导流建筑物的安全运行风险评估

根据玛尔挡水电站目前建设进展情况分析，预计2018年上半年可具备主体工程大干的基本条件。按照资源配置合理、技术可行、满足坝体沉降要求、施工强度适中、冬季暂停施工和工期总体先进合理的原则，并综合考虑下闸安全与成功可靠性因素，确定导流洞下闸蓄水时间安排在2022年11月中、下旬时段较为合理，由此推算导流建筑物运行时间将长达九年，上、下游围堰将超期运行七年，导流洞需要再经历五个主汛期，因而导流洞超期运行将长达四年之久。

分析认为：通过深化研究，进行施工组织优化，加大资源投入，充分考虑冬季施工措施，争取全年施工，在资金到位、措施到位、管理到位、服务到位和充分改善的外部条件支持下，下闸蓄水时间提前到2021年11月中、下旬时段也是有可能的。如果作出这样的施工总进度安排，导流建筑物运行期限可减少一年。可以预估到导流建筑物超期安全运行风险有所降低，但不会因此而得到充分释放，反而会因施工有效工期缩短，施工强度显著加大，坝体施工沉降期被严重压缩，资源投入大幅增加，工程建设成本突破概算，甚至会造成大坝因沉降稳定而危害工程安全。做出这样的总进度计划决策，业主需要作出抉择分析，权衡利弊、慎重对待。

2.2.1　上、下游围堰超期安全运行状况分析

2017年汛初，有关专业技术人员提出了玛尔挡水电站导流建筑物超期运行问题，随后进行了安全检查。经检查，下游围堰并未发现安全隐患和风险点，但上游围堰下游侧边坡较陡，围堰顶部发生开裂，沿轴线方向出现了数条裂缝，堰体下游边坡存在潜在的滑坡趋势。当发生五年一遇以上标准洪水情况下，难以保证安全运行和实现安全度汛目标，评估风险等级为较大级别。为确保上游围堰安全度汛，随即对上游围堰按1∶1.75的稳定边坡修坡，对堰顶裂缝进行填筑及修复处理。同时在修筑二长岩料场至上游围堰道路时，将开挖石渣料回填至上游围堰背水侧，并按要求形成了1∶1.75的稳定边坡。至此上、下游围堰安全运行风险已得到控制。同时确定此后每年汛前进行一次安全度汛检查，对查出的风险进行辨识和评估，发现问题随即进行消缺。鉴于此，在不出现超二十年一遇标准洪水情况下，上、下游围堰安全运行至下闸蓄水时段仍然是有保证的。

2.2.2　导流洞超期安全运行状况调查

（1）2017年主汛期技术人员对导流洞进口处洪峰流态进行了观察，此处洪峰流态与模型试验结论大致相符，未发现异常现象。

（2）导流洞出口明渠段内采用消能墩和尾部消力坎方式消能。对该段安全检查时发现，导流洞出口明渠段桩号导1+288.686和导1+296.686处两排消力墩有个别冲毁现象，尾部消力坎磨损严重，钢筋裸露，并有局部损坏情况。

（3）目前导流洞洞身段、腔式闸门井处尚无条件和能力进行度汛安全检查，洞身段混凝土有无磨蚀或破损现象，腔式闸门井底板、门槽、门楣是否仍处于安全运行状态，需待汛后进一步查明情况，进行风险辨识和安全评估。

2.2.3　导流洞超期安全运行风险点辨识(www.xing528.com)

（1）导流洞于2013年11月底建成之后，即于2014年9月21日发生了2190m3/s的实测平均洪峰流量，这次洪峰是玛尔挡水电站已经历的四个主汛期中最大的一次，这次洪峰流量略小于5年一遇标准（坝址5年一遇洪水标准为2480m3/s）。由于黄河上游河段具有洪峰频次少、历时长、一次洪水过程历时长达40d左右的水文特征，这次洪水是否对导流洞内部造成影响，汛后未做调查，目前情况不明。随着时间推移，预估在今后施工中发生较大洪水或超标准洪水的可能性显著增加，可见导流洞安全运行风险呈递增趋势。

