新疆鐵門關(guān)水電站安全監(jiān)測成果綜述

新疆鐵門關(guān)水電站安全監(jiān)測成果綜述

1壩體及壩壩設(shè)計鐵門關(guān)水庫位于新疆庫爾勒市孔雀河鐵門關(guān)峽谷。該水庫總庫容724萬m3，裝機容量45MW，工程是以發(fā)電、供水、灌溉為主的綜合利用水利樞紐。由攔河壩、泄洪洞、引水發(fā)電洞、廠房和開關(guān)站等建筑物組成。攔河壩及泄洪洞按2級建筑物設(shè)計，發(fā)電引水系統(tǒng)為3級建筑物，相應(yīng)設(shè)計洪水位為1047.00m，校核洪水位為1047.30m。大壩為壤土心墻，砂礫壩殼混合土石壩，壩頂高程1049.0m，防浪墻高1.5m，最大壩高25m,壩頂長261.82m，壩頂寬5.0m，最大壩底寬129m。水庫唯一泄洪建筑物為泄洪洞，其進水口為混凝土井筒式結(jié)構(gòu)，閘底高程為1026.00m，閘室深23m，孔口尺寸為6m×6m（高×寬），弧形鋼閘門控制。泄洪洞為內(nèi)徑6.0m的圓斷面無壓隧洞，混凝土內(nèi)襯全長169.37m，縱坡1/70，出口底板高程為1023.66m，其后接長度為70m的陡坡擴散式多級消力池。2現(xiàn)場檢查的組成根據(jù)國家電力公司大壩安全監(jiān)察中心關(guān)于《新疆鐵門關(guān)、大山口、托海三座水電站首次大壩定期檢查工作安排》的要求，鐵門關(guān)電廠成立了由設(shè)計、運行人員組成的現(xiàn)場檢查組。現(xiàn)場檢查于2000年4月11～13日進行，水庫水位在1046m左右。檢查工作按《水電站大壩安全檢查實施細則》的要求進行，其檢查情況簡述如下。2.1大水庫壩頂路面為碎石路面，基本平整，沒有觀察到裂縫；防浪墻、燈柱完好無傾斜。2.1.2壩面堆積物情況上游面壩坡在馬道以上為1誜2.50，馬道以下為1誜3.00，馬道高程為1042.50m,1038m以上壩面為干砌塊石灌漿,1038m以下為單層干砌石。無滑動、崩塌、凹陷現(xiàn)象，局部有少量塊石剝落。0+230樁號至左壩頭有淤積物及蘆葦堆積，沒發(fā)現(xiàn)裂縫，附近水面無異?，F(xiàn)象，坡面上基本無植物生長。下游面壩坡在馬道上、下全部為1誜2.00，全部用干砌石護面，塊石縫內(nèi)有零星野西瓜（一種耐旱植物）生長，其他未發(fā)現(xiàn)異常。2.1.4水庫肩膀左壩肩壩腳平臺處植物生長茂盛,排水溝下游10m左右,1028m高程局部巖面潮濕,無滑坡、位移跡象。右壩肩情況良好。2.1.5墊反濾層下游壩趾設(shè)有貼坡式排水和縱向排水溝，下墊反濾層，上鋪干砌卵石，在0+221樁號處有一集中滲漏，滲漏量約為0.05m3/s，滲水為清水，附近植物生長茂盛。2.1.6壩面標識及測壓井觀測大壩原型觀測有大壩變形觀測、測壓管滲壓力觀測、測壓井滲透觀測和大壩滲流量觀測。具體布置如下：上游馬道4個垂直位移標點、壩頂防浪墻4個垂直位移標點、壩頂下游側(cè)5個水平位移標點、下游馬道4個垂直位移標點、壩腳平臺4個垂直位移標點、3個測壓管；壩基3個測壓井。壩面標點完好，1#、2#測壓管尚可，3#測壓管堵塞；3個測壓井良好。2000年6月，在0+080和0+168樁號重新布置了兩排測壓管共6根，已投入使用。目前大壩必測項目包括大壩變形、測壓管、測壓井觀測。大壩滲流量觀測從1996年因滲流量太小，有時甚至干枯而停測。測壓管、井每8d觀測一次；大壩變形每年觀測2～4次。壩頂向下游最大水平位移30mm，壩頂最大沉降165mm，基本趨于穩(wěn)定。2.1.7水庫基地一切正常，無管涌、溶蝕及沉陷現(xiàn)象。2.2.1近壩庫岸穩(wěn)定性水庫近壩區(qū)水力學現(xiàn)象良好，無異常；近壩庫岸穩(wěn)定情況總體正常，除左壩肩上游5～20m范圍岸坡存在不穩(wěn)定巖體外，其他庫岸未發(fā)現(xiàn)異常情況。