白莲崖水库坝基扬压测值偏高原因分析

胡庆年，薛 磊

（安徽省佛子岭水库管理处，安徽 六安 237272）

1 工程概况

白莲崖水库是为提高下游佛子岭水库防洪标准而兴建的具有防洪、灌溉、供水、发电、养殖等综合利用的大（2）型水库。水库流域面积为745 km2，总库容4.6亿m3，防洪保护面积为74.7万ha（联调44万ha），调洪库容2.81亿m3，设计洪水重现期为100年，校核洪水重现期为5 000年。正常蓄水位208 m，设计水位为209.2 m，汛限水位205 m，死水位185 m，设计出库流量为3 650 m3/s。白莲崖水库枢纽为Ⅱ等工程，由拦河拱坝、泄洪隧洞、中孔组成，均为2级建筑物；引水发电隧洞和发电厂房为3级建筑物，发电装机5 MW，年发电量1亿kW·h。

拦河坝为碾压混凝土双曲变厚拱坝，最大坝高104.6 m，顶宽8 m，坝顶弧长421 m，最大坝厚30.06 m，坝基高程为130 m，4～8号坝块位于河床段。

2 存在的问题

2.1 坝基扬压力偏高

本坝基扬压力系数设计指标（帷幕后）α＜0.25。但初蓄期观测资料显示，3号、5号、8号、9号坝块的扬压力随着水位上升而增大，压力偏高。

表1为2010年7月9日测值，库水位为185.83 m。其中UP-1、UP-2、UP-5、UP-7扬压系数均超出设计指标，其中5号坝段位于河床中间段，UP-5的压力测值较大，自水库蓄水后一直在0.6左右，最高达0.71。

表1 蓄水前后坝基扬压水位及扬压系数对比表Table 1:Comparison of uplift water levels and uplift coefficients before and after impoundment

2.2 坝基扬压力与库水位相关

坝基扬压力与库水位相关，尤以5号坝段最为突出。5号坝段扬压力与上游水位过程线见图1。统计分析表明：5号坝块坝基扬压力UP-5主要受库水位影响，与库水位的相关过程线见图2。

3 原因分析

5号坝块基础扬压力最大，以其作为主要分析对象。UP－5测压管布置于5号坝段中部，安装在136 m高程廓道内的灌浆帷幕后。帷幕灌浆完成后，在设计位置钻孔，孔径为ϕ90 mm，钻孔深度深入基岩1 m，然后按设计要求安装孔口装置和渗压计。UP－5扬压系数达0.6，且与库水相关，测压管压力释放后，水头迅速减小，渗漏量小于10 mL/s，现从以下几个方面分析5号坝段扬压力高的原因。

3.1 水库初蓄期监测数据

2009年4月16日水库下闸蓄水至5月6日，库水位从蓄水时的138.8 m上涨至168.85 m，日均上涨约1.8 m，至当年6月底，水库上涨至195.8 m。蓄水两年来，水库入库洪水最大不超过重现期5年，最高水位201.35 m，未达到汛限水位205 m。

（1）坝体径向位移以6号坝块拱冠处向上游8.9 mm，向下游13.6 mm，变幅22.5 mm为最大；坝身、河床大于两端，年度极大值发生在4月中旬；坝顶位移大于坝基；坝顶温升向上位移，高水位向下位移，径向位移有时效影响，坝身上部（198.6 m以上）大于下部（171 m以下）；

切向水平位移以8号坝块向左3.1 mm，右-3.9 mm，变幅7.0 mm为最大，6号坝块变化次之。水平位移符合拱坝变化规律，在设计允许范围内。基岩裂缝计测值在-0.33～0.17 mm之间，呈压缩变形，变形量小。

（2）自2009年11月份以来，随着水位的升高，坝体及坝基渗漏量均有所增加。5号坝块共有排水孔13个，单孔渗流量均小于设计容许值（坝基渗漏总量设计允许指标见表2）。2011年3月20日，库水位为188.97 m时，坝基总渗漏3 065 mL/s，5号坝块渗漏量为470.2 mL/s，渗漏量不大，但占坝基总渗量的16%，较相邻坝块偏高。

表2 白莲崖水库拱坝坝基渗漏总量设计指标Table 2:Designed indexes of seepage at foundation of Bailian-ya arch dam

（3）水平向应力主要由温度引起，以切向和径向应力稍大，垂直应力相比较小；竖直向应力主要由自重引起，一般离基础越近，拉应力越大，垂向压应力越小。无时效影响。

总之，水库蓄水后，坝身主要变形量呈年度周期性变化，时效变化小，监测结果表明库水位的平稳增加没有对大坝造成结构性影响。

3.2 灌浆资料

（1）固结灌浆设计标准：灌浆后基岩透水率q≤3 Lu。固结灌浆资料表明：5号坝块基础的单位耗灰量为12.4 kg/m，明显高于相邻的其它坝块；压水资料检查显示，该坝段固结灌浆最大透水率为1.917 Lu，最小透水率为0.069 Lu，平均值为0.915 Lu，满足设计要求。

