豐滿大壩重建工程基礎開挖對老壩壩基揚壓和漏水觀測值影響分析

李作光，范永思

（豐滿發電廠，吉林省吉林市 132108）

豐滿大壩重建工程基礎開挖對老壩壩基揚壓和漏水觀測值影響分析

李作光，范永思

（豐滿發電廠，吉林省吉林市 132108）

本文對豐滿大壩重建工程進行了簡介；對重建工程基礎開挖影響老壩壩基揚壓和漏水觀測值的情況進行了說明；依據壩基揚壓和漏水觀測數據進行分析，得出分析結論。

豐滿大壩重建；基礎開挖；壩基揚壓和漏水；觀測值影響分析

1 工程概況

豐滿水電站全面治理（重建）工程是按照恢復電站原任務和功能，在原豐滿大壩下游120m處新建大壩，治理工程實施后不改變水庫主要特征水位，不新增庫區征地和移民。工程以發電為主，兼有防洪、灌溉、城市及工業用水、養殖和旅游等綜合作用，在系統中擔負調峰、調頻和事故備用等任務。新建電站安裝6臺200MW的水輪發電機組，保留原三期電站2臺140MW的機組，總裝機容量1480MW，多年平均發電量17.09億kWh。樞紐工程由碾壓混凝土重力壩、溢流壩、發電引水系統、壩后式廠房、GIS開關站及利用原三期電站組成。

2014年7月開始新壩的基礎開挖工作，豐滿發電廠隨后開始進行老壩的加密觀測工作。加密觀測發現老壩壩基縱向揚壓力、橫向揚壓力、壩基漏水2014年10月22日以后測值普遍突降，現結合2014年全年的觀測資料進行分析。

2 老壩壩基縱向揚壓力觀測資料分析

2.1 與歷史測值對比分析

（1）從2014年12月23日（庫水位243.51m）測值可見：壩基揚壓系數在0.53%～27.12%之間，54壩段揚壓系數無測值，這是由于錨索施工致使54B號孔通信電纜斷，54壩段的水柱高和揚壓系數的計算用到橫向揚壓54B號孔的測值，54壩段縱向揚壓水柱高和揚壓系數無測值。

（2）2014年12月23日（庫水位243.51m）測值與2003年同水位3月19日（庫水位243.37m）測值相比，測值普遍水柱高測值普遍減小0.6～7.96m，這是由于大壩重建工程基礎開挖所致。

2.2 特征值統計分析

統計出縱向揚壓2005、2010、2014年變幅成果，2005年縱向揚壓水柱高的變化幅度為0.38～11.24m，54壩段變幅最大。揚壓系數的變化幅度為1.0%～21.36%，54壩段變幅最大；2010年縱向揚壓水柱高的變化幅度為0.51～9.88m，54壩段變幅最大。揚壓系數的變化幅度為1.35%～363.6%，54壩段揚壓系數變幅最大（363.6%），2014年縱向揚壓水柱高的變化幅度為0.29～10.61m，22壩段變幅最大。揚壓系數的變化幅度為1.92%～14.78%，54壩段揚壓系數變幅大于（100%），這是由于54壩段揚壓孔受地下水影響較為顯著的原因。

2.3 過程線分析

繪制壩基縱向揚壓與庫水位過程線（見圖1～圖3）。

由壩基縱向揚壓與庫水位過程線圖1～圖3可看出：① 縱向揚壓水柱高與庫水位呈正相關；2014年12月22日以后測值普遍突降，這是由于大壩重建工程基礎開挖所致。②由于大壩重建工程基礎開挖影響，右岸壩段2014年12月23日縱向揚壓孔內水面高程測值相對10月22日下降1.31～6.23m。下降最大的是41-3號孔6.23m，其次是40-1號孔6.17m，39-3號孔4.52m；河床壩段12月23日縱向揚壓孔內水面高程測值相對10月22日下降1.30～8.52m。下降最大的是22-1號孔8.58m，其次是22-4號孔7.36m，26-1號孔5.58m。

3 老壩壩基橫向揚壓力觀測資料分析

3.1 與歷史測值對比分析

（1）截至2014年12月10日，由于豐滿老壩錨索施工致使右岸壩基橫向揚壓力B孔自動化觀測設備損壞共計8個，這8個壩段Wt無測值。其余6個壩段2014年12月23日（庫水位243.51m）測值與12月8日（庫水位244.32m）測值比較：測值普遍減小，減小幅度為81.86～655.57kN/m，減小幅度較大，這是由于大壩重建工程基礎開挖所致。

圖1 22、25壩段壩基縱向揚壓水柱高過程線

圖2 37、38壩段壩基縱向揚壓水柱高過程線

圖3 41、43壩段壩基縱向揚壓水柱高過程線

（2）2014年12月23日（庫水位243.51m）測值與2011年同水位3月19日（庫水位243.37m）測值比較：各壩段測值普遍減小，減小幅度為115.2～2274.46kN/m，減小幅度較大，這是由于大壩重建工程基礎開挖所致。

3.2 特征值統計分析

統計出橫向揚壓2005、2010、2014年變幅成果，2005年橫向揚壓Wt值的變化幅度為：670.57～2637.45kN/m。2010年橫向揚壓Wt值的變化幅度為：839.57～6565.96kN/m、2014年橫向揚壓Wt值的變化幅度為573.9～3534.85kN/m。

