桓仁水電站24號壩段穩(wěn)定性分析

張 猛，朱錦杰

（國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江杭州，310014）

1 工程概況

桓仁水電站位于遼寧省桓仁縣境內(nèi)渾江中游，距桓仁縣城北4 km，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪等綜合利用的水利樞紐工程。壩址以上流域面積10 400 km2，設(shè)計洪水位308.70 m，校核洪水位310.80 m，正常蓄水位300.00 m，死水位290.00 m。工程為一等大（1）型工程，主要建筑物有攔河大壩、引水建筑物、發(fā)電廠房及變壓器洞等。

大壩為混凝土單支墩大頭壩，屬1級建筑物，壩頂高程312.50 m，壩頂長593.3 m，最大壩高78.5 m，共36個壩段，其中兩岸各有2個重力壩段，其余32個為單支墩大頭壩段。A號、B號、1～4號、8～12號、26～32號、C號、D號為一般擋水壩段，5～7號為引水發(fā)電壩段，13～24號為高孔溢流壩段，16～17號以及21～22號為底孔壩段，25號為泄洪中孔壩段。大壩布置見圖1。

工程于1958年8月開工，1962年停建，1965年復(fù)工，1967年7月下閘蓄水，1968年7月首臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，1972年7月竣工驗收。

2 壩址區(qū)地質(zhì)條件

壩址區(qū)巖石為中生代侏羅-白堊紀(jì)火山碎屑巖層，由安山凝灰?guī)r和安山凝灰集塊巖成互層組成，巖層自上而下共分16層，傾向下游，傾角15°～20°。與壩體接觸的巖層為第9層、第10層和第11層巖石。第9層為灰綠色安山凝灰塊巖，巖石致密堅硬，塊狀構(gòu)造；第10層為紫紅色安山凝灰?guī)r，厚度為0.6～6 m，比較軟弱；第11層為深灰色安山凝灰集塊巖，塊狀構(gòu)造，致密堅硬，透水性較弱。第12層巖石為淺灰色安山凝灰集塊巖，滲透系數(shù)較大，為相對含水層。

壩基大部分建基于第11層巖石上，一般均挖到新鮮巖石，清理較好。該巖層在22～25號壩段基礎(chǔ)下較薄，其中在24號壩段下最?。ㄉ嫌蚊孀畋√巸H4 m）；其下為透水性較強(qiáng)的第12巖層，設(shè)計時對壩基帷幕在第12巖層未封閉，加上下游F1斷層和沖刷坑的影響，承壓水由大壩上游第12巖層未封閉處進(jìn)入，從24號壩段下游F1斷層切割處（距壩軸線約66.3m）出來，將對24號壩段連同第11巖層穩(wěn)定不利。

圖1 桓仁大壩布置圖Fig.1 Layout of Huanren dam

查閱設(shè)計資料可知，24號壩段基礎(chǔ)無深層滑動面。

3 24號壩段監(jiān)測布置

在24號壩段布置了6個壩基地下水位孔，其中4 個（P23-24-0、P23-24-1、P23-24-3、P23-24-5）用于監(jiān)測第12巖層地下水位情況，2個（P23-24-2、P23-24-4）用于監(jiān)測第11巖層地下水位情況；另外還布置了1個揚壓力監(jiān)測孔（Y24）、1個壩頂水平垂直位移測點（JG24）、1個250廊道垂直位移測點（X250-24），監(jiān)測布置見圖2。

圖2 24號壩段監(jiān)測布置圖Fig.2 Distribution of monitoring points on the block 24

4 24號壩段第12巖層地下水位增大趨勢分析

4.1 第12巖層地下水位

由圖3可見，23～24號壩腔部位觀測第12巖層地下水位與庫水位正相關(guān)。測孔P23-24-1、P23-24-3、P23-24-5自2000年以來水位呈緩慢增大趨勢，10年來水位增幅約為4.6 m，目前尚未完全穩(wěn)定；由于靠近帷幕的P23-24-0測孔附近有排水孔，水位自2000年以來逐漸下降，但由于2009年底在該孔左側(cè)0.26 m處鉆新水位孔P23-24-5，導(dǎo)致原水位孔水位突然升高約14 m，且之后與庫水位的相關(guān)性明顯增大。測孔P23-24-1、P23-24-3水位長年高出270廊道，最高水位已超過死水位290.00 m，將對上層的第11巖層產(chǎn)生較大的滲透壓力。

圖3 24號壩段12巖層地下水位過程線Fig.3 Graph of underground water beneath the 12th rock of block 24

4.2 第11巖層地下水位

圖4 24號壩段11巖層地下水位過程線Fig.4 Graph of underground water beneath the 11th rock of block 24

由圖4可見，第11巖層相對不透水，從地下水位過程線看，P23-24-4水位在2009年底突升約1 m，這與附近的測孔P23-24-2進(jìn)行改造有關(guān)；2011年底又突升約1 m，可能受第12巖層滲透壓力影響；2012年水位變化平穩(wěn)。

5 24號壩段穩(wěn)定情況分析

5.1 大壩實測變形分析

由圖5可見，24號壩段壩頂水平位移及垂直位移、250廊道垂直位移變化規(guī)律與其他壩段變化規(guī)律一致。壩頂水平、垂直無明顯趨勢性變化，2000～2012年，24號壩段壩頂水平位移在-6.54～6.34 mm之間，壩頂垂直位移在-4.08～5.15 mm之間；250廊道垂直位移測值觀測誤差較大，測值跳躍較為明顯，規(guī)律性較差，但從2003年至今未見明顯時效變形。這表明第12巖層地下水尚未對24號壩段變形造成明顯影響。

圖5 23～25號壩段變形測值過程線（向下游、下沉為正）Fig.5 Graphs of monitored deformation of block 23,24 and 25(toward downstream and settlement is the positive direction)

5.2 大壩抗滑穩(wěn)定情況分析

由圖6可見，24號壩段壩基揚壓力測孔Y24水位僅在2009年底突然升高4 m左右（受壩基地下水位孔鉆孔所致），其他時段基本處于穩(wěn)定狀態(tài)；壩基最大滲壓系數(shù)為0.15，未超過設(shè)計值0.2，因此壩基面抗滑穩(wěn)定仍滿足要求。該壩段無深層滑動面，因此不存在深層抗滑穩(wěn)定問題。

圖6 24號壩段揚壓水位過程線Fig.6 Graph of uplift pressure of block 24

6 結(jié)語

24號壩段第12巖層實測地下水位偏高且部分測孔水位有增大趨勢，第11巖層水位在2011年底也有1 m的突升。經(jīng)分析，該壩段變形穩(wěn)定，壩基揚壓力無明顯趨勢性變化，壩基滲壓系數(shù)未超過設(shè)計值，且該壩段基礎(chǔ)無深層滑動面，因此24號壩段不存在穩(wěn)定問題，但應(yīng)重點關(guān)注并加強(qiáng)24號壩段的滲流監(jiān)測，必要時采取工程措施。

[1]水利部東北勘測設(shè)計研究院.桓仁水電站大壩設(shè)計復(fù)核報告[R].1993.

[2]國家能源局大壩安全監(jiān)察中心.遼寧桓仁水電站大壩安全監(jiān)測資料分析報告[R].2013.

[3]桓仁發(fā)電廠.桓仁大壩第二輪定檢材料之二——桓仁大壩運行總結(jié)報告[R].2001.