馬頸坳水電站水毀后大壩質(zhì)量分析及恢復重建

張 宏

(黔東南州水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理辦公室，貴州 凱里556000)

1 工程概況

馬頸坳水電站位于排調(diào)河的中下游，丹寨縣揚武鄉(xiāng)爭光村的馬頸坳河段，地理位置E107°9'12″，N26°09'，電站距揚武鄉(xiāng)29 km，距丹寨縣城關(guān)38 km，是排調(diào)河水電規(guī)劃的第四級水電站。馬頸坳水電站主壩及引水發(fā)電系統(tǒng)基本完工，但主壩沖沙底孔啟閉設(shè)施還沒有安裝好，且副壩(潰決口)還未修建的情況下下閘蓄水發(fā)電。2007年7月26日遇特大洪水，在底孔無法打開的情況下，原副壩的埡口處被洪水翻越并沖潰決單薄山體，形成潰口長約120 m，30～40 m深，廠房發(fā)電機層被洪水沖走，造成電站嚴重水毀。馬頸坳水電站庫區(qū)單薄埡口潰決事故發(fā)生后，給下游人民群眾生命財產(chǎn)造成重大損失，該工程的恢復重建是十分必要和迫切的。

2 拱壩壩體質(zhì)量評價及加強措施

2.1 拱壩壩基及壩肩巖體質(zhì)量特征及加強措施

結(jié)合原各階段勘察及驗收情況，根據(jù)本次復核的資料，拱壩壩基及壩肩巖體質(zhì)量如下。壩基雖經(jīng)固結(jié)灌漿及帷幕灌漿，但從鉆孔孔壁電視看，孔內(nèi)未見水泥結(jié)石及結(jié)石量少，以采取出來的巖芯基本未見水泥結(jié)石，但其透水率皆較小。分析認為，原灌漿施工過程中，局部施工質(zhì)量較差。應(yīng)對灌漿進行加強或補充。

2.2 拱壩抗滑穩(wěn)定性分析及加強措施

2.2.1 左壩肩滑移模式分析

壩址左岸地形較為陡峻，坡度40 ～53°，左壩肩下游70 m處為1#沖溝，沖溝略向南西向凹進，1#沖溝順F4 斷層發(fā)育，據(jù)SJ1、SJ2 及zk9 孔揭露，覆蓋層厚2.1 ～3.5 m，強風化厚15 m，從E－E'、F－F'剖面分析，在高程430 m以上抗力巖體稍顯單薄，430 m高程以下抗力巖體未受沖溝影響，故分析，1#沖溝對左拱肩抗滑穩(wěn)定影響小。

2.2.2 右壩肩滑移模式分析

壩址右岸地形較為陡峻，坡度大于45° ～75°，覆蓋層厚0 ～5 m，下部基巖多出露，抗力巖體巖性為Pt3p1－2中厚至厚層砂質(zhì)板巖，強風化厚度基巖面以下8.0 ～12.0 m，巖層傾上游稍偏右岸，傾角45° ～55°，對拱壩肩穩(wěn)定有利。

2.2.3 加強措施

根據(jù)壩址地形地質(zhì)條件，大壩建基面嵌深情況、壩基和拱座下游抗力巖體質(zhì)量特征分析，為了提高壩基肩抗滑穩(wěn)定性，處理措施如下:①原施工過程中的固結(jié)灌漿及帷幕灌漿局部段施工質(zhì)量稍差，為提高壩基巖體完整性，增強建基面巖體的強度，須對壩基進行加強或補充固結(jié)灌漿處理;②大壩河床段建基面嵌深淺，須對下游深坑作回填加固處理;③大壩地基和壩肩存在裂隙性繞滲，為減小強風化帶的滲透穩(wěn)定問題，須對壩基肩進行防滲帷幕灌漿處理;④建立大壩不均勻沉降變形觀測網(wǎng)，同時監(jiān)測抗力巖體滲透變形［1］。

2.3 壩肩邊坡穩(wěn)定性分析與加強措施

2.3.1 壩肩邊坡穩(wěn)定性分析

左右壩肩山體坡高地形陡峻，坡度多＞40°，覆蓋層多呈松散狀，強風化帶內(nèi)巖體破碎松散，左壩肩為覆蓋層、全風化帶邊坡;右岸為強風化帶巖體順外傾裂隙，裂隙交線滑塌;左右壩肩邊坡穩(wěn)定性較差，上述邊坡規(guī)模大，且距離壩址較近，邊坡堆積物向壩前匯集，對大壩安全構(gòu)成一定的影響，必須進行邊坡處理。

2.3.2 加強措施

建議對邊坡上部作削坡減載處理，按1∶1坡率削坡;下部清除表面松散體及楔形體;對削坡后的邊坡作掛網(wǎng)噴素混凝土封閉處理;同時對邊坡設(shè)置排水系統(tǒng)。

