李家峽拱壩河床壩基混凝土腐蝕檢測(cè)與分析

張 毅,李 季,李 媛,李永高

(黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司,西寧 810008)

文章編號(hào)：1006—2610(2015)04—0049—06

李家峽拱壩河床壩基混凝土腐蝕檢測(cè)與分析

張 毅,李 季,李 媛,李永高

(黃河上游水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司,西寧 810008)

針對(duì)近年來(lái)李家峽拱壩壩肩及壩基不同廊道滲水析出物較多、大壩廊道底板混凝土表層存在明顯的腐蝕破壞現(xiàn)象和地下水硫酸鹽侵蝕等問(wèn)題，在現(xiàn)場(chǎng)探查的基礎(chǔ)上，開(kāi)展壩基混凝土局部腐蝕采集樣品性狀多手段測(cè)試與分析，研究滲流水質(zhì)作用下壩基混凝土局部腐蝕性狀，結(jié)合監(jiān)測(cè)資料分析，評(píng)價(jià)大壩河床壩基安全性態(tài)。結(jié)論是各壩段壩基滲流變化規(guī)律正常，尚未發(fā)現(xiàn)異常跡象，壩基工作性態(tài)正常。壩基的變形較大，主要是地質(zhì)條件復(fù)雜，壩基變形模量低引起的。

大壩；混凝土；腐蝕檢測(cè)；分析;李家峽水電站

0 前 言

李家峽水電站位于青海省尖扎縣，是黃河上游第3個(gè)梯級(jí)電站。壩址順河斷層和順層擠壓帶較為發(fā)育，左壩肩山體單薄，1996年水庫(kù)蓄水運(yùn)行監(jiān)測(cè)以來(lái)，拱壩及壩基不均勻變形問(wèn)題較為突出。監(jiān)測(cè)資料反饋分析表明，壩基變形量較大，壩后背管混凝土鎮(zhèn)墩和左底孔、左中孔、右中孔結(jié)構(gòu)約束作用明顯，拱壩左、右1/4拱存在變形不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題。首次大壩安全定檢以來(lái)，總的運(yùn)行工況良好，但也出現(xiàn)了一些新的值得關(guān)注的問(wèn)題。就大壩基礎(chǔ)而言，主要反映為3個(gè)方面：① 壩肩及壩基不同廊道滲水析出物較多；② 壩址滲流水質(zhì)和兩岸地下水硫酸鹽侵蝕作用出現(xiàn)一定的差異性變化，滲漏水的微觀動(dòng)態(tài)表明，左壩肩帷幕體的總體防滲效果弱于右壩肩；③ 大壩廊道底板混凝土表層存在腐蝕破壞現(xiàn)象，而在高程2 035.00 m 廊道左岸爬坡段(高程2 035.00～2 059.00 m)則尤為嚴(yán)重，對(duì)于大壩長(zhǎng)期安全運(yùn)行具有潛在的不利影響。已有的研究表明，上述現(xiàn)象(或問(wèn)題)的形成及其演變，既與特定環(huán)境下壩址區(qū)滲漏水的物理-化學(xué)作用有關(guān)，也與發(fā)生于液-固相系列(包括基礎(chǔ)巖石及工程材料等)間的多物理場(chǎng)作用及其耦合作用有關(guān)。開(kāi)展上述問(wèn)題的研究，對(duì)于評(píng)判大壩壩基安全性態(tài)具有工程實(shí)際意義。

1 河床壩基地質(zhì)條件和基礎(chǔ)處理

李家峽拱壩位于地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為發(fā)育的黃河李家峽河段，基礎(chǔ)的地質(zhì)條件復(fù)雜?；鶐r為震旦系黑云更長(zhǎng)質(zhì)條帶混合巖及黑云綠泥石閃斜長(zhǎng)片巖組成，其間穿插有花崗偉晶巖脈，斷裂較為發(fā)育。壩基巖體呈單斜構(gòu)造，走向與河流斜交，傾向上游偏右岸，傾角38°～55°。巖體中斷層及裂隙按產(chǎn)狀分有7組，斷層性質(zhì)多以平移正斷層或?qū)娱g斷層為主。如表1所示。對(duì)工程地質(zhì)條件起制約作用的主要為前4組，由于這些斷層裂隙結(jié)構(gòu)面的切割，兩岸存在突出的高邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，對(duì)左、右岸壩肩抗滑穩(wěn)定、變形穩(wěn)定、滲漏穩(wěn)定均有重大影響。左岸F26斷層、右岸F27斷層對(duì)壩肩巖體穩(wěn)定有不利影響。