2.2.2庫容積的影響水庫淤積測量是利用冬季，在庫區(qū)冰蓋上打洞，用測深鐘進行測量，由于近年受客觀因素的影響，冰面較薄，所測點數(shù)不能滿足分析比較要求，所以，淤積情況只能根據(jù)1993年測量分析結(jié)果，即正常蓄水位1045.00m時的庫容為195萬m3，（設(shè)計庫容1045.00m時為550.2萬m3）可見庫容淤積比較嚴重。2.3.1閘室尺寸4.24m岸塔式進水口為混凝土井筒式結(jié)構(gòu)，其閘底高程為1026.00m，閘室深23m，閘孔尺寸為6.00m×6.00m，閘門室總長為21.88m。進水口結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，混凝土無剝落現(xiàn)象，水流流態(tài)良好，無其他異常。2.3.2水橡鋼閘的檢修工作閘門為6m×6m弧形鋼閘門，門體防護涂層消失，表面銹蝕嚴重。現(xiàn)已經(jīng)立項在汛后對其進行除銹噴鋅保護。閘門關(guān)閉時，左右下角漏水。左下角因為止水橡皮的壓板變形、橡膠止水局部缺損，與弧門接觸部位閘井底板預埋的鋼板上有一20cm×6cm被沖蝕。啟閉機由鄭州水工機械廠制造，防腐漆完好，啟門力2×225kN，操作電源為380V，并備有柴油發(fā)電機一臺，此外尚有手動操作設(shè)備，每年汛前安全檢查時，都要進行試運轉(zhuǎn)，卷揚機鋼絲繩保養(yǎng)良好，吊桿存在銹蝕現(xiàn)象。檢修閘門為6m×6m平板鋼閘門，門體經(jīng)噴鋅保護，噴鋅完好，閘門關(guān)閉時四周水封漏水，左右下角較嚴重。檢查閘門的控制設(shè)備工況良好。2.3.3洞底混凝土面滲嚴重無壓隧洞全長169.37m，進出口漸變段各長10m。泄洪洞檢查中發(fā)現(xiàn)多條裂縫，沿裂縫有滲水，并伴有白色析出物。洞底混凝土面板已全部損壞，洞底以上2m范圍內(nèi)混凝土沖蝕嚴重，如在0+126樁號有一寬0.9m、深0.2～0.25m、長1.5m的沖蝕坑。另外，在閘室后與隧洞接合處滲水嚴重?？傊购槎礋o大的地質(zhì)問題，但裂縫、沖蝕部位需處理。2.3.4消力池底板沖淤情況2000年11月1日，對消力池部分進行全面徹底的檢查。出口消能工程包括擴散段、渥奇段、消力池、扭坡段等，全長108.20m。其中擴散段33.60m，渥奇段9.60m，消力池35.00m，扭坡段長30.00m。第一級消力池長15m，寬18.2m，無消力墩，消力檻高2m,底板為鋼筋混凝土平板。第二級消力池長19.3m，寬18.2m，池深1.5m，底板為鋼筋混凝土平板。第一級消力池底板沖刷磨損較嚴重，共發(fā)現(xiàn)4個沖坑，其中最大的沖坑為4.1m×2m×0.15m(長×寬×深），所有沖坑鋼筋出露。第二級消力池底板完好。一級消力池邊墻及消力檻表面都有沖蝕現(xiàn)象，右側(cè)比左側(cè)嚴重，右邊墻有3處較大的沖蝕槽。二級消力池邊墻基本完好，僅右邊墻離消力檻8m處有一貫穿性裂縫。2.4心墻料土料粘粒含量心墻土料的取樣均與地質(zhì)人員配合選定，在ZK1與ZK4兩鉆孔中的不同深度各取樣3組。試驗表明：ZK1、ZK4鉆孔心墻料土質(zhì)較均勻，土料粘粒含量為22%～27%；為含砂低液限粉土，滲透系數(shù)均為10-5cm/s，天然干密度16.7～17.8kN/m3之間；易溶鹽含量均在0.95～1.85g/kg。2.4.2平均滲透系數(shù)在壩后馬道取樣4組進行試驗，試驗表明：天然干密度為20.8～21.0kN/m3，相對密度為0.73～0.8之間；平均滲透系數(shù)為3.1×10-4cm/s；飽和固結(jié)慢剪平均值為φ=39.3°，C=33.8kPa。3．定檢專題報告為了對鐵門關(guān)電站大壩的安全情況進行評價，新疆電力公司和巴州電力有限責任公司委托國家電力公司大壩安全監(jiān)察中心負責和組織專家組對鐵門關(guān)電站大壩開展安全定檢工作，大壩中心于1999年9月派出專家到鐵門關(guān)電站大壩現(xiàn)場察看后，會同新疆電力公司、巴州電力有限責任公司、新疆水電院、鐵門關(guān)電廠等單位商定了本次定檢需完成的8個專題報告即：(1)工程綜合報告；(2)設(shè)計復核報告；(3)洪水復核報告；(4)大壩運行報告；(5)現(xiàn)場檢查報告；(6)施工復核報告；(7)巖土試驗報告；(8)大壩原型觀測資料分析報告。