2.4 大壩滲漏及防滲加強措施

2.4.1 大壩滲漏分析

1)大壩左拱肩下游100 m為1#沖溝，沖溝切割較深，經(jīng)鉆探、物探以及坑槽探調(diào)查，左岸巖體風化嚴重，風化深8.0 ～13.0 m;大壩右岸為與河流大致平行的山脊地形;經(jīng)鉆探、物探以及坑槽探調(diào)查，右岸巖體風化較為嚴重，風化深8.0 ～12.0 m。

2)據(jù)聲波測試及孔壁電視資料，因局部開挖深度不夠，建基面巖體左肩428.5 m以上處于強風化下部，其它位處于弱風化上、下帶;及其爆破裂隙的影響;壩基巖體上部裂隙較發(fā)育，裂隙有張開現(xiàn)象，強風化底部風化蝕變明顯，部分充填鐵錳質(zhì)物質(zhì)，建基面一帶巖體完整性較差至較完整。另據(jù)抗力巖體zk6 ～zk11 鉆孔資料，強風化巖體多呈散體－碎裂狀結(jié)構(gòu)，裂隙極為發(fā)育，巖體破碎，不能作壓水試驗，只能作注水試驗，透水性強;弱風化巖體裂隙多閉合，連通率約50% ～70%，壓水試驗透水率在3 ～15 Lu較常見。

3)地下水埋深受斷層破碎帶、地形、巖體風化影響較大，據(jù)表2.4－1 統(tǒng)計，左、右岸地下水位均高于河床水位，但低于正常蓄水位;局部地段受斷層影響地下水埋深較深，如zk6 鉆孔，埋深達40m。

4)從本次鉆孔孔壁電視成像及巖芯皆未見水泥石或水泥結(jié)石較少，但壓水試驗透水率較小，說明原帷幕灌漿局部施工質(zhì)量稍差。需要補充或加強。

2.4.2 防滲加強措施

本階段防滲主要考慮壩基(肩)裂隙性繞滲，由于原帷幕灌漿局部施工質(zhì)量稍差，建議加強或補充帷幕灌漿處理。根據(jù)壩址地形、地質(zhì)條件，防滲意見如下:

1)防滲帷幕線走向:左壩肩—大壩(左拱肩、溢洪段、右拱肩)—右壩肩。

2)防滲帷幕布置依據(jù):壩址地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖體風化、巖體透水性、地下水位等。

3)防滲帷幕邊界的確定:該工程抬高水頭43 m，壩高57.9 m，為中型壩，防滲標準為≤3 Lu;防滲下限按進入相對隔水層3 m考慮。

4)建議帷幕線設(shè)置為單排孔，孔距為3 m。

3 潰決口溢流道恢復重建

3.1 基礎(chǔ)開挖

基礎(chǔ)開挖包括左右兩岸擋水部分肩部土石方開挖、基礎(chǔ)土石方開挖、截、排水溝開挖，開挖邊坡臨時支護等。肩部開挖采用自上而下梯段爆破開挖，先岸坡后河床進行，并及時進行防護處理。開挖施工程序與施工導流程序相協(xié)調(diào)，在導流建筑物形成之前，進行河面以上的兩岸坡肩部開挖，導流后開挖下部基礎(chǔ)。

各梯段開挖施工程序為:場地清理→測量放線→鉆孔、爆破→出碴→坡面清理與修整→坡面驗收→邊坡支護及驗收→下一循環(huán)作業(yè)或完工。設(shè)計邊坡開挖前，做好開挖線外的場地和危石清理、削坡、加固和相應(yīng)高程地表截、排水工作。

3.2 基礎(chǔ)處理

對壩基斷層破碎帶作風鉆鉆孔人工爆破開挖回填處理。固結(jié)灌漿應(yīng)在基礎(chǔ)開挖后，先澆筑2 m厚的混凝土作為壓重，待混凝土強度達到設(shè)計值的50%再進行，灌漿孔布置和灌漿壓力按水工設(shè)計要求進行。帷幕灌漿應(yīng)在趾板施工完成后開始，攔河壩蓄水以前完成。根據(jù)施工進度安排，施工按三序次進行。帷幕灌漿造孔采用SGZ—I 型回旋地質(zhì)鉆機配備硬質(zhì)合金鉆頭進行，鉆孔按三序進行施工。

灌漿采用卡栓塞、孔內(nèi)循環(huán)、自下而上分段灌漿方法進行灌漿施工。灌漿結(jié)束后，采用濃漿替換孔內(nèi)稀漿，當加漿管排出濃漿后，閉漿封孔，用高標號的水泥砂漿回填密實并抹平。

3.3 主體建筑物施工

由于第一個枯水期混凝土施工時段短，第一個枯水期不能將整個建筑物澆筑到攔洪渡汛高程，同時混凝土在高溫季節(jié)施工質(zhì)量難以保證。因此，結(jié)合溫控和施工渡汛要求，在第一個汛期不安排壩體混凝土澆筑，采用壩身過流的方式渡汛。第一個枯水期主要完成右岸部分的混凝土澆筑，第二個枯水期完成左岸部分的混凝土澆筑。

3.3.1 入倉方式的選定

根據(jù)本工程的實際情況，選取了自卸汽車直接入倉解決溢洪道431.0 m高程以下及溢洪道右岸擋水段431.0 m以上混凝土及石料的入倉施工，入倉通道為基坑墊碴便道及右岸已建公路。