表1 壩區(qū)斷層、裂隙分組簡(jiǎn)表

河床壩基部位發(fā)育多條順河向及斜河向的斷層。其中，在9號(hào)壩段有F1斷層；11～13號(hào)壩段有F20、F50、f18、f20、f28、f30等斷層穿過(guò)有關(guān)，巖體的完整性較差，河床壩基中間部位存在約500 m2的軟弱破碎帶，壩基防滲能力較弱。在這些構(gòu)造破碎帶及其影響帶部位，巖石破碎，并且風(fēng)化比較強(qiáng)烈。

壩基部位主要工程地質(zhì)問(wèn)題是：順河向斷層軟弱破碎帶的變形和滲透穩(wěn)定，分布在河床的F20、F20-1、F50順河向斷層以及北東向F1斷層規(guī)模較大，與河床f18、f20、f24、f28、f30等層間斷層相交，使該區(qū)巖體呈破碎結(jié)構(gòu)，巖體的變形模量低，存在河床壩基巖體的變形問(wèn)題。上述破碎帶和影響帶，由于其滲徑短，斷層破碎帶內(nèi)充填有斷層泥和碎粉巖等細(xì)粒物質(zhì)，沿該破碎帶的壩基滲漏和高水頭作用下產(chǎn)生滲透破壞是壩址的主要工程地質(zhì)問(wèn)題之一。

基礎(chǔ)工程處理包括基礎(chǔ)開(kāi)挖工程、灌漿工程、地質(zhì)薄弱體的特殊處理工程以及6、16號(hào)壩段等局部的化灌補(bǔ)強(qiáng)工程等。

李家峽大壩及基礎(chǔ)埋設(shè)了大量的監(jiān)測(cè)儀器、設(shè)備，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變、溫度、接縫等。

2 河床壩基混凝土性態(tài)檢測(cè)

2.1 壩基混凝土腐蝕檢測(cè)方法

在現(xiàn)場(chǎng)采用回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度，對(duì)高程2 035.00 m廊道左、右岸爬坡段廊道(2 035.00～2 059.00 m)及其上、下游側(cè)墻的不同部位進(jìn)行回彈測(cè)試，并結(jié)合原始設(shè)計(jì)資料，對(duì)左、右岸爬坡段廊道按腐蝕嚴(yán)重程度進(jìn)行了分區(qū)，進(jìn)而確定鉆孔具體位置。通過(guò)地質(zhì)鉆探對(duì)混凝土腐蝕嚴(yán)重部位進(jìn)行勘探取芯，并結(jié)合孔內(nèi)彩色數(shù)字?jǐn)z像及孔內(nèi)超聲波檢測(cè)，查明腐蝕范圍、影響程度以及腐蝕的滲水來(lái)源，排查拱壩地基固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、建基面和壩體內(nèi)部混凝土的腐蝕情況和程度，進(jìn)而綜合壩基混凝土滲水水質(zhì)分析、析出物分析、混凝土物理力學(xué)試驗(yàn)成果、巖體力學(xué)試驗(yàn)成果、鉆孔孔內(nèi)超聲波檢測(cè)對(duì)壩基混凝土腐蝕機(jī)理進(jìn)行研究分析。

2.2 壩基混凝土腐蝕機(jī)理分析

混凝土的腐蝕是一個(gè)復(fù)雜的物理的、物理化學(xué)的過(guò)程。由于混凝土腐蝕機(jī)理的復(fù)雜性，國(guó)內(nèi)外對(duì)混凝土腐蝕類(lèi)型的劃分方案較多。綜合目前的研究成果，按照混凝土的破壞機(jī)制，環(huán)境水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕主要可分為3種類(lèi)型：分解類(lèi)腐蝕、結(jié)晶類(lèi)腐蝕和結(jié)晶分解復(fù)合類(lèi)腐蝕。李家峽水電站壩基廊道及左、右岸爬坡段廊道一、二期混凝土主要受硫酸鹽腐蝕和溶出型腐蝕(微礦化度水腐蝕)作用。

(1) 硫酸鹽侵蝕

(2) 溶出型腐蝕

溶出型腐蝕屬于分解類(lèi)腐蝕，是一種物理性侵蝕，當(dāng)環(huán)境中的侵蝕性介質(zhì)(如地下軟水、流水)長(zhǎng)期與混凝土接觸，會(huì)使混凝土的可溶性成分(如Ca(OH)2)溶解和洗出導(dǎo)致混凝土受損。

