白蓮崖水庫壩基揚壓測值偏高原因分析

胡慶年，薛 磊

（安徽省佛子嶺水庫管理處，安徽 六安 237272）

1 工程概況

白蓮崖水庫是為提高下游佛子嶺水庫防洪標準而興建的具有防洪、灌溉、供水、發電、養殖等綜合利用的大（2）型水庫。水庫流域面積為745 km2，總庫容4.6億m3，防洪保護面積為74.7萬ha（聯調44萬ha），調洪庫容2.81億m3，設計洪水重現期為100年，校核洪水重現期為5 000年。正常蓄水位208 m，設計水位為209.2 m，汛限水位205 m，死水位185 m，設計出庫流量為3 650 m3/s。白蓮崖水庫樞紐為Ⅱ等工程，由攔河拱壩、泄洪隧洞、中孔組成，均為2級建筑物；引水發電隧洞和發電廠房為3級建筑物，發電裝機5 MW，年發電量1億kW·h。

攔河壩為碾壓混凝土雙曲變厚拱壩，最大壩高104.6 m，頂寬8 m，壩頂弧長421 m，最大壩厚30.06 m，壩基高程為130 m，4～8號壩塊位于河床段。

2 存在的問題

2.1 壩基揚壓力偏高

本壩基揚壓力系數設計指標（帷幕后）α＜0.25。但初蓄期觀測資料顯示，3號、5號、8號、9號壩塊的揚壓力隨著水位上升而增大，壓力偏高。

表1為2010年7月9日測值，庫水位為185.83 m。其中UP-1、UP-2、UP-5、UP-7揚壓系數均超出設計指標，其中5號壩段位于河床中間段，UP-5的壓力測值較大，自水庫蓄水后一直在0.6左右，最高達0.71。

表1 蓄水前后壩基揚壓水位及揚壓系數對比表Table 1:Comparison of uplift water levels and uplift coefficients before and after impoundment

2.2 壩基揚壓力與庫水位相關

壩基揚壓力與庫水位相關，尤以5號壩段最為突出。5號壩段揚壓力與上游水位過程線見圖1。統計分析表明：5號壩塊壩基揚壓力UP-5主要受庫水位影響，與庫水位的相關過程線見圖2。

3 原因分析

5號壩塊基礎揚壓力最大，以其作為主要分析對象。UP－5測壓管布置于5號壩段中部，安裝在136 m高程廓道內的灌漿帷幕后。帷幕灌漿完成后，在設計位置鉆孔，孔徑為?90 mm，鉆孔深度深入基巖1 m，然后按設計要求安裝孔口裝置和滲壓計。UP－5揚壓系數達0.6，且與庫水相關，測壓管壓力釋放后，水頭迅速減小，滲漏量小于10 mL/s，現從以下幾個方面分析5號壩段揚壓力高的原因。

3.1 水庫初蓄期監測數據

2009年4月16日水庫下閘蓄水至5月6日，庫水位從蓄水時的138.8 m上漲至168.85 m，日均上漲約1.8 m，至當年6月底，水庫上漲至195.8 m。蓄水兩年來，水庫入庫洪水最大不超過重現期5年，最高水位201.35 m，未達到汛限水位205 m。

（1）壩體徑向位移以6號壩塊拱冠處向上游8.9 mm，向下游13.6 mm，變幅22.5 mm為最大；壩身、河床大于兩端，年度極大值發生在4月中旬；壩頂位移大于壩基；壩頂溫升向上位移，高水位向下位移，徑向位移有時效影響，壩身上部（198.6 m以上）大于下部（171 m以下）；

切向水平位移以8號壩塊向左3.1 mm，右-3.9 mm，變幅7.0 mm為最大，6號壩塊變化次之。水平位移符合拱壩變化規律，在設計允許范圍內。基巖裂縫計測值在-0.33～0.17 mm之間，呈壓縮變形，變形量小。

（2）自2009年11月份以來，隨著水位的升高，壩體及壩基滲漏量均有所增加。5號壩塊共有排水孔13個，單孔滲流量均小于設計容許值（壩基滲漏總量設計允許指標見表2）。2011年3月20日，庫水位為188.97 m時，壩基總滲漏3 065 mL/s，5號壩塊滲漏量為470.2 mL/s，滲漏量不大，但占壩基總滲量的16%，較相鄰壩塊偏高。

表2 白蓮崖水庫拱壩壩基滲漏總量設計指標Table 2:Designed indexes of seepage at foundation of Bailian-ya arch dam

（3）水平向應力主要由溫度引起，以切向和徑向應力稍大，垂直應力相比較??；豎直向應力主要由自重引起，一般離基礎越近，拉應力越大，垂向壓應力越小。無時效影響。

總之，水庫蓄水后，壩身主要變形量呈年度周期性變化，時效變化小，監測結果表明庫水位的平穩增加沒有對大壩造成結構性影響。

3.2 灌漿資料

（1）固結灌漿設計標準：灌漿后基巖透水率q≤3 Lu。固結灌漿資料表明：5號壩塊基礎的單位耗灰量為12.4 kg/m，明顯高于相鄰的其它壩塊；壓水資料檢查顯示，該壩段固結灌漿最大透水率為1.917 Lu，最小透水率為0.069 Lu，平均值為0.915 Lu，滿足設計要求。

