太平哨水电站坝基扬压分析

沈明波，郭令娟，刘群辉

（1.国电电力和禹水电开发公司，辽宁 丹东 118200；2.中水东北勘测设计研究有限公司监理公司，吉林 长春 130021）

1 工程概况

太平哨水电站地处辽宁省丹东市宽甸县东部山区，在浑江干流下游，距上游桓仁水电站79.6 km，距上游回龙山水电站35.6 km，是浑江干流上的第三座梯级电站。太平哨电站于1972年由水利电力部东北勘测设计院勘测设计，水利电力部第六工程局承担电站工程的建设任务。1976年10月25日正常开工，1978年10月大坝截流，1979年11月蓄水，1980年12月水库蓄水至正常高水位。1982年1月1日工程全部竣工。

太平哨拦河主坝为直线混凝土重力坝，大坝为II级建筑物，坝顶高程196.0 m，最大坝高44.0 m，坝长555.6 m。大坝从左岸到右岸共分35个坝段，编号为1～35号坝段。3～23号坝段为溢流坝段，其余为挡水坝段。溢流坝段共计20个闸孔，每孔单宽12 m，高10.5 m，坝段横缝在孔口中央，堰顶高程为181.5 m，消能方式为挑流和面流消能。

主坝坝基地址条件比较单一，出露的岩石主要为半风化或微风化状态的黑云母斜长石，注入片麻岩和黑云母混合麻岩。除左岸1号坝段有较大的F3断层外，其余坝段坝基仅有一些小断层，坝基岩石湿抗压强度为65.33～74.26 MPa。坝基内共有80条断层，大部分为陡倾角断层，其走向多数呈顺河道方向；有37条伟晶岩，宽度1～60 cm，有灰山岩脉12条，宽度1.2～500 cm，大部分以裂隙接触为主。3～23号溢流坝段基岩内共有40条小断层，岩体透水性微弱；右岸23～35号挡水坝段基岩内共有31条断层，31号和32号坝段基础残留有部分强风化岩体。

2 坝基防渗、排水情况及扬压力测点布置

2.1 坝基防渗与排水情况

基础处理采用固结灌浆和帷幕灌浆。固结灌浆的孔距和排距均为3 m，深入岩下5 m（16～20号坝段加深至7 m）。另外，1号坝段的F3断层和20号坝段的F18断层，施工时作了专门处理，用4 m厚的混凝土塞封堵，并向上游延伸1 m左右，而F8则用二期混凝土浇筑。帷幕灌浆孔距为2 m，深入岩下20 m（0号、1号为40 m）。在廊道内平行坝轴线帷幕后设排水孔，向下游倾斜与水平夹角成75°，孔深入岩下10 m，孔间距3 m，一般每个坝段布置5孔，全坝共169孔。

2.2 坝基扬压力测点布置

纵向扬压力用排水孔安装压力表进行观测。根据地质情况设点，一般一个坝段只设一个孔；地质条件较差、扬压力较大坝段观测3点。此外，根据地质分区，在5，9，20，29号 4个坝段，设置了横向观测郎道，其中设置3～6个垂直的扬压观测孔，深入岩下2 m，形成横向扬压力观测断面。

2.3 坝基扬压力处理情况

大坝建成移交时有7个坝段9个测点扬压力超限。1984—1985 年对，12，13，16坝段进行了主帷幕化学补强灌浆；1994—1996 年对 1，5，6，12，13，15，17，20，21，28，31，32，33 号，共 13 个坝段进行了主帷幕水泥补强灌浆，同时对全坝段排水孔扫空，钻扬压力观测孔；2010—2012年，对坝基部分超限坝段增打排水孔，对15，28，34号坝段进行帷幕补强灌浆。

3 扬压力资料分析

大坝利用坝基排水孔进行扬压力观测，设计要求防渗帷幕线、后排水孔处的渗压系数α不大于0.3。因此，大坝坝基纵向渗压系数限值为0.3。

1）由扬压力多年观测数据分析知：太平哨主坝的坝基扬压力系数大部分坝段与温度负相关，少部分长年不变。选择施工前的2009年扬压力数据情况如下，2009年10月1日，扬压力超限的测点有 P1-1，P1-2，P5-2，P6-2，P6-1，P7-1，P7-2，P12-1，P13-3，P13-2，P15-1，P17-1，P21-1，P23-2，p28-1，p28-2，P29-1，P29-2，P33-2，P34-1，P35-1，共计21个测点，超限率为26%；扬压系数最大的点是P34-1，为0.83。