3.1大壩運行情況復核鐵門關(guān)水電站大壩采用2000年壩體取樣試驗提供的計算參數(shù)，對地基處理、壩體填筑質(zhì)量、壩頂高程、滲流及滲透穩(wěn)定、邊坡穩(wěn)定等方面進行了復核，結(jié)果表明，原地基處理設(shè)計合理，壩體填筑質(zhì)量良好，壩頂、心墻頂安全超高滿足設(shè)計要求，大壩滿足滲流穩(wěn)定要求。這一結(jié)論與現(xiàn)場檢查結(jié)果及27a來大壩運行情況良好是一致的，可以認為大壩運行是安全的。對泄洪系統(tǒng)的復核，認為消力池存在不安全因素，泄洪洞進口金屬結(jié)構(gòu)銹蝕較嚴重，洞身素混凝土襯砌水下部分表面沖蝕損壞較嚴重，洞頂拱處出現(xiàn)多處裂縫及滲水現(xiàn)象，從總體上看泄洪系統(tǒng)運行基本正常。3.2設(shè)計洪水下泄計算本次洪水復核結(jié)果與原設(shè)計一致。依此確定的調(diào)洪復核原則為設(shè)計洪水量小于100a一遇設(shè)計洪水量309m3/s，且?guī)焖徊怀^l047m時，下泄總量不超過150m3/s，當入庫流量大于100a一遇設(shè)計洪水流量309m3/s，且?guī)焖怀^1047m時，下泄總量不超過250m3/s。復核按1993年測得庫容進行調(diào)洪計算結(jié)果為設(shè)計洪水位l046.31m，校核洪水位1047.51m。與原設(shè)計相比，設(shè)計洪水位降低了0.69m，校核洪水位高了0.21m，因流域的特殊性，進入鐵門關(guān)水庫的洪水主要是哈曼溝的洪水，在水庫壩前水位超過1047m以后，受壩前水位頂托，洪水可以倒灌入小湖，加之排洪系統(tǒng)進行泄洪，水庫可以安全運行。3.3大壩安全設(shè)施評價2000年6月，由杭州國電大壩安全工程有限公司通過對鐵門關(guān)水電站上游水位、壩頂水平位移、垂直位移、滲透壓力、滲流量等監(jiān)測量的分析，對鐵門關(guān)大壩工作狀態(tài)做出了如下評價：鐵門關(guān)大壩的水平位移、垂直位移基本正常，滲流也漸趨穩(wěn)定，大壩的工作狀態(tài)是穩(wěn)定的。但從水平位移觀測資料中可以看出，觀測精度不是很高，建議壩頂視準線兩端工作基點設(shè)在視準線的連線上，觀測墩按規(guī)范要求設(shè)置，并建議在集水溝尾端設(shè)置量水堰，觀測滲流量。2000年7月20～21日由國家電力公司大壩安全監(jiān)察中心l0位專家對鐵門關(guān)大壩進行現(xiàn)場檢查，隨后召開第一次專題討論會，著重對8個專題報告進行討論。同年12月19日專家組在杭州舉行了第二次專題討論，并對8個專題報告進行了審定。根據(jù)各專題報告的審定結(jié)果，對鐵門關(guān)電站大壩的安全狀況做出了評價。通過本次安全定期檢查，專家組認為：鐵門關(guān)水電站大壩工程等級和洪水標準符合現(xiàn)行規(guī)范；大壩滲透穩(wěn)定、壩坡穩(wěn)定滿足規(guī)范要求；壩體填筑和混凝土防滲墻施工質(zhì)量滿足設(shè)計要求；大壩基礎(chǔ)未見異常；近壩庫岸基本穩(wěn)定；壩體水平位移、沉降和滲流量趨于穩(wěn)定，大壩運行正常。綜上所述，對照《水電站大壩安全檢查施行細則》第四十二條評價條件，將鐵門關(guān)水電站大壩評為正常壩。4．大壩洪水管理方面(1)水庫運行以來淤積十分嚴重，建議恢復庫容觀測，推算實際庫容，并根據(jù)水庫來水、來沙以及運行要求，研究實施減緩淤積的運行方式。(2)建議復核泄洪洞的最大泄流能力，對泄洪系統(tǒng)檢查中發(fā)現(xiàn)的缺陷盡快修復，確保安全運行。(3)上游壩坡砂礫料