓,增设防浪板,外培厚。 3). 坝体渗漏 据钻孔取芯观察,坝体填料为褐黄色粘土夹卵砾石,湿,一般稍密,局部松散,卵砾石占20~30%,卵砾石风化较强,90%的卵石风化成土状,部分弱风化。据土工试验:坝体料为含砂低液限粘土,平均天然含水量20.15%;平均干密度ρd=1.59g/cm3;平均湿密度ρ1.91g/cm3,平均比重2.73,说明坝体比较密实。钻孔取芯观察与室内土工试验表明坝体均匀性差。6组样渗透系数3.45~512×10-5cm/s,平均1.93×10-4cm/s,>10-4cm/s,属于中等透水土体,作为坝体,防渗性能稍大于规范要求。 目前大坝外坡存在散浸现象,其中左坝肩外坡渗透严重,坝体存在渗漏问题。分析原因:由于当时历史条件限制,施工设备及质量都较差,分层碾压不够密实,坝体土料均匀性较差,施工过程中分层缝没有处理好,造成坝体密实度稍差,均匀性差,坝体土料渗透系数偏大,加上有白蚁危害。建议采取措施(如充填灌浆)及时处理,防止渗透进一步扩大。 1.5.5 坝基工程地质条件及评价 1、坝基、坝肩稳定性 1 )两坝肩稳定性 据钻孔揭露:两坝肩为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石;卵砾石一般2~5 cm约25~30%,主要成分为砂岩、灰岩、玄武岩,摩圆度好,球度中等,纷选性差,余者为粘土,粘土呈可塑~硬状,稍湿~湿,一般稍密~中密。 坝基、两坝肩第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层一般稍密~中密;结合类似工程经验分析,物理力学指标较好,满足承载力和变形要求,两坝肩稳定。 2 )坝基稳定性 据钻孔揭露:坝基为分二层,上层为第四系全新统湖积(Q4l)含淤泥质粘土,含水量高,呈可塑~软塑,厚一般2~3m;下层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,卵砾石约占30%,一般稍密~中密。 经钻孔岩芯观察和类似工程经验,坝基第四系全新统湖积(Q4l)含淤泥质粘土,虽然物理力学指标较低,但是基本满足承载力和变形要求;第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层一般稍密~中密,物理力学指标较好,满足承载力和变形要求,坝基基本稳定。 2、渗漏 1)坝基渗漏 据钻孔揭露:坝基为分二层,上层为第四系全新统湖积(Q4l)含淤泥质粘土,含水量高,呈可塑状~软塑,该层透水性强,注水试验表明:渗透系数2.6~8.1×10-3cm/s,属于中等透水层。下层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,卵砾石约占30%,一般稍密~中密,注水试验表明:渗透系数4.0~6.2×10-5cm/s,属于弱透水层。可视为相对隔水层。 目前:坝外坡坡脚存在散浸现象,据地质条件分析为建坝时清基不彻底,库水沿湖积(Q4l)含淤泥质粘土与坝体接触带渗漏。建议采用帷幕灌浆及时整治,防止渗透进一步扩大。 2)两坝肩渗漏 据钻孔揭露:两坝肩地层为为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,卵砾石约占30%,一般稍密~中密,注水试验表明:接触带渗透系数1.8~2.6×10-3cm/s,属中等透水;下部渗透系数3~7.2×10-5cm/s,属于弱透水层。可视为相对隔水层。地表调查,两坝肩下游有散浸迹象,特别左坝肩较严重,两坝肩接触带存在渗漏问题。分析原因:建坝时清基不彻底,库水沿粘土与坝体接触带渗漏。建议采用帷幕灌浆及时整治,防止渗透进一步扩大。 综上所述,红星水库两坝肩稳定,坝基基本稳定,大坝内坡坡度过陡,建议设计对坝坡稳定性进行校核,内坡放缓,增设防浪板,外培坡厚。 大坝外坡存在散浸现象,其中左坝肩外坡渗透严重,坝体存在渗漏问题。分析原因:由于当时历史条件限制,施工设备及质量都较差,分层碾压不够密实,坝体土料均匀性较差,施工过程中分层缝没有处理好,造成坝体密实度稍差,均匀性差,坝体土料渗透系数偏大,加上有白蚁危害。建议采取措施(如充填灌浆)及时处理,防止渗透进一步扩大。 地表调查及注水试验表明,两坝肩、坝基接触带存在渗漏问题,据地质条件分析为建坝时清基不彻底,库水沿接触带渗漏。