2）2010年10月1日，排水孔处理后扬压力超限的测点有P1-1，P1-2，P6-1，P7-2，P12-1，P13-2，P13-3，p28-1，p28-2，P29-1，P29-2，P33-2，P34-1，P35-1共计14个点，超限率为17%；扬压系数最大的点是P34-1，为0.79。

3）2012年10月1日，坝基增打排水孔与3个，坝段帷幕补强灌浆工程结束后扬压力系数普遍减小，35个坝段超限坝段6个，81个测点中减小的有64个点，超限测点降到8个；原来系数最大P34-1系数为0.34。

太平哨大坝基础扬压力大部分坝段一般在1，2月份达到最大，7，8月份降到最小。2011年8，9月份扫孔和加打排水孔后，扬压系数原来超限的有14个测点，现在已经下降到8个测点，P34-1测点扬压力系数自2004年以来，一直保持在0.96左右，扫孔后扬压系数为0.79，2012年2月进行帷幕灌浆处理后，扬压系数将至0.34。但是15号坝段在帷幕灌浆后由于混凝土内有裂缝和地址条件复杂等诸多因素导致扬压力升高。根据观测成果可以看出，太平哨大坝基础扬压力仍存在超限问题。但超限坝段、测点及超限程度都有所下降。

表1 P29-2 P33-2 P34-1 P35-1渗压水位和渗透系数2010-01-01至2012-08-15特征统计表

表2 P5-1 P5-2… 横P5-4渗压水位和渗透系数2010-01-01至2012-08-15特征统计表

4 结语

1）坝基排水孔重新扫孔和增打排水孔后，虽然有的孔排水量增加，有的孔减少，但排水量总体变化不是很大，扫孔前2010年7月21日，测量排水量合计30.11 L/min，扫孔后2010年10月1日，排水量合计33.27 L/min，且当日用集水井测量坝体总漏水为33.54 L/min，与历史同期相比变化不大，如：2008年10月1日，总漏水31.58 L/min，2009年10月1日，坝体总漏水为35.14 L/min。太平哨主坝这个季节测量的坝体总漏水主要为坝基排水孔排水。因为其他裂缝由于温度作用此时已关闭，基本不漏水。P34-1和P33-5两个排水孔扫孔前后漏水量和变化量均加大，但考虑两孔紧邻，距离为3 m，扫孔后是彼消我长的关系。

2）扫孔后扬压力系数均下降，但下降幅度也不大，不新增钻孔的坝段，扬压系数下降最多的为P33-2，扬压系数下降0.14。所以坝基排水孔扫孔处理，对解决扬压力超限问题的效果不是很明显。

3）新增设的排水孔附近的坝基扬压力系数下降幅度较大，如原来扬压系数超限的P5-2，P6-2，P7-1，P15-1，P17-1，P21-1，P23-2 这 7 个点，由于附近增设排水孔，现扬压系数都下降到0.3以下。12号坝段和28号坝段也增加排水孔扬压系数，虽然还超限，但也有所下降。可见增设排水孔对解决扬压力超限的问题效果较明显的。

4）帷幕补强灌浆对排水孔漏水较大的超限坝段意义较大，如34，35号坝段扬压力和漏水都较大，34号坝段做补强灌浆，34，35号都做增打排水孔，但35号坝段扬压力降低较小，34号坝段扬压力降低较为明显。

太平哨大坝基础扬压力处理多年经验发现，太平哨大坝基础岩性较好，岩石透水性较差，可灌性不好，且裂隙多为陡倾角，排水孔排水量较小等特点；对于这种情况适当增加排水孔或适当加深排水孔能有效降低基础扬压力；对于漏水量较大坝段或断层较多坝段、基础处理不彻底的坝段应做帷幕补强灌浆。对于增打排水孔坝段应加强漏水量监测，已保证工程的后期变化在可控范围内。