對(duì)左、右岸爬坡廊道混凝土的腐蝕程度剖面統(tǒng)計(jì)成果見(jiàn)表2。由表2可以看出左岸爬坡段二期混凝土內(nèi)部強(qiáng)腐蝕占22.10%，中等腐蝕占13.90%，弱腐蝕占55.56%，微腐蝕～無(wú)腐蝕占8.44%，可見(jiàn)左岸爬坡段二期混凝土內(nèi)部整體腐蝕較為嚴(yán)重，腐蝕程度表現(xiàn)為強(qiáng)～中等；一期混凝土內(nèi)弱腐蝕占2.77%，微腐蝕～無(wú)腐蝕占97.23%，無(wú)強(qiáng)腐蝕及中等腐蝕發(fā)育，左岸爬坡段一期混凝土內(nèi)腐蝕不發(fā)育，僅局部較小范圍存在弱腐蝕。右岸爬坡段二期混凝土內(nèi)部中等腐蝕占13.52%，弱腐蝕占67.05%，微腐蝕～無(wú)腐蝕占19.43%，可見(jiàn)右岸爬坡段二期混凝土內(nèi)部腐蝕發(fā)育情況較左岸二期混凝土較弱，腐蝕程度表現(xiàn)為弱～中等；一期混凝土內(nèi)弱腐蝕占0.42%，微腐蝕～無(wú)腐蝕占99.58%，無(wú)強(qiáng)腐蝕及中等腐蝕發(fā)育，右岸爬坡段一期混凝土內(nèi)腐蝕不發(fā)育，僅局部零星存在弱腐蝕。

表2 2 035 m廊道兩岸爬坡段腐蝕程度剖面統(tǒng)計(jì)表

綜合分析認(rèn)為：① 左岸爬坡段二期混凝土內(nèi)部存在強(qiáng)硫酸鹽類(lèi)腐蝕和局部中等溶出類(lèi)腐蝕，腐蝕嚴(yán)重；一期混凝土由于采用了抗硫酸鹽水泥，腐蝕程度總體較弱，僅局部存在小范圍的弱腐蝕。右岸爬坡段二期混混凝土內(nèi)部也存在強(qiáng)硫酸鹽腐蝕及弱～中等溶出型腐蝕，腐蝕程度總體比左岸輕；一期混凝土與左岸相同，僅局部有小范圍的弱腐蝕。從抗壓強(qiáng)度指標(biāo)看，目前左岸二期混凝土力學(xué)強(qiáng)度受到一定損失，整體性較差，不滿足設(shè)計(jì)要求；一期混凝土力學(xué)強(qiáng)度損失不大，整體良好，符合設(shè)計(jì)要求。② 左、右岸爬坡廊道混凝土腐蝕的主要原因是混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處在硫酸鹽含量較高的地下水溶液中，尤其是二期混凝土位于地表干濕交替環(huán)境中，未采用抗硫酸鹽水泥，施工質(zhì)量也有缺陷，故產(chǎn)生較嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。

2.3 滲流水質(zhì)作用下混凝土腐蝕分析

2.3.1 水質(zhì)化驗(yàn)

2 035.00 m廊道左、右岸爬坡段各取芯孔地下水水質(zhì)化驗(yàn)資料，見(jiàn)表3。

對(duì)比GB50287-2006《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中規(guī)定的環(huán)境水對(duì)混凝土的腐蝕判定標(biāo)準(zhǔn)可以發(fā)現(xiàn)：

表3 各取芯孔地下水水質(zhì)化驗(yàn)資料(2013年12月)

(1) 左爬坡段9個(gè)孔(ZZK1～ZZK9)位地下水中的SO2-4含量普遍比較高(>500 mg/L)，對(duì)普通硅酸鹽水泥均存在強(qiáng)腐蝕作用，其中2個(gè)鉆孔(ZZK3和ZZK6)內(nèi)地下水中的SO2-4含量大于3 000 mg/L，以致對(duì)抗硫酸鹽(侵蝕)水泥亦存在硫酸鹽型腐蝕作用；右爬坡段3個(gè)鉆孔(YZK1～YZK3)內(nèi)地下水中的SO2-4含量普遍低于左爬坡段，且3個(gè)孔中僅有1個(gè)鉆孔(YZK1)內(nèi)地下水存在對(duì)于普通硅酸鹽水泥的硫酸鹽型腐蝕作用，其余2個(gè)鉆孔內(nèi)的地下水不存在此類(lèi)腐蝕作用。

因此，可以看出左、右岸爬坡段地下水多存在強(qiáng)硫酸鹽類(lèi)以及中等溶出型侵蝕作用。上述指標(biāo)及其含量的變化，以致區(qū)內(nèi)不同位置形成了不同的水化學(xué)腐蝕類(lèi)型。