建议采用灌浆:坝体采用充填灌浆,坝基采用帷幕灌浆,灌浆范围从0-002.5~0+211.5,长214m,以进入冰水堆积(Q2fgl)层3~5m为下限,形成完整的防渗帷幕。 1.5.6 溢洪道工程地质条件及评价 溢洪道:溢洪道位于大坝左侧,长度240 m,为开式宽顶堰,埝顶高程为460.16m,堰顶净宽12.0,最大下泄流量47.5m3/s。溢洪道无不良物理地质现象,出露地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,一般稍密~中密。 目前溢洪道两侧墙垮塌严重,影响行洪;建议修复边墙、底板和设消力池。 1.5.7 放水设施 放水设施位于右坝肩,包括涵管和卧管,涵管为预制混凝土圆管,长度54.15 m,内径φ800 mm。放水卧管为阶梯式,其断面尺寸为0.4 ×0.4,放水孔尺寸为0.22×0.22m,最大放水流量0.2m3/s。涵管地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,一般稍密~中密;卧管地层为坝体人工填土层;二者围岩分类为V类;围岩难于自稳,边墙和拱顶极易坍落变形,经常是边挖边塌,甚至出现冒顶和地面下陷,变形破坏严重;施工应避开雨季,开挖需要支护紧跟或超前支护,全断面衬砌。 目前涵管多处断裂漏水,卧管多处断裂渗漏,建议及时治理。 1.5.8 白蚁危害 据调查,目前水库大坝发现白蚁建剿危害,应及时整治。 1.5.9 岩、土物理力学指标 根据土工实验提出水库岩、土物理力学指标(见表3-6和表3-7),其中除土的抗剪指标φ值按照土工实验值取0.9折,C值按照土工实验值取0.6折提出外,其余指标取试验值的平均值;冰水堆积层指标用类比法提出,供设计采用。 岩、土物理力学指标建议值表 指标名称 单 位 坝体料 粘土夹卵砾石(坝基下层、坝肩) 含淤泥质粘土 (坝基上层) 比重Gs 2.73 2.68 2.71 含水率ω % 20.15 35 38 干密度ρd g/cm3 1.59 1.65 1.26 饱和密度ρ g/cm3 1.91 1.85 1.43 孔隙比e 0.715 0.93 1.12 孔隙率n 41.66 38.3 43.1 饱和固结快剪 凝聚力c kpa 7.38 13.0 16.2 摩擦角Φ 度 15.56 22.0 13.2 非饱和固结快剪 凝聚力c kpa 9.3 13.0 15.9 摩擦角Φ 度 18.72 21 14.3 压缩系数α MPa-1 0.5 0.48 0.38 压缩模量E MPa 5.6 4.23 5.12 渗透系数k cm/s 1.93×10-4 5.27×10-5 5.17×10-3 允许水力坡降[J] 0.40 0.38 0.35 隧洞围岩物理力学指标建议值表 围岩类别 干密度 抗剪断强度 变形模量 坚固系系 单位弹性抗力系数 ρd tanφ′ C′ E0 fk K0 g/cm3 MPa Gpa Mpa-1cm V 1.65 0.36~0.4 0.01~0.02 0.5~0.8 0~1 1~5 1.5.10天然建筑材料 1 、河砂 工程区内无可采河砂,工程混凝土用河砂,宜从夹江青衣江砂场购买。砂为细砂,其轻物质含量<1%、细度模数2.7~3.4,二者满足混凝土用河砂需要,虽然含泥量偏高,可以在筛选过程中冲洗。储量及质量满足工程需要,运距大约22km。 2 、混凝土用卵砾石 工程区内无可采天然卵砾石,混凝土用卵砾石需在青衣江江砂石场购买,其原材料为岷江冲洪积砂卵砾石层,其中卵砾石含量大约65~70%,成分主要有玄武岩、花岗岩、灰岩、白云岩、砂岩等坚硬物质,其针片状颗粒含量<15%,软弱颗粒含量<5%,经筛选后可不含轻物质,粒度模数6.5~8.2,经筛选后可用于工程骨料。储量及质量满足工程需要,运距22km。 3、粘土 工程区附近冰水堆积层中,富含粘土,根据附近工程试验资料 :角砾占14%,砂粒占15%~17%,粉粒占32~34%,粘粒占34%~36%;有机质含量小于0.5%;可溶盐小于0.5%,经筛选可用作工程灌浆用土料,储量及质量满足工程需要,可就近解决。 1.5.11 结论及建议 1.工程区在大地构造上位于扬子准地台二级构造单元—四川台坳的西部,属新华夏构造体系四川沉降带川西褶带,峨眉-思濛新生代槽地内。