中小型水库大坝安全评

中小型大坝安全评价学生：康凯指导老师：黄耀英三峡大学水利与环境学院摘要：大坝安全涉及技术和经济的广泛领城，大坝安全评价技术对国民经济建设和人民生命财产安全具有十分重大的意义。搞好了大坝安全监侧，就奠定了大坝安全评价的主要基础。本文对大坝的日常巡视、大坝变形监测、大坝渗流监侧和大坝安全评价的现状及发展要求进行了简要的论述。Abstract：Thedamsafetyinvolvingtechnologyandeconomicextensivebroughtcity,damsafetyevaluationtechniqueforthedevelopmentofnationaleconomyandthepeople'slifeandpropertysafetyofvitalimportance.Gooddamsafetymonitor,itsetthedamsafetyevaluationofmainbasis.Thisarticleforthedamdailypatrol,damdeformationmonitoring,damseepagetomonitoranddamsafetyevaluationofthestatusquoanddevelopingrequirementshasalsobrieflydiscussed.关键词：大坝安全评价渗流监测Keyword：Damsafetyevaluationseepagemonitoring第一章绪论1.1水库大坝安全状况新中国成立以来，全国已建成各类水库共85160座，其中水利系统管理的有8.3万余座，其数健居世界首位。土石坝占96%（土坝包括均质坝和心墙坝，约占90%；砌石、堆石坝约占6%），混泥土坝占4%。其中大型水库460座，中型水库2827座，小型水库81873座，这些水库在防洪、灌溉、供水、发电等方面发挥了巨大的效益，为促进我国国民经济发展，提高人民生活水平，保障社会稳定，改善生态环境作出了巨大贡献。在这各类水库大坝中，65%以上的大坝运行年龄现已超过20年，21%以上的大坝运行年龄现已超过30年。根据2000年底统计，在水利系统管理的83725座大坝中，共有三类坝（病险水库大坝）30381座，约占已建大坝总数的36%。其中大型水库大坝143座，约占大型水库大坝的42%；中型1092座，约占中型水库大坝的41%；小型29146座，约占小型水库大坝的36%。各病险水库大坝主要表现为：水库大坝防洪能力低；水库抗震标准不够；坝体滑坡或坝体、坝基渗漏；水库泄洪能力不足，溢洪道、泄洪涵闸冲刷严重，闸门与启闭机不配套、设备陈旧、老化锈蚀；白蚁危害严重；水库管理设施简陋陈旧，缺少甚至根本没有观测设备等。长期以来，这些病险水库不但难以充分发挥防洪、灌溉供水和发电等效益，工程本身也已成为安全度汛的薄弱环节和心腹之患，直接威胁着人民群众生命和财产的安全。基于我国水库病险大坝数量之多，病险情况表现之复杂，垮坝灾难损失之惨重等特点，国务院发布了《水库大坝安全管理条例》，水利部出台了相关的安全鉴定办法和安全评价导则，各地也实行了符合当地实际情况的安全鉴定实施细则。明确了水库大坝安全鉴定程序和组织形式，逐步完善了我国大坝安全管理和安全鉴定制度，推动了安全鉴定工作的开展，为加强大坝安全管理，保证大坝安全运行起到了重要作用，也为除险加固前期工作打下了基础。鉴于我国中小型水库大坝中的土石坝的安全现状及其在大坝总数量中所占的比例，本文选取中小型水库大坝中的土石坝为评价主体，着重从大坝的巡视检查，变形和渗流等方面进行评价，进而提出安全监测和除险加固的一些方法。1.2大坝安全评价及其现状大坝安全评价，其实质就是根据已经掌握的在设计、施工、运行的全过程所积累起来的历史资料，运用各种理论的、经验的、试验的和统计的方法，综合的评定大坝的实际工况，是否满足现行规程、规范、标准和设计文件的要求。