病险水库的大坝与安全(水利工程设计与研究丛书)
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4.4 输水泄洪建筑物综合评价

4.4.1 进水塔稳定及内力计算分析

稳定计算分析:进水塔整体稳定分析包括抗滑、抗倾及地基应力。

(1)稳定安全系数标准。本次稳定复核安全系数标准见表4.4-1。

表4.4-1 最小安全系数标准表

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地基应力控制:不出现拉应力。

(2)进水塔计算结果及成果分析。计算结果见表4.4-2~表4.4-4。

表4.4-2 输水洞进水塔稳定计算成果汇总表

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表4.4-3 泄洪洞进水塔稳定计算成果汇总表

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注 表中括号内数字为摩擦系数0.4时计算结果。

表4.4-4 增建泄洪洞进水塔稳定计算成果表

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根据上述计算结果,各进水塔的抗滑、抗倾稳定均满足安全标准要求。地基应力未出现拉应力,但输水洞压应力达到1.0MPa,与最大承载力相同,可以认为基本满足要求。

4.4.2 结构内力计算及分析

(1)进水塔结构内力复核计算及分析。本次复核输水洞进水塔和泄洪洞进水塔塔筒和流道各选取一个最危险断面,增建泄洪洞进水塔塔筒和流道各选取两个断面,对新的校核洪水位1125.57m进行计算,其结果如表4.4-5。

表4.4-5 进水塔复核结构计算成果表

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(2)进水塔现状情况分析。输水洞进水塔和泄洪洞进水塔目前塔体冻融破坏严重,流道存在磨蚀现象。结合冻融破坏现状,将断面减少10cm进行结构配筋计算,结构受力仍满足要求。但并不能说明结构受力就没有问题,随着时间的推移,冻融破坏会更严重,一旦出现露筋造成钢筋锈蚀或断裂,将对塔架的安全运行造成威胁。两塔架流道局部磨蚀,尚不影响结构安全。

计算结果为构造配筋,原结构强度设计满足要求。

从总体看,两塔架运用时间较长,加之原施工质量未完全达到规范要求,结构现状质量较差。

增建泄洪洞进水塔施工质量好,自完工运用以来运行效果良好。设计混凝土强度也较高。因此,结构现状良好。

4.4.3 进水塔结构综合评价

输水洞进水塔和泄洪洞进水塔稳定、内力复核结果皆满足强度要求,虽然水位变动区冻融破坏严重,流道体型变化处出现磨蚀现象,但塔架目前未发现贯穿性裂缝,这说明两塔架整体完整性尚好,经过进一步加固处理后,仍可以较安全运行。

增建泄洪洞进水塔稳定、内力复核结果皆满足强度要求。施工质量及结构现状良好,满足安全泄洪的要求。

4.4.4 输水、泄洪洞内力计算分析

(1)输水洞。输水洞进口段改建部分,按复核后设计水位1119.92m计算,结构配筋满足要求,满足限裂要求。输水洞原建部分混凝土标号为170号,衬砌厚0.3m,按复核后设计水位1119.92m计,内侧、外侧结构配筋满足要求,但限裂不满足要求。但在水位1110m时,结构配筋满足要求,限裂亦满足要求。

(2)泄洪洞。泄洪洞改建部分混凝土标号250号,衬砌厚0.7m,钢筋混凝土结构主筋为img16@125,设计水位1119.92m时,计算结果需配筋img16@143,结构配筋满足要求。泄洪洞原建部分洞径4m,混凝土标号140号,衬砌厚度0.4m,钢筋混凝土结构主筋为img24@200,复核后设计水位1119.92m时,结构配筋为img24@200,结构强度满足要求。

(3)增建泄洪洞。增建泄洪洞为明流城门洞型,洞径尺寸5m×7.5m,为钢筋混凝土整体结构,混凝土标号250号,衬砌厚度0.6~1.0m不等。复核计算结果表明,增建泄洪洞结构强度满足要求,并满足限裂条件,可正常运行。

(4)输水、泄洪洞现状分析。从输水洞施工期质量看,输水洞原建部分验收鉴定书虽然肯定了施工质量合格,但未见具体的实验数据指标;而改建部分200号混凝土的强度合格率仅为53.3%,未达到设计标准。

从洞身外观情况看,许多部位混凝土外层已剥落,骨料外露,钢筋裸露并出现锈蚀,接缝处止水已老化损坏,洞身一些部位,出现裂缝。每次输水后,均出现较多渗水从裂缝或伸缩缝涌出,表明止水已不起作用,某些裂缝可能已贯穿。

因此,输水洞运用期已较长,加之施工质量未完全达到设计要求,结构现状质量较差。

根据当年原建泄洪洞验收鉴定书的结论:混凝土抗压强度符合设计要求,但混凝土骨料大部分使用的是礓石,软化系数较小,抗冻性、耐久承压性较差;改建部分250号混凝土当年实验取样11块,竟无一块达到设计强度标准。

从洞身外观看,有磨蚀气蚀现象,部分钢筋严重外露,特别是隧洞出口泄流陡坡和挑流鼻坎部位,已被严重的磨损和气蚀,其消力墩部分已损坏,止水也已老化或不起作用。

考虑到泄洪洞运用期时间较长,原施工质量较差,结构外观气蚀磨损严重、混凝土出现碳化老化等因素,结构现状质量较差。

(5)增建泄洪洞。增建泄洪洞施工质量好,其优良率接近100%,其外观质量也属优良,运用以来运行效果良好。设计混凝土强度也较高,因此,结构现状良好。

4.4.5 结构安全性能综合分析评价

输水洞现状质量较差,混凝土强度较低,局部老化损坏严重,在遭遇设计洪水等较高水位运行时,改建部分基本满足限裂要求,但已存在裂缝等有缺陷部分,可能出现较大开裂。原建部分强度更低,已出现较严重的裂缝,不满足压力洞限裂要求,但整条输水洞整体尚好,经过进一步修复加固后,仍可运行。

泄洪洞施工和现状质量均较差,混凝土特别是原建部分强度指标低,建筑物气蚀磨损严重,部分钢筋锈蚀。在遭遇设计洪水泄洪时,可能出现较严重的气蚀或开裂破坏,但整体安全性基本满足泄洪要求。为防止可能产生的气蚀或开裂破坏,必须对泄洪洞进行修整加固,修复加固后,可较安全的运行。

增建泄洪洞断面尺寸大,施工质量及结构现状均好,结构强度和限裂均满足要求。