3.3 過程線分析

繪制壩基縱向揚壓與庫水位過程線（見圖4～圖6）。

由壩基橫縱向揚壓與庫水位過程線圖4～圖6可看出：①橫向揚壓Wt與庫水位呈正相關；2014年10月22日以后測值普遍突降，這是由于大壩重建工程基礎開挖所致。②由于大壩重建工程基礎開挖影響，2014年12月23日橫向揚壓孔內水面高程測值相對2014年10月22日下降1.40～7.07m，下降最大的是26B1號孔7.07m，其次是27B1號孔5.74m，27-6號孔3.91m。

4 老壩壩基漏水觀測資料分析

4.1 定性分析

4.1.1 特征值統計分析

對2014年全年的壩基漏水的特征值進行統計，具體見表1。

圖4 26壩段壩基橫向揚壓Wt值過程線

圖5 34壩段壩基橫向揚壓Wt值過程線

圖6 44壩段壩基橫向揚壓Wt值過程線

表1 2014年大壩壩基漏水特征值統計表

由表1可看出，各壩段壩基漏水量的變幅在0.03～3.45L/min變化；壩基全壩總漏水的最大值為21.6L/min，最小值為2.31L/min，變幅為19.29L/min，變化幅度較大，這是由于位于老壩下游的新壩進行基礎開挖所致，是規律性的變化。

4.1.2 過程線分析

繪制壩基漏水過程線（見圖7～圖9）。

圖7 12、14壩段壩基漏水量與庫水位過程線

圖8 23、38壩段壩基漏水量與庫水位過程線

圖9 46壩段壩基漏水量、壩基全壩漏水量與庫水位過程線

由圖7～圖9可看出：①2014年10月22日之前的壩基漏水量過程線隨著庫水位的變化而變化，即庫水位升高，壩基漏水量測值增大。庫水位下降，壩基漏水量測值減小。②2014年10月22日之后的壩基漏水量過程線明顯有下降的趨勢。2014年12月23日全壩壩基單孔總滲漏量測值相對10月22日減小11.10L/min，減小最大的是37壩段2.64L/min，其次是39壩段減小1.80L/min。這是由于位于老壩下游的新壩進行基礎開挖所致，是規律性的變化。

4.1.3 包絡圖分析

繪制壩基總漏水多年包絡圖（見圖10）。

圖10 壩基總漏水多年包絡圖

由圖10可看出：2014年壩基總漏水量有4點位于多年包絡線以外，這是由于2014年10月22日后壩基總漏水量大幅度減小的原因。

4.1.4 相關圖分析

繪制壩基總漏水與庫水位多年相關圖（見圖11）。

由圖11可看出，壩基總漏水與庫水位的相關系數為0.240596，相關性不明顯。

4.1.5 與歷史測值對比分析

壩基漏水2014年12月23日（庫水位243.51m）測值與2003年同水位3月25日（庫水位243.32m）測值比較：壩基總漏水量減小15.30L/min，這是由于位于老壩下游的新壩進行基礎開挖所致。

4.2 定量分析

建立壩基漏水觀測數據逐步回歸模型進行壩基漏水的定量分析，見圖12。

圖11 壩基總漏水與庫水位多年相關圖

由圖12可看出：① 壩基總漏水逐步回歸的計算值與實測值擬合較好。復相關系數R為0.9273、標準差S為2.386，逐步回歸效果較好。② 壩基總漏水具有減小11.01L/min的時效。

5 結束語

通過對豐滿大壩重建工程新壩基礎開挖時老壩的壩基揚壓及漏水加密觀測資料進行分析可知：

（1）縱向揚壓力2014年10月22日以后測值普遍突降，右岸壩段2014年12月23日縱向揚壓孔內水面高程測值相對10月22日下降1.31～6.23m。下降最大的是41-3號孔6.23m，其次是40-1號孔6.17m，39-3號孔4.52m；河床壩段12月23日縱向揚壓孔內水面高程測值相對10月22日下降1.30～8.52m。下降最大的是22-1號孔8.58m，其次是22-4號孔7.36m，26-1號孔5.58m。

（2）2014年12月23日橫向揚壓孔內水面高程測值相對2014年10月22日下降1.40～7.07m，下降最大的是26B1號孔7.07m，其次是27B1號孔5.74m，27-6號孔3.91m。

圖12 壩基總漏水逐步回歸結果圖

（3）2014年12月23日全壩壩基單孔總滲漏量測值相對10月22日減小11.10L/min，減小最大的是37壩段2.64L/min，其次是39壩段減小1.80L/min。壩基總漏水具有減小11.01L/min的時效。

以上變化是由于大壩重建工程基礎開挖產生泄壓效果所致，是規律性的變化。隨著基礎開挖工程的進展壩基揚壓和漏水測值還會減小，新壩開始澆筑后壩基揚壓和漏水測值將會回升。

李作光（1966—），男，工程碩士，高級工程師，主要研究方向：大壩安全監測。E-mail：lzgtop@sina.com

范永思（1963—），男，工程碩士，高級工程師，主要研究方向：水工建筑物管理。E-mail：fanyongsi@163.com

Reconstruction of Fengman Dam Excavation the Uplift Pressure on Dam Foundation and Leaking Data Analysis

LI Zuoguang，FAN Yongsi
（Fengman Hydropower Plant，Jilin 132108）

This paper introduces the reconstruction project of Fengman Dam；explains the influences of excavation to the uplift pressure on dam foundation and leaking；analyses the data of the uplift pressure on dam foundation and leaking，and comes to conclusion.

the reconstruction of Fengman Dam；excavation；the uplift pressure on dam foundation and leaking；data analysis