2.3.2 水質(zhì)及侵蝕影響分析

通過(guò)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、取樣測(cè)試與多手段化驗(yàn)、以及資料分析等，得到以下主要研究成果。

(1) 2009—2013年以來(lái)，壩址不同部位地下水呈現(xiàn)出以下不同的變化特征：① 左岸坡地下水位普遍低于右岸坡，具備了庫(kù)水發(fā)生繞壩滲流的必要的水力條件；多數(shù)繞滲孔地下水位動(dòng)態(tài)呈相對(duì)穩(wěn)定型或穩(wěn)定型；② 左岸廊道幕后排水量大于右岸，且與庫(kù)水位之間的相關(guān)性顯著于右岸；③ 壩基多數(shù)測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力變化基本穩(wěn)定。

(2) 2013年12月的水質(zhì)化驗(yàn)資料反映：① 庫(kù)水呈弱堿性，不具備對(duì)混凝土的侵蝕性；② 左、右岸坡無(wú)論是繞滲孔地下水，還是不同高程廊道幕后滲漏水在其水質(zhì)方面存在一定的差異。主要體現(xiàn)在：左壩肩不同廊道滲漏水TDS<1.0 g/L，相對(duì)接近壩前庫(kù)水；而右壩肩不同廊道滲漏水的TDS>1.0 g/L，明顯不同于壩前庫(kù)水，表明左壩肩帷幕體的總體防滲效果弱于右壩肩，左岸坡地下水動(dòng)態(tài)近年來(lái)總體上是趨于活躍的。

(3) 壩基地下水對(duì)混凝土以硫酸鹽類(lèi)侵蝕作用為主。近期左、右岸坡及壩基地下水普遍存在硫酸鹽類(lèi)侵蝕作用(SO2-4>250 mg/L)，區(qū)內(nèi)不同部位地下水局部還存在溶出型侵蝕作用。

(4) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，無(wú)論是析出點(diǎn)數(shù)還是析出量，左岸廊道均多于右岸同一高程各廊道；析出物的無(wú)機(jī)質(zhì)組成在統(tǒng)計(jì)上呈現(xiàn)：顏色較淺的一類(lèi)析出物，以CaO為主；棕紅色者，以Fe2O3為主；混合色者，則含有較多的SiO2、Al2O3。析出物中的燒失量比較高，表明還含有源自上游側(cè)帷幕化灌材料的有機(jī)質(zhì)。另外，SO3含量也相對(duì)較高，可見(jiàn)區(qū)內(nèi)析出物中還含有一定量的硫酸鹽類(lèi)組分。

(5) 根據(jù)析出物試樣的紅外光譜測(cè)試成果，析出物中還含有有機(jī)質(zhì)。其中，環(huán)氧樹(shù)酯類(lèi)有機(jī)質(zhì)相對(duì)普遍，而糠醛類(lèi)有機(jī)質(zhì)的分布相對(duì)不普遍。同以往的測(cè)試成果相比較，有機(jī)質(zhì)含量變化比較平穩(wěn)。

(6) 根據(jù)對(duì)混凝土樣品的多手段測(cè)試(XRF、XRD、SEM和EDAX)成果，得出：① 左爬坡段9個(gè)孔位一期混凝土樣具有相似的基本組成，主要元素為Si、Al、Ca、Fe，其次為Na、K和S。后3種元素(以氧化物表示)含量在不同孔位間、并隨深度呈現(xiàn)了一定的變化，但無(wú)一致的趨勢(shì)性。右爬坡段3個(gè)孔位一期混凝土的基本組成與之相似；② 左爬坡段9個(gè)孔位一期混凝土樣具有相似的礦物相組成，即主要為SiO2、CaCO3、Ca(OH)2等，但少數(shù)試樣中似含有鈣礬石；③ 左爬坡段部分混凝土芯樣中含有鈣礬石類(lèi)新礦物，對(duì)應(yīng)元素為Ca、S和Al。

(7) 多手段測(cè)試成果也表明，表層二期混凝土的腐蝕強(qiáng)度明顯大于位于之下的一期混凝土。主要依據(jù)：① 表層二期混凝土中的基本物質(zhì)及其含量發(fā)生了顯著的變化，SO3含量(17.70%)明顯高于一期混凝土(<2.50%)；② 表層二期混凝土的基本礦物相中，不含有水泥石，表明在侵蝕性的環(huán)境介質(zhì)作用下已發(fā)生了一定強(qiáng)度的腐蝕。另一方面，左爬坡段下部A區(qū)部位混凝土中含有半水石膏(CaSO4·0.5H2O)，而在左爬坡段上部B區(qū)未發(fā)現(xiàn)此類(lèi)新礦物。這是A區(qū)二期混凝土硫酸鹽類(lèi)腐蝕程度嚴(yán)重于B區(qū)的一個(gè)礦物學(xué)標(biāo)志。