目前，难于全部用量化的指标来表示大坝的实际工况的情况下，只能依靠专家，用他们的经验与已经局部量化的指标相结合的方法。采用专家论证或认可的方式来定性的判断大坝的实际工况，并与现行规程、规范、标准和设计文件的要求进行比较，从而对大坝的安全度作出综合评价。这种综合评价的某些方面还带有一定的模糊性。由于所依据的已经量化的若干指标本身存在的误差，某些经验本身不可避免的带有一定的局限性等等。目前进行的大坝安全评价，只能是一种对大坝安全的评估。对一座大坝的安全进行评估时，如果大坝的实际工况和各种功能达到了现行规程、规范、标准和设计的要求，不存在影响大坝正常使用的缺陷;各项监测数据及其变化规律处于正常状态，则可以认为该坝是正常的。如果发现大坝的实际工况和功能不能完全满足现行规程、规范、标准和设计的要求;或者某些监测项目的监测资料及其变化规律存在异常。可能影响大坝的正常使用，则可以认为该坝是有病的，并应限期采取有效的补强加固措施。如果大坝出现危及安全的严重缺陷；或环境中某些危及安全的因素正在加剧；或主要监测项目的监测资料及其变化规律出现较大异常，按现行规程、规范、标准和设计要求运行将出现重大险情，则认为该坝是危险的，应立即采取紧急抢救措施除险加固。目前这种“正常”、“病”和“险”的评价标准还不十分健全，明确的识别指标，特别是量化的指标还有待进一步完善。1.3大坝安全鉴定工作程序按照水利部《水库大坝安全鉴定办法》的规定，对于坝高15m以上或库容100万m3以上的水库大坝均应进行大坝安全鉴定；对于新建水库应在初次蓄水运行后2～5年内进行首次安全鉴定，之后一般每隔6～10年进行一次安全鉴定，运行中若遇特殊情况（如特大洪水、强烈地震、工程发生重大事故或影响安全的异常现象等）应进行专门的安全鉴定。对于中小型水库大坝安全鉴定的主要工作程序如下：1）主管部门和管理单位成立（或分别成立）水库大坝安全鉴定领导小组。领导小组应包括主管部门和管理单位的技术负责人。2）由主管部门下达水库大坝安全鉴定任务，明确大坝安全鉴定工作经费来源，管理单位编制大坝安全鉴定工作计划。3）由管理单位为大坝安全鉴定准备有关资料。包括勘测设计资料，工程施工资料，竣工验收资料，续建、加固的设计、施工、竣工资料，历年运行管理资料，大坝安全监测资料整编成果和分析报告等。还应为洪水复核准备有关水文、气象资料。4）由管理单位委托具有资质的勘察、科研单位承担大坝坝体及坝基的物理力学指标检测试验；委托具有资质的设计单位承担洪水复核、抗震稳定复核、结构稳定复核以及大坝安全论证等安全鉴定的前期工作，并提出完成时间和具体要求。5）由接受委托的勘察、科研单位现场取样（取样要有一定代表性），进行现场检测和室内试验，编写检测试验报告。6）由接受委托的设计单位会同管理单位一起进行专项检查，包括地质、施工、大坝裂缝、金属结构、混凝土质量等，并收集水文、气象、流域、检测试验等有关工程资料，对大坝安全进行分项分析评价，编写分项分析评价报告（如洪水复核报告、大坝稳定分析报告等）。7）由管理单位（亦可委托设计单位）对历年运行管理资料和安全监测资料进行整理分析，并编写大坝运行管理情况报告。8）由主管部门主持并组织有关专家和技术人员进行大坝现场安全检查，并编写现场安全检查报告。9）由接受委托的设计单位在各专题检测试验报告、分项分析评价报告、运行管理情况报告、现场安全检查报告的基础上，综合分析并编写大坝安全论证总报告。10）由主管单位邀请专家成立大坝安全鉴定专家组，召开大坝安全鉴定会议，审查各专题报告和安全论证总报告。讨论并提出安全鉴定报告书。11）由管理单位编写大坝安全鉴定总结，并将鉴定材料上报和存档。1.4坝安全性评价的主要基础资料水库大坝安全评价应在现场安全检查、工程基础资料整理分析的基础上，对工程的实际状况进行复核和分析评价。一般中小型水库工程的基础资料积累较差。特别是小型工程设计施工、运行、观测等资料难于获取的实际情况。因此须具备以下主要资料：(1)枢纽工程施工和运行中曾出现间题的处理简况。