南水北調大寧調蓄水庫橡膠壩工程質量評價分析

王靖宇

(北京市南水北調大寧管理處，北京 102442)

1 工程概況

在大寧庫區上游京石高速公路橋與京周公路橋間新建兩座橡膠壩，即小清河橡膠壩和小啞叭河橡膠壩，水庫作為調蓄水庫蓄水時橡膠壩擋水，永定河通過小清河分洪至大寧水庫及小啞叭河泄洪至大寧水庫時橡膠壩塌壩泄水[1-3]。

小清河橡膠壩形式為充水枕式，總壩長245.3 m，設計為5跨。其中：第1跨壩高4.2 m，壩長24.1 m，壩底板高程54.5 m，內壓比1.3；第2～4跨壩袋高4.2 m，單跨壩長63.0 m，壩底板高程54.5 m，內壓比1.3；第5跨壩袋高2.4 m，壩長32.2 m，壩底板高程56.3 m，內壓比1.4。

小啞叭河橡膠壩壩長15.0 m，壩高4.2 m，內壓比為1.3，充壩水源取自水庫蓄水，泄水時間≤5 h，強排排水方式。壩底板高程54.5 m。橡膠壩形式為充水枕式。

2 工程質量評價

2.1 現狀地形測繪

現有地形測繪圖為2010年建壩時所用資料，年限較為久遠，對場區內地形、高程、重點水工建筑進行測繪復核。庫尾橡膠壩及高架橋下護砌測繪成果對比復核成果來看，庫區現狀和設計平面布置吻合較好，高程等基礎數據變化不大。

2.2 場區地質條件無損復勘

本次場區地質條件無損復勘采用微動 B 超技術，分別在小清河橡膠壩區域及小啞叭河橡膠壩區域布置測線，探測參數如下：2 ms 檢波器、采樣間隔1 ms、采樣時窗 600 s，解釋深度 15～20 m。通過對微動數據進行分析，結合地質資料及地層波速進行反演解釋。

小清河橡膠壩區域自上游漿砌石邊界開始，至高架橋以南護砌，全長 130 m，解譯深度為 20 m，見圖1。從剖面圖中可以看到，各地層界面清晰，總體呈層狀分布，表層受墊層及淺部填筑料影響，主要表現為低速特征，深度 8 m以下波速較高，推測為卵礫石層的波速特征，與地勘資料基本吻合；在高架橋位置，深部波速升高，推測與高架橋樁基區域加固有關，與原狀地層的層狀分布特征差異較大。

圖1 小清河橡膠壩區域微動 B 超反演成果

小啞叭河橡膠壩區域自上游漿砌石邊界開始，至高架橋護砌上游邊界，全長 70 m，解譯深度為 20 m，見圖2。從剖面圖中可以看到，測線 0～16 m區域淺部波速較同層位略高，測線 16～70 m 區域內，地層界面清晰，總體呈層狀分布，表層受墊層及淺部填筑料影響，主要表現為低速特征，深度 8 m 以下波速較高，推測為卵礫石層的波速特征，與地勘資料基本吻合。

圖2 小啞叭河橡膠壩區域微動 B 超反演成果

2.3 混凝土結構無損檢測

混凝土結構無損檢測包括外觀檢測、強度檢測及裂縫專項檢測。

2.3.1 外觀檢測

外觀檢測主要是檢查橡膠壩側墻、橡膠壩壩墩及底板混凝土構筑物表面有無腐蝕、剝落、滲水等病害。以目測為主，配合鋼卷尺、厚度塞尺、鋼板尺、激光測距儀、數碼相機和裂縫測寬儀等近距離對結構、構件進行檢測。經外觀普查，有橡膠壩底板混凝土少部剝落，橡膠帶老化等現象。

2.3.2 裂縫專項檢測

裂縫專項檢測是利用裂縫檢測設備，對場區內混凝土結構裂縫等病害進行專項檢測與統計分析，普查共發現裂縫 183 條，分布于左邊墻、右邊墻、4 個壩墩。按裂縫發育趨勢分類：豎向發育裂縫 155 條，斜向發育裂縫 5 條，水平向發育裂縫 23 條；按照水工鋼筋混凝土裂縫分類表進行統計，其中 A 類裂縫 121 條，B 類裂縫34 條，C 類裂縫 12 條，D 類裂縫 16 條。

2.4 底板基礎無損檢測

底板基礎無損檢測采用二維地質雷達開展，儀器頻率為 400 M 掃描天線，采集時窗均為 40 ns，進過設計資料及所測剖面進行比對，工程測區內確定介電常數的參數值為12。底板普查區域包括小清河橡膠壩工程區域、小啞叭河橡膠壩工程區域及京港澳高架橋下護砌底板。本次檢查共計布置測線 172 條，其中：小清河橡膠壩 1#～4#跨壩后區域測線共16條；小清河橡膠壩 1#～4#跨壩袋區域測線 8 條；小清河橡膠壩 1#～4#跨壩前區域測線共 6 條；小清河橡膠壩 5#跨區域測線共 15 條；小啞叭河橡膠壩區域測線共 38 條；京港澳高架橋下護砌底板測線共 89 條，直到防滲墻軸線以北的斜坡護砌。

為方便對工區內 172 條地質雷達剖面進行合理解釋，先以 L101 測線為例，對圖3地質雷達典型剖面進行分析，并在此基礎上對各區域的地質雷達剖面成果進行分析和討論。

圖3 地質雷達典型剖面圖(L101 測線)