（2）根据可行性研究报告成果，该河段由于地表植被稍差，汛期降雨对地表产生冲刷，水流含沙量有所增加。天然情况下，玛尔挡坝址多年平均悬移质输沙量为734万t，水库年入库推移质输沙量平均为36.7万t。鉴于黄河上游推移质具有石质坚硬的特点，对导流洞洞身段的混凝土会产生一定的冲蚀、磨蚀。由于设计采用的是四级建筑物等级标准，模型试验表明：提出的围堰防护方法能保证20年一遇洪水3390m3/s及以下流量时围堰安全运行，但设计并未考虑导流洞超期运行所带来的洞身段围岩稳定及需要增强混凝土的抗冲耐磨性能要求这个因素，这是一个不可忽视的风险点。根据以往工程经验研判，即使目前洞身混凝土没有发生破坏，但随着运行时间延长，不排除在发生大洪水或超标准洪水情况下，因导流洞洞身段钢筋混凝土的抗冲耐磨性能不足而发生局部破坏或损毁的可能后果。

（3）推移质将对导流洞闸室段底板混凝土及门槽金属结构造成局部磨蚀影响，腔式闸门井能否经得起悬、推移质的长期磨蚀考验，这将关系到闸门能否顺利安装，下闸蓄水时能否取得圆满成功。这是一个需要高度重视、认真对待的风险点。

（4）在导流洞施工期间，存在着冬季施工的情况。如果保温防寒措施不力，混凝土性能将大打折扣，而施工中往往会被忽视，质量检验结果与现实情况往往不完全一致，且难以反映真实情况，混凝土是否存在质量缺陷？是否满足设计要求？由于运行期延长，冬季施工因素造成的影响不可忽视，风险犹存。

（5）导流洞洞身段埋深达200～220m，大多为微新变质砂岩，岩层单层厚度一般30～50cm，天然状态下（即在围压条件下）层间结合较好，层间断层不多，裂隙大多短小，以Ⅱ类围岩为主，遇较大断层时围岩类型降低，开挖后应力向洞周释放，易于发生板状开裂，因卸荷裂隙张开而产生倾倒现象时有发生。导流洞围岩以Ⅱ类为主，统计占洞身段的63.2%，进出口段及洞身局部结构面发育带围岩为Ⅲ～Ⅳ类，约占洞身段的36.8%，地质条件因素对导流洞的安全运行风险评估等级为一般。

（6）导流洞进口边坡整个岸坡段主要由三种岩性的岩体组成，顶部为第三系砾岩岸坡，不整合于下伏二长岩之上。下部由二长岩和变质砂岩组成，其中上游部分为变质砂岩，下游部分为二长岩，二者呈侵入式接触，无明显接触面。坡面缓坡地段见有极少量第四系崩坡积物。导流洞进口位于变质砂岩段斜坡底部，从所处地质情况来看，地质因素不应构成导流洞运行安全风险。

（7）根据初设三期下闸蓄水方案：第一阶段安排水库水位由3088m蓄至3182m高程，相应库容为1.92亿m3。入库流量按11月份80%保证率的月平均流量299m3/s，并扣除74m3/s的临时生态流量，水库水位蓄至3182m，库水位将上升94m，右岸泄洪底孔开始过流，历时大致为10d。下闸蓄水之后，随着库水位的迅速上升，山体渗水会较为严重，对导流洞、过坝公路、施工支洞等纵横交错的地下洞室群进行混凝土封堵回填、回填灌浆、帷幕灌浆等后续工程施工将产生很大困难。届时可根据黄河实际流量情况来确定下闸时间，也可考虑将导流洞封堵时间向后推迟15d以上至11月下旬进行。