大坝在施工期倘若工程的建筑质量存在薄弱环节，在各种运用条件下经长期运行，是会出现异常表现的。对曾出现问题原因分析，获取历次工程整治、扩建情况，包括施工记录、竣工验收及运行情况等分析资料。(2)枢纽工程现场安全检查报告。经工程现场踏勘并对大坝、溢洪道、放水设施现场检查，观察工程的实际状况。重点检查影响安全的隐蔽部位，如大坝坝下涵洞漏水等。获取对工程存在主要隐患或对重大疑虑隐患进行分析论证资料。(3)大坝原型观测资料整理分析。原型观测资料能揭示大坝的安全状态，并能直观地反映大坝的工作状态。中小型水库大坝主要进行变形和渗流观测。对沉陷位移、测压管水位、渗流量等观测资料的整理分析成果。获取洪水复核所需实测暴雨、洪水等水文资料；大坝稳定复核所需坝体材料的土工试验报告；坝址工程地质、水文地质等资料。第二章巡视检查2.1巡视检查的分类及相关规定混凝土重力坝日常巡视检查应根据大坝的实际情况制定日常巡视检查的程序。巡视人员应按巡视检查程序对大坝作例行检查，以便及时发现异常迹象。日常巡视检查的次数每月不宜少于一次，汛期应增加巡视检查次数，水库水位达到设计水位前后，每天至少应巡视检查一次。年度巡视检查:在每年汛前、汛后及高水位、低气温时，应按规定的检查项目，对大坝进行较为全面的检查（在汛前可结合防汛检查进行）。年度巡视检查每年应进行2~3次。在坝区（或其附近）发生有感地震或大坝遭受大洪水以及发生其他特殊情况时应立即进行巡视检查。2.2检查项目和内容对混凝土重力坝的巡视检查，一般包括如下内容。（1）坝体有无裂缝、塌坑、滑坡及隆起现象，有无害虫及害兽活动迹象。（2）迎水坡的干砌石块护坡有无松动、翻起、架空和垫料流失现象；浆砌石护坡有无裂缝、下沉和垫料掏空现象。（3）背水坡及坝下游老河槽、台地有无散浸和集中渗漏。（4）坝顶防浪墙有无裂缝。（5）坝顶岸坡有无绕渗。（6）坝下埋管外周或与相邻建筑物的连接部位是否渗流。（7）坝趾有无流土管涌现象。（8）减压工程和排水导渗设施有无堵塞、破坏和失效。2.3检查方法和要求水库管理单位必须指定专人负责对水库大坝，引、泄水建筑物，溢洪道，放水设备等建筑物表面进行检查观测。2.3.1检查方法巡视检查方法除依靠目视、耳听、手摸、鼻嗅、脚踩等直观方法外，可辅以简单工具（如锤、钎、钢卷尺、放大镜等）对工程表面和异常现象进行检查。特殊需要时对混凝土重力坝可采用开挖探坑（或槽）、探井、钻孔取样或向孔内注水试验、投放化学试剂、潜水员探摸或水下电视等方法，对土石坝内部、水下部位或坝基进行检查。2.3.2检查的基本要求日常巡视检查人员必须是进行监测和维护的管理人员，且人员相对稳定，并做好检查记录。动力和照明用电，安排好临时交通工具及准备好所需工具、设备、车船以及测、记、图、成像等。日常巡视检查中发现异常现象时.应立即采取应急措施，并上报主管部门。年度巡视检查和特别巡视检查结束后，应提出简要报告，对发现的问题及时采取应急措施。并进行综合分析比较，写出详细报告，并立即报告主管部门。各种巡视检查均应有记录，并应整理归档，在水库安全鉴定时，提供给水库安全评价单位。第三章结构安全评价3.1混凝土重力坝结构病害特点混凝土重力坝运行一定时间后容易出现以下一些结构病害现象：（1）地基未作认真处理，或者地基恶化，导致大坝沿建基面抗滑稳定不能满足要求。（2）坝基防渗帷幕不满足要求，渗漏严重，排水不畅，坝基扬压力超过设计采用值，降低坝体抗滑稳定安全性。（3）坝体表面、廊道、泄水管道以及闸墩等部位出现危害裂缝。（4）坝体混凝土出现严重碳化现象。（5）坝体混凝土强度严重降低。（6）砌石坝砌砂浆或细石混凝土不密实，石料风化严重。坝体整体性能降低。（7）坝体混凝土出现贯穿性裂缝，导致混凝土钙化物析出，坝体渗漏。3.2混凝土重力坝安全评价内容混凝土重力坝结构安全评价内容主要为抗滑稳定和结构强度评价。抗滑稳定复核包括沿建基面的抗滑稳定和沿坝基软弱夹层抗滑稳定性。强度复核主要包括应力复核与局部配筋计算。此外，还需对近坝库岸的稳定性进行复核与评价。3.3评价方法混凝土重力