L101 測線位于小清河橡膠壩的第五跨，自上游漿砌石與混凝土底板的邊界開始，至下游高架橋下底板邊界，全長 60 m。該測線區域底板為 C25 混凝土面板，除壩袋區域為 0.8 m，其余位置厚度均為 0.5 m，底板下有 C10 混凝土墊層厚 0.1 m，底板表層布筋 1 層。從地質雷達剖面圖上可以看到，表層鋼筋均勻分布，值筋深度約 0.1 cm 且可識別值筋密度；在剖面 0.6～0.7 m 深度有一明顯界面，推測為墊層與下覆地層的界面略有起伏；測線 15 m、30 m、45 m 處可見底板分縫；測線 30～45 m 處為壩袋位置。受錨固區域金屬結構影響，雷達信號受到一定的低阻屏蔽，面層布筋仍可見，界面深度在 1.0～1.1 m，與設計資料吻合較好；測線 16～27 m 及 56～58 m 位置，雷達界面存在分層，且較深界面存在下凹趨勢，局部同相軸錯斷，相位倒轉，推測該底板區域存在墊層不密實或脫空；測線 28 m 位置，深度 0.7 m 處有一明顯反射弧，推測為地下管線。

通過對典型剖面進行分析，按照上述解譯標準對工區內其他斷面進行逐一分析，并歸納各測區的底板基礎檢測成果。

2.4.1 小清河橡膠壩 1#～4#跨壩后區域

本區域共計 16 條測線，編號 L1～L16。測線布置自上游漿砌石與混凝土底板邊界起為 L1 測線，間隔 2 m 依次布置，至橡膠壩上游邊緣為測線，測線長度均為 210 m，測線方向自左岸向右岸，探測深度 1.5 m。對圖4剖面成果進行分析可知，底板各分縫位置清晰，墊層與下覆地層界面整體清晰且連續，表明測區內基礎總體穩定且密實性較好。其他區域未見明顯異常。

圖4 小清河橡膠壩 1#～4#跨壩后上游區域雷達剖面(單位：m)

2.4.2 小清河橡膠壩 1#～4#跨壩前區域

本區域共計 6 條測線，編號 L17～L22。測線布置自橡膠壩混凝土底板邊界起為 L17 測線依次向下游布置，線距間隔 2 m，至高架橋下護砌邊緣為 L22 測線，測線方向自左岸向右岸，探測深度 1.5 m。對圖5剖面成果進行分析可知，底板各分縫位置清晰，墊層與下覆地層界面整體清晰且連續，表明測區內基礎總體穩定且密實性較好。

圖5 小清河橡膠壩 1#～4#跨壩前下游區域雷達剖面(單位：m)

圖6 小清河橡膠壩 1#～4#跨壩袋區域雷達剖面(單位：m)

2.4.3 小清河橡膠壩 5#跨區域

本區域共計15 條測線，編號 L100～L114，測線間隔 2 m，測線方向自上游向下游，探測深度1.5 m。對剖面成果進行分析可知，各區域底板及分縫位置清晰，墊層與下覆地層界而整體清晰且連續。

2.4.4 小啞叭河橡膠壩區域

小啞叭河橡膠壩壩前區域共計24 條測線，編號 L127～L150，測線間隔 2 m，測線方向自上游向下游，探測深度1.5 m。對圖7剖面成果進行分析可知，面層鋼筋清晰可識別，墊層與下覆地層界面整體清撕且連續，界面深度約0.7 m，測區內基礎總體穩定且密實性較好。

圖7 小啞叭河橡膠壩壩前區域雷達剖面(單位：m)

小啞叭河橡膠壩壩后區域共計14條測線，測線間隔2 m，測線方向自上游向下游，探測深度1.5 m。對圖8剖面成果進行分析可知，面層鋼筋清晰可識別，墊層與下覆地層界面清晰且連續，界面深度約0.7 m，測區內基礎總體穩定且密實性較好。

圖8 小啞叭河橡膠壩壩后區域雷達剖面(單位：m)

2.4.5 京港澳高架橋下護砌底板區域

本區域共計89條測線，測線間隔2 m，測線方向自上游向下游，探測深度1.5 m。對剖面成果進行分析可知，面層鋼筋清晰可識別，墊層與下覆地層界面整體清晰且連續，測區內基礎總體穩定且密實性較好。

2.5 壩袋檢測

對壩袋外觀狀況、膠布的膠層厚度及物理力學性能進行了檢測。小清河橡膠壩壩袋嚴重老化、變色，表面龜裂；橡膠壩表層膠存在多處損傷、開裂；壩袋搭接黏合處表層膠出現大量老化、損傷開裂現象，最大開裂長度 3.5 m，最大開裂寬度 4.5 mm，開裂深度 1～2 mm。小啞叭河橡膠壩為 2022 年更換，經現場檢查，局部存在表層開裂。

2.6 機電設備檢查

本次機電設備檢查包括對配電室、發電機房、設備井等。其中：配電室設備均可正常運行、發電機房配有一備用發電機，可正常運行。設備井中電動蝶閥及部分設備有明顯銹蝕，部分機電設備連接處有滲水；同時，經值守人員反饋，電動執行器多次損壞或接觸不良。

2.7 工程質量分級

綜上本次工程質量評價的各項檢測成果，運行中發現的質量缺陷尚不影響工程安全，對大寧水庫橡膠壩工程質量綜合評定等級為 B 級。

3 結 語

通過對大寧調蓄水庫橡膠壩工程安全質量評價工作，橡膠壩底板基礎總體穩定且密實性較好，未對運行安全造成影響，小清河橡膠壩壩袋表面嚴重老化、龜裂、變色，使用年限已超 10 a，接近設計使用壽命，且外層膠存在多處損傷、開裂，壩袋搭接黏合處表層膠存在大量老化、損傷開裂現象，建議盡快更換壩袋。定期檢查壩體和周圍環境，及時清除橡膠壩上游淤泥及碎屑，做好人工維護清理。