3 河床壩基安全監(jiān)測(cè)資料分析

3.1 壩基揚(yáng)壓力變化規(guī)律

壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)孔布設(shè)在基礎(chǔ)灌漿和排水廊道中，采用縱向和橫向布置共計(jì)47個(gè)，每個(gè)壩段都有測(cè)點(diǎn)，此外2005年還在11、12號(hào)壩段灌漿廊道埋設(shè)了3個(gè)滲壓計(jì)替代揚(yáng)壓力孔。根據(jù)2004年以后的資料分析，縱向廊道內(nèi)的揚(yáng)壓力測(cè)孔水位變化規(guī)律如下：

(1) 沿壩軸線方向各壩段壩基揚(yáng)壓力測(cè)壓孔水位，總體上位于兩岸部位的測(cè)壓孔水位要高于河床部位的測(cè)孔水位，這符合一般拱壩壩基揚(yáng)壓力測(cè)孔水位的分布規(guī)律。這主要是靠近兩岸的測(cè)壓孔除了受庫(kù)水滲壓影響，還受兩岸山坡地下水變化的影響；而河床壩段主要受庫(kù)水滲壓的影響。

(2) 壩基揚(yáng)壓力主要受上游庫(kù)水滲壓的影響，庫(kù)水位升高，測(cè)壓孔水位也有一定的抬高；而庫(kù)水位降低，則測(cè)壓孔水位也有一定的下降，但測(cè)壓孔水位變化滯后于庫(kù)水位的變化。由于2002年以后庫(kù)水位變化較小，因此庫(kù)水位變化總體對(duì)壩基揚(yáng)壓力測(cè)壓孔水位變化影響較小。

(3) 溫度變化對(duì)壩基揚(yáng)壓力影響較小；降雨對(duì)河床壩段壩基揚(yáng)壓力影響不明顯，而對(duì)兩岸壩段壩基揚(yáng)壓力稍有影響，但影響也較小。

(4) 從掃孔后的揚(yáng)壓力測(cè)壓孔水位過(guò)程線看，除大部分壩段測(cè)壓孔水位變化已經(jīng)平穩(wěn)或呈減小趨勢(shì)外，個(gè)別壩段測(cè)壓孔水位變化有一定的增大趨勢(shì)，但增大幅度逐漸變小。

(5) 現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)個(gè)別壩基揚(yáng)壓力測(cè)孔存在氣壓，需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，氣體壓力與水壓力一樣，均屬于流體壓力影響，若揚(yáng)壓力測(cè)值包含水壓力和氣壓力2部分，所測(cè)數(shù)據(jù)也能用來(lái)估計(jì)揚(yáng)壓力對(duì)大壩的作用。

分析表明，沿壩軸線方向的揚(yáng)壓力測(cè)壓孔水位變化總體上符合一般混凝土拱壩揚(yáng)壓力變化的規(guī)律，揚(yáng)壓力測(cè)壓孔水位主要受庫(kù)水滲壓的影響，溫度及降雨影響不顯著；由于大壩壩基局部(如河床部位)地質(zhì)條件復(fù)雜，有多條斷層穿過(guò)壩基，同時(shí)由于清基不徹底和局部帷幕存在薄弱環(huán)節(jié)(如6號(hào)壩段)，引起對(duì)應(yīng)部位測(cè)壓孔水位增幅及孔水位較高，部分壩段(如3、8和13號(hào)壩段等)的壩基揚(yáng)壓力測(cè)壓孔水位尚有不明顯的增大現(xiàn)象?？傮w而言，各壩段壩基揚(yáng)壓力變化規(guī)律正常，尚未發(fā)現(xiàn)異常跡象。

橫向斷面布置的揚(yáng)壓力測(cè)孔水位變化規(guī)律表明，各測(cè)孔揚(yáng)壓力主要受庫(kù)水位變化的影響，溫度變化及降雨對(duì)其影響不明顯，由于庫(kù)水位變幅較小，相應(yīng)的揚(yáng)壓力測(cè)壓孔水位變幅也較小。變化規(guī)律總體正常，尚未發(fā)現(xiàn)有明顯的異常跡象。