本工程由于溢洪道泄水部分的分隔，左岸擋水部分頂部混凝土澆筑，無法直接利用汽車或溜槽入倉，經(jīng)過對纜機和門機的比較后，考慮到纜機成本較高，同時左岸擋水部分頂部澆筑倉面＜1 000 m2，小時入倉強度＜50 m3/h，因此考慮在基坑內(nèi)靠左岸布置一臺高架門機作為大壩施工輔助設(shè)備。

經(jīng)分析比較后，本工程溢洪道澆筑施工選用了自卸汽車+高架門機聯(lián)合入倉的方案，另外輔以履帶吊罐入倉和混凝土泵送入倉的方式。

3.3.2 上壩石料

毛石由指定料場開采，上壩毛石塊重應(yīng)＞25 kg，中部厚≥15 cm，＜25 kg重量的片石可適當上壩，用于塞縫，用量不應(yīng)超過砌體重量的10%，依據(jù)設(shè)計情況，上壩(可用)毛石料的物理力學參數(shù)要求如下表1。

根據(jù)上壩層面影響，毛石上壩前應(yīng)適當解小，并清理巖石層面的鐵錳銹面、光滑面應(yīng)打毛處理，并用高壓水槍沖洗干凈。

表1 上壩毛石料場物理力學性質(zhì)標準要求

3.3.3 混凝土平倉及及振搗

大壩墊層為1.0 m厚的混凝土，最大縱向(順河床)長度為20.81 m，大壩墊層按不設(shè)橫縫設(shè)計，依據(jù)大壩墊層特點，混凝土采用通倉條帶式鋪筑。混凝土攤鋪厚度30 ～40 cm。平倉時按條帶臺階式薄層攤鋪，條帶方向平行于壩軸線，混凝土平倉采用人工平倉，插入式振搗器振搗。

溢流面混凝土施工:先在下層混凝土的階梯形表面預埋拉筋和鋼筋柱，作為溢流面模板的固定支撐;同時按溢流面的輪廓線裝好行桁架，再安裝好模板。澆筑混凝土后，待強度達到1－2.5 kgf/cm2時將模板拆除，然后進行抹面。

3.3.4 施工縫及結(jié)構(gòu)縫處理

大壩施工時，對于連續(xù)上升的層間縫面，層間間隔不超過初凝時間不作處理;埋石混凝土層面上升超過終凝期時，需采用GVHJ—50B 型沖毛機進行總沖毛，沖洗干凈，并充分濕潤后，再澆筑上層混凝土，防滲墻、門井、溢流壩面施工上升超過終凝期時亦應(yīng)清除表面混凝土水泥漿薄膜和松弱層并打毛沖洗干凈，鋪一層2 ～3 cm的水泥砂漿后，再進行上層混凝土澆筑。

溢洪道連續(xù)上升形成的縱向伸縮縫亦按上述方法處理。溢洪道的結(jié)構(gòu)縫表面應(yīng)按設(shè)計要求進行，為使縫面平整緊直，結(jié)構(gòu)縫表面進行立木模，木模永久設(shè)置于縫內(nèi)。

3.3.5 溢洪道澆筑質(zhì)量控制措施

溢洪道澆筑質(zhì)量控制主要為冬夏季和雨天施工控制。當最低氣溫在0 ℃～5 ℃時，澆筑作業(yè)應(yīng)注意表面保護，如加蓋塑料薄膜、熱水(40° ～50°)拌和膠結(jié)材料(沙漿)等措施;最低氣溫在0 ℃以下時，停止?jié)仓?在養(yǎng)護期內(nèi)埋石體的外露表面，采取蓋塑料薄膜等方法的保溫措施。當氣溫超過30 ℃時，重要結(jié)構(gòu)體的澆筑應(yīng)停止作業(yè)，加強養(yǎng)護期內(nèi)澆筑體表面的強度，如加草袋等物遮蓋，以防日曬。

雨天施工時，適當減少水灰比，及時排除倉內(nèi)積水，搞好表面保護，如加蓋塑料薄膜等;若無防雨棚的倉面，遇大雨暴雨施工時應(yīng)立即停止施工，要蓋保護表面，雨后應(yīng)先排除積水，并及時處理雨水沖刷的部位，如表面混凝土尚初凝，應(yīng)加鋪混凝土繼續(xù)澆筑，否則應(yīng)按工作縫處理。

4 結(jié) 語

綜上所述，為了水庫今后的正常安全運行，丹寨縣馬頸坳水電站必須在水庫現(xiàn)有潰缺口處增設(shè)溢流壩進行溢流泄洪降低庫水位，原主拱壩堰頂不兼作泄洪溢流;建議大壩監(jiān)測與庫區(qū)潰缺口的新建大壩結(jié)合一起進行監(jiān)測，使該電站發(fā)揮效益，為地方社會經(jīng)濟發(fā)展提供能源支持。

［1］焦成德. 水利災后重建工作存在的問題與應(yīng)對措施探討［J］. 科技資訊，2012(13):16－17.