李家峽水電站初期運行分析及缺陷處理淺析

李小莉

李家峽水電站初期運行分析及缺陷處理淺析

李小莉

（陜西省寶雞峽引渭灌溉管理局林家村樞紐管理站，陜西寶雞721000）

根據(jù)李家峽水電站大壩和泄水建筑物在不同階段的運行情況，分析不同運行階段所產(chǎn)生的問題，如裂縫、滑坡、軟弱帶以及滲漏等，在檢查和觀測產(chǎn)生上述問題的基礎(chǔ)上，分析其成因和危害，并提出詳細的處理措施，同時分析泄水道產(chǎn)生的問題并提出總結(jié)修復(fù)消缺措施，為其它工程提供借鑒。

水電站；大壩運行；缺陷處理

1 工程概況及背景

李家峽水電站是黃河上游龍羊峽至劉家峽河段規(guī)劃開發(fā)十三級大型梯級電站的第三個大型梯級電站,位于青海省尖扎縣和化隆縣交界處。是以發(fā)電為主，兼顧灌溉、供水等綜合利用的大型水利工程。至龍羊峽水電站河道里程108.6 km，距青海省會西寧市直線距離55 km，公路里程112 km。電站設(shè)計裝機5臺，總裝機容量為2000 MW（5×400 MW）。工程分二期建成，一期工程裝機1600 MW（4×400 MW），二期工程裝機（400 MW），土建工程一次建成。電站在系統(tǒng)中擔任調(diào)峰、調(diào)頻、汛期擔負基荷。

1996年12月李家峽水電站下閘蓄水后，主壩開始發(fā)揮擋水作用。水庫先后經(jīng)歷了7次抬升過程，2002年2月2日達到歷史最高水位2180.38 m，超過正常蓄水位2180 m，此后李家峽水庫一直在正常蓄水位2180 m附近運行。

主壩下游壩面一直有保溫板覆蓋，不具備裂縫和其它缺陷系統(tǒng)檢查條件，但從日常巡視檢查來看，主壩投運以來下游壩面橫縫存在多處滲水點，這些滲水點在夏季滲水量小，冬季滲水量增大。壩內(nèi)各層廊道自投運以來都存在著廊道內(nèi)滲水點較多，且伴有白色、米黃色、棕褐色的析出物，析出物主要分布左岸副壩2155 m灌漿廊道和右岸2150 m橫排廊道。滲漏水造成各層廊道二期砼地面及排水溝部分砼腐蝕塌陷，目前2087 m左岸橫排廊道和2150 m右岸橫排廊道較嚴重。

2 大壩初期運行問題及處理措施

2.1 左岸新增裂縫問題及處理

2.1.1 左岸孤山頭新增裂縫的產(chǎn)生

李家峽左岸壩肩齒槽和左岸副壩基礎(chǔ)開挖后，左岸壩肩上游以拱壩上游邊坡、f36斷層溝和左岸副壩壩基邊坡為界形成近30 m高呈半島狀的山體——孤山頭，孤山頭總體走向NE40°，縱向長65 m，寬約30 m。巖體中有多條斷層發(fā)育，并相互交切，主要斷層有F26、F28、F32、F34、f16'、f132'等，孤山頭三面臨空，應(yīng)力場基本以自重為主。

翼墻基礎(chǔ)開挖炮震后，發(fā)現(xiàn)孤山頭頂部出現(xiàn)兩條寬約1.0～2.0 cm和一些傾向SE方向的卸荷拉裂縫，當時采取了分臺階削頭減載、錨固及鋼筋砼覆蓋等措施進行了加固。1991年～1994年監(jiān)測資料表明巖體變形速率逐步減小，基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)。1994年施工中在孤山頭頂部臨時堆渣近2×104m3，1999年3月將這些堆渣清理運走后，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)孤山頭頂部靠翼墻上游側(cè)、副壩貼角面上有寬度5 mm～50 mm的裂縫。

圖1 左岸弧山頭加固處理剖面圖

2.1.2 裂縫成因分析

孤山頭的巖體變形產(chǎn)生裂縫的內(nèi)因是由于孤山頭巖體地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育、巖體破碎；外因在初期處理前主要是受施工爆破震動的影響，初期處理后主要是由于頂部堆渣使已基本趨于穩(wěn)定的山體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生重新調(diào)整，使孤山頭產(chǎn)生新的淺表變化而出現(xiàn)新的裂縫；經(jīng)過孤山頭剛體穩(wěn)定性計算分析，認為孤山頭在堆渣前穩(wěn)定性最好，堆渣后穩(wěn)定性有所降低，蓄水到2180m后由于堆渣清除和浮力的作用其穩(wěn)定性略有提高，表明孤山頭在各種情況下均沒有整體失穩(wěn)問題。