3.2 繞壩滲流變化規(guī)律

兩岸繞壩滲流布置了29孔，其中左岸19孔，右岸10孔。

分析表明：兩岸繞壩滲流變化規(guī)律總體正常，右岸的地下水位比左岸的要高；兩岸繞壩滲流主要受降雨變化的影響；其次是庫(kù)水位的變化的影響，尤其是幕前孔及幕后靠近帷幕的測(cè)孔，受庫(kù)水位變化較為明顯。位于左岸灌漿帷幕后的236、240號(hào)測(cè)孔，由于受到庫(kù)水位及山體地下水的綜合影響，其測(cè)孔水位尚有增大的現(xiàn)象；但孔內(nèi)水位低于同區(qū)域其它測(cè)孔；其余測(cè)孔的水位變化保持在一定的范圍內(nèi)且變化比較穩(wěn)定。

3.3 壩基滲漏變化規(guī)律

大壩壩基滲漏量共布設(shè)15個(gè)量水堰測(cè)點(diǎn)。測(cè)值變化規(guī)律如下：

(1) 壩基滲漏量受庫(kù)水位變化的影響比較顯著，但由于2002年后庫(kù)水位變化較小，因而庫(kù)水位變化對(duì)滲漏量變幅影響也較小；大壩總滲漏量與各部位總滲漏量的變化過(guò)程穩(wěn)定，無(wú)明顯趨勢(shì)性。

(2) 降雨對(duì)壩基滲漏量也有一定的影響，由于降雨引起庫(kù)水位及兩岸岸坡地下水位升高，從而引起壩基滲漏量增加；由實(shí)測(cè)資料可看出，降雨較多時(shí)段，壩基滲漏量相對(duì)較大。

(3) 河床壩基部位總滲漏量明顯大于兩岸岸坡的總滲漏量，這主要與河床壩基地質(zhì)條件復(fù)雜，有F20、F50、f18、f20、f28、f30等斷層穿過(guò)有關(guān)，巖體的完整性較差，防滲能力較弱。目前，李家峽大壩滲漏量相對(duì)較大的部位為河床壩基廊道和左岸2 155.00 m高程副壩灌漿廊道部位。大壩壩基地下水普遍存在著對(duì)普通硅酸鹽水泥的硫酸鹽類(lèi)侵蝕作用，同時(shí)地下水在向壩基運(yùn)移過(guò)程中固相介質(zhì)中的可溶性鹽類(lèi)物質(zhì)多處于被溶解狀態(tài)，引起基礎(chǔ)廊道地下水的礦化程度顯著，因此，河床壩基部位滲水量較大也可能與基礎(chǔ)廊道表層混凝土腐蝕有關(guān)。

(4) 大壩右岸岸坡總滲漏量稍大于左岸岸坡總滲漏量，這主要是受山坡地下水的影響，右岸地下水要比左岸的要高，導(dǎo)致對(duì)應(yīng)的相同高程總滲漏量右岸的一般要比左岸的要稍大。

3.4 大壩基礎(chǔ)垂線監(jiān)測(cè)變化規(guī)律

在壩體和基礎(chǔ)壩肩巖體內(nèi)共布設(shè)有7組垂線。6號(hào)壩段(右1/4拱)、11號(hào)壩段(拱冠)、16號(hào)壩段(左1/4拱)各布置1組垂線，監(jiān)測(cè)壩體和基礎(chǔ)巖體的變形，其中在11號(hào)壩段基礎(chǔ)按深度(25、45、65 m)設(shè)3條倒垂監(jiān)測(cè)基巖的變形。垂線監(jiān)測(cè)均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化觀測(cè)，并由人工對(duì)比觀測(cè)。變化規(guī)律如下：

(1) 徑向位移主要受溫度變化的影響，呈年周期變化，溫度升高，壩體向上游位移；溫度下降，向下游位移。一般在每年的1—3月份達(dá)到最大值，在7—9月份達(dá)到最小值(向上游最大值)。

(2) 庫(kù)水位對(duì)徑向位移有較大的影響，庫(kù)水位升高，壩體向下游位移，反之向上游位移。2002年后上游庫(kù)水位年變幅較小，庫(kù)水位變化對(duì)徑向位移變化的影響也相對(duì)較小，測(cè)值變化平穩(wěn)無(wú)明顯的趨勢(shì)性。