工程区无区域断裂构造通过,主要受外围地震影响,据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)及《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)国家标准第1号修改单,工程区地震动峰值加速度为0.10g,动反应谱特征周期为0.45s,其相对应地震基本烈度为Ⅶ度,按照区域稳定性评价标准,区域构造稳定性较差。 2.大坝为均质土坝,两坝肩稳定,坝基基本稳定;大坝内坡坡度过陡,建议设计对坝坡稳定性进行校核,内坡放缓,增设防浪板,外培坡厚。 3 .大坝外坡存在散浸现象,其中左坝肩外坡渗透严重,坝体存在渗漏问题。分析原因:由于当时历史条件限制,施工设备及质量都较差,分层碾压不够密实,坝体土料均匀性较差,施工过程中分层缝没有处理好,造成坝体密实度稍差,均匀性差,坝体土料渗透系数偏大,加上有白蚁危害。建议采取措施(如充填灌浆)及时处理,防止渗透进一步扩大。 4.地表调查及注水试验表明,两坝肩、坝基接触带存在渗漏问题,据地质条件分析为建坝时清基不彻底,库水沿接触带渗漏。建议采用帷幕灌浆,灌浆范围从0-002.5~0+211.5,长214m,以进入冰水堆积(Q2fgl)层3~5m为下限,形成完整的防渗帷幕。 5.溢洪道两侧墙垮塌严重,影响行洪;建议修复边墙、底板和设消力池。 6.放水设施位于右坝肩,包括涵管和卧管:涵管为预制混凝土圆管,放水卧管为阶梯式,涵管地层为第四系中更新统冰水堆积(Q2fgl)层下部地层,为粘土夹卵砾石,一般稍密~中密;卧管地层为坝体人工填土层;二者围岩分类为V类; 目前涵管多处断裂漏水,卧管多处断裂渗漏,建议及时治理; 7.水库大坝发现白蚁活动迹象,应及时整治。 8 .工程区内无可采河砂和卵砾石,工程混凝土用河砂和卵砾石,宜从夹江青衣江砂场购买。储量及质量满足工程需要,运距大约22km。灌浆用粘土可以就近在第四系中更新统冰水堆积层中筛选,储量及质量满足工程需要。 建议:下阶段加强施工地质,根据实际地质条件优化设计。 2.工程质量评价 2.1枢纽工程设计,施工和竣工资料 红星水库枢纽工程于1973年3月投入运行,大坝为均质土坝,水库建设期间,由于缺乏正规设计文件及图纸,由县水电局派人到现场,参照四川省水电厅1958年编制的《土坝定型设计参考资料》拟定大坝各部尺寸,水电局批准施工,无批复文件和图纸,无施工记录。1972年开工、1975年完工,由土门公社革委组织《红星水库工程指挥部》,土门公社受益社民工施工。属典型的“三边工程”,本工程边建设边发挥效益,主体工程1975年3月全面竣工投入运行,工程建设期间无专人负责技术,无施工记载及竣工验收资料,至今,无全面了解工程情况的技术人员,且该土坝设计有缺项,无排水反滤体,仅以棱乱的堆石体代替,坝后无排水系统。 2.2坝基和岸坡处理的质量评价 红星水库大坝原设计时未进行地质钻探,根据本次勘察资料记载,大坝坝基筑于坡洪积的粘土夹卵石土之上,该层厚度簿,仅1.20_ 1.80 m,其下为坡洪积卵石夹砂层,为良好的含(透)水层,是漏水的主要通道及原因, 加之施工中清基不彻底,故坝基存在渗漏问题。坝基和岸坡均未作防渗处理。 2.3土石坝的工程质量评价 红星水库枢纽工程于1972年动工兴建,大坝为均质土坝,水库建设期间,由于缺乏正规设计,属典型的“三边工程”坝体填筑时就近选取土料填筑坝体,采用人工上料,铺料厚度不均匀,然后用人工夯实,填筑土料未取样作土工试验分析,由技术人员现场观察认可。在土坝筑料过程中,大坝由于修建时建筑标准低,且技术力量和施工机具达不到要求,故坝体填筑质量较差,大坝外坡建设时未建排水反滤设施,仅用大卵石在大坝外坡脚表面沿坝坡堆砌一层堆石体。大坝外坡脚未建排水沟。 红星水库大坝左坝肩段长约30m建在老河床地段,修建时其坝基清基不彻底,水库运行以来,大坝下游坝趾发现多处渗漏点,大坝左端下游坝趾有一处,大坝右端下游坝趾有一处,且渗漏量逐年加大,经2011年11月实测,当库水位为459.5m时,全坝段总渗漏量约为200L/min。水库运行三十多年,大坝上游坡因风浪侵蚀,水位消落区垮塌破坏严重,大坝内坡在高程458.0 m至461.0 m,最大水平浪蚀0.8 m,岸崩高度1.5 m,该段是水库防洪水位和常年蓄水位区,由于变幅大。变化频繁,加之风,雨温差等自然因素的影响,使大坝内坡中未完全风化的填筑质量较差的、结构松散的泥岩迅速风化并被水浪带走,出现浪蚀,最后导致大坝堤岸垮塌。