2.1.3 裂縫處理

雖然經(jīng)計算分析表明左岸孤山頭是穩(wěn)定的，但為了減小孤山頭在庫水位從2150 m抬升至正常蓄水位2180 m這一過程中的巖體變形，防止孤山頭巖體表部局部坍塌，確保帷幕安全和左岸中孔、底孔安全運行，對孤山頭采取了用鋼筋護坡和預(yù)應(yīng)力錨索、錨筋樁相結(jié)合的處理加固方案（圖1）。即對2155 m高程以上的孤山頭邊坡用鋼筋砼護坡加固；從2156.5 m至2174 m高程間隔布置100 t級和300 t級預(yù)應(yīng)力錨索，部分錨索穿過副壩帷幕；對翼墻外側(cè)的孤山頭裂縫采取部分挖除并回填；對孤山頭延續(xù)到副壩貼角砼上的裂縫和副壩壩體上的裂縫采用砼覆蓋處理。為監(jiān)測孤山頭在庫水位抬升過程中的變位情況，在孤山頭頂部布置了多點變位計和地表位移測點等到監(jiān)測設(shè)施。

2.2 左岸重力墩裂縫問題及處理

2.2.1 左岸重力墩裂縫性狀

李家峽左岸重力墩位于左壩肩，與主壩20#壩段、左岸副壩和孤山頭相鄰。1999年4月17日上午，設(shè)代人員在驗收20#壩段上游孤山頭貼坡砼倉面時，發(fā)現(xiàn)重力墩1段上游面，農(nóng)灌洞進口左側(cè)2170 m～2179 m高程之間有兩條斜裂縫。其特征是：縫面兩側(cè)平整，沒有錯動跡象，裂縫中間寬，上、下兩頭窄。裂縫下部與20#地勘洞的回填砼相接，上部斜交至左岸農(nóng)灌洞口閘室側(cè)墻漸滅。裂縫在重力墩表面分布形態(tài)如圖2所示。

從裂縫表面觀察，局部有水泥漿和LW化學(xué)漿液膠凝體滲出，經(jīng)鑿入10 cm左右后，縫內(nèi)均有LW膠凝體和水泥漿結(jié)石充填，在2174 m高程重力墩基巖面附近有大量LW漿液的膠凝體和水泥漿結(jié)石。

2.2.2 裂縫成因分析

經(jīng)分析研究認為：重力墩與孤山頭接觸面上的應(yīng)力很低且由重力墩自重作用產(chǎn)生，因此重力墩裂縫的產(chǎn)生與孤山頭裂縫及變形無關(guān)；重力墩裂縫是砼溫度變化及先澆的20#地勘洞砼體形突變邊界所引起，F(xiàn)32斷層灌漿對重力墩裂縫起到一定的劈裂擴展作用。

重力墩裂縫經(jīng)現(xiàn)場查勘、鉆孔取芯檢查和孔內(nèi)錄像檢查，確定重力墩裂縫砼內(nèi)的淺層裂縫，裂縫以外砼體積僅約60 m3，其中在重力墩基本體型之內(nèi)約40 m3，且裂縫已被水泥漿結(jié)石和LW化學(xué)漿液膠凝體充填密實，認為重力墩裂縫隙對重力墩結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)不會產(chǎn)生影響。

2.2.3 裂縫處理

圖2 重力墩裂縫分布圖

根據(jù)重力墩裂縫產(chǎn)生的原因及規(guī)模分析，裂縫不影響重力墩結(jié)構(gòu)受力。鑒于重力墩裂縫已被水泥漿結(jié)石和LW膠凝體充填，故沒有對裂縫進行處理。

2.3 “金三角”裂縫的檢查與處理

裂縫主要分布在左岸“金三角”2155 m高程開挖平臺、f20溝及其下游2158 m高程的馬道的貼坡混凝土面上，其中以2155 m高程混凝土平臺上的LF1為主。經(jīng)觀測裂縫縫展度變化量均較小，變化量基本在1 mm以內(nèi)，呈周期性變化，縫展度冬季增加夏季減小。

2.3.1 裂縫成因分析

2004年3月11日，設(shè)計院就李家峽水電站左岸“金三角”裂縫成因問題進行了現(xiàn)場踏勘分析，認為裂縫成因有兩種可能性：一是1997年該部位錨索工程施工完后即澆筑2 m～3 m的貼坡砼，砼和巖體的粘接較差，隨著時間的推移，卸荷引起砼表部開裂；二是該部位錨索工程施工完后，因錨索本身的徐變，側(cè)向卸荷引起巖體開裂，且202#地下水長觀孔的水位變幅不大，因此揚壓力引起抬動的可能性不大。

2.3.2 裂縫處理

經(jīng)過對該部位地質(zhì)資料、監(jiān)測資料、施工情況等分析，該裂縫不會造成對拱壩壩肩穩(wěn)定安全的影響，但砼表面產(chǎn)生裂縫，可能滲入雨水，侵蝕砼內(nèi)包巖體，加快裂縫的發(fā)展趨勢。2004年10月，對左岸“金三角”2155（2156）m高程平臺上裂縫、f20溝及其下游2158 m馬道的貼坡砼面上裂縫進行了封閉處理。

3 結(jié)語

通過分析大壩在不同運行階段所產(chǎn)生的左岸孤山頭新增裂縫、左岸重力墩裂縫以及左岸“金三角”裂縫問題，根據(jù)不同的工程情況，提出和總結(jié)相應(yīng)的處理措施，為同類工程問題積累了寶貴的經(jīng)驗。同時，分析表明李家峽大壩運行過程中存在一定的缺陷和破壞，但是采用相關(guān)處理措施之后，工程能夠保證正常運行。

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1673-9000（2017）02-0025-02

2016-12-11

李小莉（1975-），陜西寶雞人，助理工程師，主要從事水庫樞紐管理工作。