(3) 同一壩段高高程處的位移絕對(duì)值及年變幅較大，而低高程處的位移及年變幅較小。其中：11號(hào)壩段位移的絕對(duì)值及年變幅在同一高程處比其它部位要大；此外，6號(hào)壩段的位移變幅要比16號(hào)壩段要大，這與16號(hào)壩段設(shè)置壩內(nèi)泄洪孔壩體局部加厚，剛度相對(duì)較大，以及16號(hào)壩段下游泄槽約束等因素有關(guān)。

(4) 右1/4拱變形大于左1/4拱，其主要原因是右中孔及其基礎(chǔ)混凝土對(duì)壩體的支撐作用小于左側(cè)泄水孔及其基礎(chǔ)混凝土對(duì)壩體的支撐作用造成的，使得6號(hào)壩段的徑向位移大于16號(hào)壩段的徑向位移。

(5) 2004年以后，扣除監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造等因素影響，徑向位移變化總體平穩(wěn)。

(6) 切向位移呈周期性變化。溫度升高，右岸6號(hào)壩段測(cè)點(diǎn)向左岸位移；左岸16號(hào)壩段測(cè)點(diǎn)向右岸位移；溫度下降，上述兩壩段測(cè)點(diǎn)向兩岸位移。其主要原因是由于在溫度荷載作用下產(chǎn)生的順河向位移較大，從而出現(xiàn)在溫升時(shí)壩體向上游位移的同時(shí)，1/4拱測(cè)點(diǎn)向河床位移；而在溫降時(shí)，壩體向下游位移的同時(shí)，1/4拱測(cè)點(diǎn)向兩岸位移的變化規(guī)律。

(7) 切向位移隨庫(kù)水位升高，右1/4拱(6號(hào)壩段)、左1/4拱(16號(hào)壩段)測(cè)點(diǎn)向兩岸位移，拱冠(11號(hào)壩段)向左岸位移。2002年后切向位移變化較小，且無(wú)趨勢(shì)性。拱冠、左右1/4拱壩段基礎(chǔ)部位位移2004年以后變化較為穩(wěn)定，無(wú)明顯的趨勢(shì)性變化。

分析表明，大壩水平位移變化規(guī)律總體正常。

4 河床壩基工作性態(tài)綜合評(píng)價(jià)

(1) 壩基滲流評(píng)價(jià)。沿壩軸線方向的揚(yáng)壓力測(cè)壓孔水位變化總體上符合一般混凝土拱壩揚(yáng)壓力變化的規(guī)律；大壩壩基部分壩段(如3、8和13號(hào)壩段等)的地質(zhì)條件復(fù)雜，有多條斷層穿過(guò)壩基，引起壩基揚(yáng)壓力測(cè)壓孔水位的不明顯增大現(xiàn)象?？傮w而言，各壩段壩基揚(yáng)壓力變化規(guī)律正常，尚未發(fā)現(xiàn)異常跡象。大壩壩基的滲漏量主要受庫(kù)水位、降雨及岸坡地下水位變化的影響，在雨季庫(kù)水位及岸坡地下水較高，壩基的滲漏量也相對(duì)較大；河床壩基部位總滲漏量明顯大于兩岸岸坡的總滲漏量，這可能與基礎(chǔ)廊道表層混凝土腐蝕有關(guān)；大壩總滲漏量和各部位滲漏量相對(duì)穩(wěn)定，變化規(guī)律正常。表明防滲帷幕的工作性態(tài)基本正常。

(2) 壩基變形評(píng)價(jià)。水平位移主要受庫(kù)水位、溫度等變化的影響，2002年后變化較小，其對(duì)大壩變形的影響也較小。由實(shí)測(cè)資料表明：大壩的徑向位移隨庫(kù)水位的升高，向下游位移增大；大壩的切向位移隨庫(kù)水位的升高，向兩岸方向位移。與此同時(shí)，溫度變化對(duì)大壩的水平位移有較大的影響，溫升時(shí)，大壩在徑向向下游位移的同時(shí)，沿切向向河床位移；而溫降時(shí)，大壩在徑向向下游位移的同時(shí)，沿切向向兩岸位移，這主要由于大壩在水壓、溫度等荷載作用下，壩體順河向位移較大，從而引起大壩變形產(chǎn)生上述的變化規(guī)律。此外，壩基的變形較大，主要是地質(zhì)條件復(fù)雜，壩基變形模量低引起的。至于左右兩岸變形不對(duì)稱(chēng)，右岸變形比左岸變形要大的原因，與壩體結(jié)構(gòu)、對(duì)應(yīng)部分的基礎(chǔ)約束條件及下游泄水槽等影響有關(guān)。總體而言，目前大壩水平位移和垂直位移時(shí)效變化已基本穩(wěn)定，大壩位移變化規(guī)律總體正常。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1) 李家峽水電站河床壩基混凝土腐蝕檢測(cè)研究，基本查清了壩基左、右岸爬坡段混凝土的腐蝕情況。主要原因是由于混凝土結(jié)構(gòu)永久性地浸泡在具有硫酸鹽腐蝕性的地下水中或處于地下水位波動(dòng)帶部位；其次是二期混凝土可能未采用抗硫酸鹽類(lèi)水泥，且施工質(zhì)量存在明顯缺陷，造成混凝土結(jié)構(gòu)容易遭受侵蝕。左岸爬坡段廊道表部二期混凝土內(nèi)部存在強(qiáng)硫酸鹽腐蝕及弱溶出型腐蝕(微礦化度水腐蝕)，腐蝕程度嚴(yán)重；而一期混凝土由于為抗硫酸鹽腐蝕混凝土，內(nèi)部雖然存在中等程度的溶出型腐蝕及局部區(qū)域的弱硫酸鹽腐蝕，但由于腐蝕的時(shí)效性等因素，目前僅局部存在較小范圍的弱腐蝕。建議對(duì)左岸二期混凝土進(jìn)行拆除重修，水泥選用抗硫酸鹽類(lèi)水泥，以增強(qiáng)該部位經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)后混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