2003年7月,对大坝内坡高程458.0——461.0段铺设C15混凝土防浪面板防浪蚀。目前,防浪面板已多处沉陷。 2.4其他建筑物 2.4.1溢洪道工程的质量及现状 溢洪道:溢洪道位于大坝左侧,长度240 m,为开式宽顶堰,埝顶高程为460.16m,堰顶净宽12.0,最大下泄流量47.5m3/s。 该水库兴建时溢洪道为毛坯土渠,1983年7月对溢洪道进口段进行加宽改造,对溢洪道消力池前段约100 m底板及边墙采用浆砌卵石进行简单防渗整治。溢洪道整治至尽已运行近三十年,目前边坡及底板多处垮塌,溢洪道尾端建设未完。 2.4.2放水设施的质量及现状 放水设施:涵管为预制混凝土圆管,长度54.15 m,内径φ800 mm。放水卧管为阶梯式,其断面尺寸为0.4 ×0.4,放水孔尺寸为0.22×0.22m,最大放水流量0.2m3/s。 该水库兴建时放水卧管为简易的斜式,由于渗漏严重,分别于1985年、1988对卧管进行了两次修补,目前卧管渗漏仍十分严重,放水涵管接头多处沉陷断裂,各缝均有不同程度的漏水。 2.5大坝工程质量综合评价 红星水库大坝红星由于受当时情况的影响,缺乏正规设计,属典型的“三边工程”,由大搞“群众运动”手段而建,坝体填筑质量差,清基不彻底;大坝竣工蓄水后下游坝坡坡脚及涵管出现漏水现象;虽然在1985年、1988年、2003年进行过整治,但随着红星水库大坝近40年的运行,目前下游坝坡坝趾仍存在3处严重集中渗漏(具体渗漏点位置见红星水库枢纽平面布置图)。从目前情形看,红星水库大坝工程施工质量大部分达到规定要求,但工程在运行中暴露出一些缺陷,目前工程基本正常运行,根据《 水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)2.6.2规定,工程质量综合评价为合格。 3大坝运行管理评价 3.1大坝运行情况 红星水库大坝靠近左坝肩段长约30m建在老河床地段,修建时其坝基清基不彻底,因此,水库运行以来,大坝下游坝趾发现多处渗漏点,大坝左端下游坝趾有两处,大坝右端下游坝趾有一处,且渗漏量逐年加大,经2012年11月20日实测,当库水位为448.22m时,全坝段总渗漏量为200L/min。水库运行三十多年,大坝上游因风浪侵蚀,水位消落区垮塌破坏严重,大坝内坡在高程458.0 m至461.0 m,最大水平浪蚀0.8 m,岸崩高度1.5 m,该段是水库防洪水位和常年蓄水位区,由于变幅大,变化频繁,加之风,雨温差等自然因素的影响,使大坝内坡中未完全风化的填筑质量较差的、结构松散的泥岩迅速风化并被水浪带走,出现浪蚀,最后导致大坝堤岸垮塌。 3.2大坝维修情况 红星水库总库容82.8万m3,大坝为均质土坝,于1972年动工兴建,1975年3月枢纽工程竣工投入运行,水库运行以来,大坝下游坝趾发现多处渗漏点,大坝左端下游坝趾有两处,大坝右端下游坝趾有一处,且渗漏量逐年加大,经2011年11月实测,当库水位为459.5m时,全坝段总渗漏量为200L/min。水库运行三十多年,大坝上游坡因风浪侵蚀,水位消落区垮塌破坏严重,大坝内坡在高程458.0m至461.0m,最大水平浪蚀0.8 m,岸崩高度1.5 m, 2003年7月,对大坝内坡水位消落区高程458.0m——461.0m铺设C15混凝土防浪面板防浪蚀。 3.3大坝安全监测 红星水库于1972年动工兴建,1975年3月主体工程竣工,由于工程规模不大,且受历史条件限制,水库没有水位、渗透、变形观测设施,更没有专门的观察仪器,大坝的安全观测仅进行了简单的观测。 1、巡视检查 巡视检查人员必须熟悉大坝情况,责任心强,有防汛抢险经验,主要检查大坝坝坡、坝脚有无裂缝、坍塌、滑坡、沉陷、浪蚀等险情发生,大坝外坡及坝脚有无变形、滑坡、渗流破坏和蚁穴、兽洞隐患等危及大坝安全和影响其工程正常运行的现象,巡视人员要按要求填写检查记录,当发生异常情况,应及时采取应急措施,并逐级上报主管部门。 2、仪器监测 红星水库无位移、沉陷、浸润线、渗漏等观测设施。只靠水库管理人员观测水位、渗透等。 3.4大坝管理情况 红星水库于1972年开工建设,枢纽工程于1975年3月竣工,竣工后成立了红星水库管理所,是一座以蓄
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