（2）帷幕灌漿設計標準：灌漿后帷幕透水率q≤1 Lu。帷幕灌漿資料顯示：5號壩塊基礎的單位耗灰量為19.9 kg/m，也高于其它鄰近壩塊；壓水資料檢查顯示，該壩段最大透水率為1.659 Lu，最小為0.024 Lu，平均0.37 Lu，局部透水率偏大，總體滿足設計要求。

綜上所述，5號壩塊固結灌漿及帷幕灌漿的單位耗灰量雖較其它壩段偏大，且存在局部透水率偏大的問題，但平均透水率及壩基混凝土與基巖接觸段灌漿后透水率滿足設計要求。

3.3 壩基地質

河床壩基地質開挖揭露巖性為細粒花崗巖，局部順構造面兩側分布有灰綠色蝕變巖石，巖石除順斷層面分布有少量強～弱風化巖石外，其余均為微風化～新鮮巖石，巖質堅硬。河床壩基分布有5條小斷層，經開挖處理，仍為弱風化巖石，為AⅢ類巖體。右岸壩基155～210 m有f27、f25等多條斷層帶分布，在深部形成對傾交匯的構造形式，滲透性和孔隙水壓力較大。左岸壩基小斷層分布有少量強～弱風化巖石；左岸155～205 m高程NE向結構面比較發育，且垂直壩軸線和順坡向分布，結構性滲透相對較強。

5號壩塊揚壓力測壓管布置于壩段中部。測壓管左側4.5 m處有一裂隙L20、右側1.5 m處有一裂隙L22近上下游方向橫穿壩基，兩裂隙為一條橫河向、傾向上游的裂隙L21所切割，測壓管位于L22下盤、L20上盤。

3.4 鉆孔檢查

壩基136 m廓道內，在5號壩塊灌漿帷幕后測值偏高的UP-5揚壓力孔左右各鉆2個孔，采用分段堵塞觀測各段壓力的方法檢查。

5號壩塊揚壓力觀測孔及4個檢查孔在經過悶管檢查和通透性試驗后，其測得的數據見表3。檢查時庫水位在197.0 m左右，UP-5的揚壓力系數為0.52，1～4號鉆孔悶管的揚壓力系數為0.05。結果表明檢查孔和原有的UP-5觀測孔獨立，5號壩塊的灌漿帷幕完整性較好。

4 結論與處理成果

水庫蓄水后觀測資料表明，壩體變形、應力應變均在正常范圍內，壩基混凝土與基巖接觸部位的測縫計不受水位影響，處于閉合狀態，壩體滲流量總體較小，庫水位的平穩增加沒有對大壩造成結構性影響。

5號壩段UP－5揚壓系數雖達0.6，且與庫水相關，但測壓管壓力釋放后，該孔滲漏量小于10 mL/s。通過查閱工程地質資料可知，5號壩塊揚壓力測壓管左側4.5 m處有一裂隙L20、右側1.5 m處有一裂隙L22近上下游方向橫穿壩基，兩裂隙為一條橫河向、傾向上游的裂隙L21所切割，測壓管位于L22下盤、L20上盤，可能穿過L21裂隙面。

在5號壩塊UP-5揚壓力孔左右間隔2 m各鉆2個孔，采用分段堵塞觀測各段壓力的方法檢查，4個檢查孔與UP-5互相獨立，檢查時庫水位在197.0 m左右，UP-5的揚壓力系數為0.52，1～4號鉆孔悶管的揚壓力系數為0.05。

表32011 年1月對UP-5及相鄰鉆孔滲透壓力檢查數據Table 3:Seepage pressure measured at UP-5 and adjacent boreholes in January 2011

綜上所述，5號壩段揚壓力偏高屬局部現象，與壩基L22、L21、L20三條裂隙交匯處帷幕灌漿和固結灌漿時未能完全封堵有關，目前尚不影響拱壩整體結構安全?？紤]到目前水庫承擔著提高佛子嶺水庫的防洪能力、向下游大型淠史杭灌區和合肥、六安等市的供水及自身發電等任務，經專家論證后，已于2011年6月對5號壩段進行了補充灌漿處理，并重新布置揚壓力孔和排水孔。補充灌漿后，監測結果顯示當庫水位為191.24 m，5號壩段揚壓系數已小于設計值，滲漏量為60.7 mL/s，占壩基總滲漏量2991.7 mL/s的2%左右，明顯小于補灌前的測量值，說明補充灌漿處理起到了降低揚壓力和減小滲漏量的作用。

[1]白蓮崖水庫初蓄期大壩安全監測資料[R].

[2]白蓮崖水庫初步設計資料[R].