(2) 大壩左、右岸爬坡段廊道(2 035.00～2 059.00 m)壩基不同部位地下水具有不同的侵蝕作用類(lèi)型，總體上以硫酸鹽類(lèi)侵蝕作用為主，溶出型腐蝕作用次之。作為壩址滲漏水動(dòng)態(tài)的微觀要素之一，應(yīng)定期地進(jìn)行水質(zhì)的取樣化驗(yàn)工作。

(3) 李家峽水電站河床壩基混凝土腐蝕檢測(cè)表明，基礎(chǔ)廊道一期混凝土與壩基基巖結(jié)合部位膠結(jié)良好，地下水的硫酸鹽類(lèi)侵蝕尚未對(duì)基礎(chǔ)一期混凝土造成宏觀上的損傷。

(4) 河床壩基安全監(jiān)測(cè)資料分析表明，壩基工作性態(tài)正常，尚未發(fā)現(xiàn)有明顯的異常跡象。鑒于河床壩基混凝土存在腐蝕破壞跡象，今后應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展安全監(jiān)測(cè)和檢測(cè)評(píng)估，及時(shí)掌握壩基工作性態(tài)。

[1] 范振東,崔偉杰,郭芝韻,張毅.基于改進(jìn)的 PSO-SVM 法的大壩安全非線性預(yù)警模型研究[J]. 水電能源科學(xué),2014,(11)：73-75.

[2] 李季.龍羊峽大壩高水位運(yùn)行期變位規(guī)律分析[J].大壩與安全,2008,(1)：38-40.

[3] 張毅,李季,胡鎖鋼,鄧義.黃河李家峽大壩原型觀測(cè)試驗(yàn)研究[J].大壩與安全,2014,(6)：60-64.

[4] 河海大學(xué).李家峽水電站壩基及兩岸滲流水質(zhì)分析報(bào)告[R].南京：河海大學(xué)，2014.

[5] 西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黃河李家峽水電站大壩混凝土腐蝕物探檢測(cè)報(bào)告[R].西安：西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2013.

[6] 黃河水電公司大壩管理中心，河海大學(xué).李家峽水電站大壩監(jiān)測(cè)資料分析報(bào)告[R]. 2014.

Detection and Analysis on Corrosion of Arch Dam Foundation Concrete on Riverbed

ZHANG Yi, LI Ji, LI Yuan, LI Yong-gao

(Huanghe Hydropower Development Co., Ltd., Xining 810008,China)

Aiming at much seepage in dam abutment and galleries, corrosion failure and sulphate corrosion from ground water on the surface of the floor concrete in the dam galleries. The local corroded concrete of the dam foundation is sampled, tested and analyzed. The corrosion and corrosion performance of the local dam foundation concrete acted by the seepage are studied. In combination with the analysis on the monitoring data, the safety of dam foundation on the riverbed is assessed. The study results present that the law of the seepage variation at the dam foundation sections is normal and the dam foundation operates normally. The larger deformation of the dam foundation is mainly caused by the complicated geological conditions and the lower deformation modulus of the dam foundation. Key words:dam; concrete; corrosion detection; analysis; Lijiaxia Hydropower Station

2015-06-12

張毅(1966- )，男，新疆哈密市人，高級(jí)工程師，主要從事大壩安全管理工作.

TV33;TU37

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.04.013