（2）帷幕灌浆设计标准：灌浆后帷幕透水率q≤1 Lu。帷幕灌浆资料显示：5号坝块基础的单位耗灰量为19.9 kg/m，也高于其它邻近坝块；压水资料检查显示，该坝段最大透水率为1.659 Lu，最小为0.024 Lu，平均0.37 Lu，局部透水率偏大，总体满足设计要求。

综上所述，5号坝块固结灌浆及帷幕灌浆的单位耗灰量虽较其它坝段偏大，且存在局部透水率偏大的问题，但平均透水率及坝基混凝土与基岩接触段灌浆后透水率满足设计要求。

3.3 坝基地质

河床坝基地质开挖揭露岩性为细粒花岗岩，局部顺构造面两侧分布有灰绿色蚀变岩石，岩石除顺断层面分布有少量强～弱风化岩石外，其余均为微风化～新鲜岩石，岩质坚硬。河床坝基分布有5条小断层，经开挖处理，仍为弱风化岩石，为AⅢ类岩体。右岸坝基155～210 m有f27、f25等多条断层带分布，在深部形成对倾交汇的构造形式，渗透性和孔隙水压力较大。左岸坝基小断层分布有少量强～弱风化岩石；左岸155～205 m高程NE向结构面比较发育，且垂直坝轴线和顺坡向分布，结构性渗透相对较强。

5号坝块扬压力测压管布置于坝段中部。测压管左侧4.5 m处有一裂隙L20、右侧1.5 m处有一裂隙L22近上下游方向横穿坝基，两裂隙为一条横河向、倾向上游的裂隙L21所切割，测压管位于L22下盘、L20上盘。

3.4 钻孔检查

坝基136 m廓道内，在5号坝块灌浆帷幕后测值偏高的UP-5扬压力孔左右各钻2个孔，采用分段堵塞观测各段压力的方法检查。

5号坝块扬压力观测孔及4个检查孔在经过闷管检查和通透性试验后，其测得的数据见表3。检查时库水位在197.0 m左右，UP-5的扬压力系数为0.52，1～4号钻孔闷管的扬压力系数为0.05。结果表明检查孔和原有的UP-5观测孔独立，5号坝块的灌浆帷幕完整性较好。

4 结论与处理成果

水库蓄水后观测资料表明，坝体变形、应力应变均在正常范围内，坝基混凝土与基岩接触部位的测缝计不受水位影响，处于闭合状态，坝体渗流量总体较小，库水位的平稳增加没有对大坝造成结构性影响。

5号坝段UP－5扬压系数虽达0.6，且与库水相关，但测压管压力释放后，该孔渗漏量小于10 mL/s。通过查阅工程地质资料可知，5号坝块扬压力测压管左侧4.5 m处有一裂隙L20、右侧1.5 m处有一裂隙L22近上下游方向横穿坝基，两裂隙为一条横河向、倾向上游的裂隙L21所切割，测压管位于L22下盘、L20上盘，可能穿过L21裂隙面。

在5号坝块UP-5扬压力孔左右间隔2 m各钻2个孔，采用分段堵塞观测各段压力的方法检查，4个检查孔与UP-5互相独立，检查时库水位在197.0 m左右，UP-5的扬压力系数为0.52，1～4号钻孔闷管的扬压力系数为0.05。

表32011 年1月对UP-5及相邻钻孔渗透压力检查数据Table 3:Seepage pressure measured at UP-5 and adjacent boreholes in January 2011

综上所述，5号坝段扬压力偏高属局部现象，与坝基L22、L21、L20三条裂隙交汇处帷幕灌浆和固结灌浆时未能完全封堵有关，目前尚不影响拱坝整体结构安全。考虑到目前水库承担着提高佛子岭水库的防洪能力、向下游大型淠史杭灌区和合肥、六安等市的供水及自身发电等任务，经专家论证后，已于2011年6月对5号坝段进行了补充灌浆处理，并重新布置扬压力孔和排水孔。补充灌浆后，监测结果显示当库水位为191.24 m，5号坝段扬压系数已小于设计值，渗漏量为60.7 mL/s，占坝基总渗漏量2991.7 mL/s的2%左右，明显小于补灌前的测量值，说明补充灌浆处理起到了降低扬压力和减小渗漏量的作用。

[1]白莲崖水库初蓄期大坝安全监测资料[R].

[2]白莲崖水库初步设计资料[R].