公伯峡混凝土面板堆石坝周边缝变形分析及缺陷处理

孔庆梅，张 毅，王雪梅

（1.黄河上游水电开发有限责任公司大坝管理中心，青海 西宁，810016；2.黄河上游水电开发有限责任公司，青海 西宁，810016）

公伯峡混凝土面板堆石坝周边缝变形分析及缺陷处理

孔庆梅1，张 毅2，王雪梅1

（1.黄河上游水电开发有限责任公司大坝管理中心，青海 西宁，810016；2.黄河上游水电开发有限责任公司，青海 西宁，810016）

公伯峡混凝土面板堆石坝周边缝变形监测中发现，右岸周边缝测缝计测值在蓄水期变化较大，且呈趋势性变化，部分测点开合度和面板法向错动超了设计控制值。为此，2011年进行了水下检查，发现周边缝变形较大部位面板混凝土存在缺陷，随即对缺陷进行了封堵处理。笔者对混凝土面板周边缝变形进行了分析，介绍缺陷处理情况，并对处理效果进行了评价。

公伯峡水电站；混凝土面板；周边缝；变形分析；缺陷处理

0　前言

公伯峡水电站位于青海省循化县和化隆县交界处，是黄河上游龙羊峡至青铜峡河段的第四座大型梯级电站。工程以发电为主，兼有灌溉和供水等综合效益。电站装机容量为1 500 MW，年发电量51.4亿kW·h。

公伯峡大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程为2 010 m，最大坝高为133 m，坝顶长429 m。本工程右岸周边缝在运行过程中出现了相对较大的变形，首次定检专家组认为，此现象属局部问题，不影响工程整体安全状况。目前此问题原因已查明，工程缺陷已处理，工程运行正常。图1为枢纽建筑物下游侧全貌。

公伯峡水电站是黄河上游水电开发有限责任公司成立后投资兴建的首座百万千瓦级水电站，也是“西电东送”北部通道的标志性工程。2001年8月正式开工建设，2002年3月实现了主河床截流，首台机组于2004年9月投产发电，2006年6月5台机组全部投产发电。2013年11月完成大坝首次定检，定检结论为正常坝。

图1　枢纽建筑物下游侧全貌Fig.1 View of the hydropower station downstream

1　混凝土面板周边缝变形分析

1.1周边缝测缝计布设及监测

混凝土面板周边缝共布设了17组三向测缝计监测周边缝的工作状态。监测量包括缝的开合度（X方向）、面板法向错动（Z方向）、顺坡向错动（Y方向）。监测仪器采用南瑞公司的3DM-200电位器式测缝计，量程为225 mm。运行期间，JB-3-08、JB-3-09和JB-3-11三支仪器于2005年3月底失效；JB-3-01于2005年8月失效，2011年在其附近重新安装三向测缝计。测缝计具体布设情况见图2和表1。

图2　三向测缝计埋设位置图Fig.2 Locations of the embedded three-direction joint meters

表1　三向测缝计埋设位置统计表Table 1 Statistics of the locations of the embedded three-di⁃mensional joint meters

1.2面板周边缝变形分析

面板周边缝布设的17组测缝计中，将测值变化相对较大者绘制成图表（右岸周边缝的情况见图3，左岸周边缝的情况见图4，周边缝变形量超设计控制值测点统计见表2）。

图3　右岸周边缝测值过程线Fig.3 Graph of the monitored value of the peripheral joint on the right bank

图4　左岸周边缝测值过程线Fig.4 Graph of the monitored value of the peripheral joint on the left bank

表2　周边缝变形量超设计控制值测点统计表Table 2 Statistics of the monitoring points whose monitored de⁃formation is larger than designed value

从监测资料和以上图、表分析可得：

（1）右岸周边缝测点JB-3-01～07测值受水库蓄水影响明显，各测点均表现出向同方向的变化，即均为相对于趾板（高趾墙）张开、顺坡向向下错动、面板法向向下错动，与理论相符。

右岸周边缝变形为趋势性变化，且尚未稳定；测值有年周期变化，开合度和较高位置的仪器测值表现得较明显，符合受水温影响产生变形分布特征；

JB-3-04测点面板法向的变形量最大，截至到2013年底变形量约为78 mm。按照设计关于周边缝变形控制标准（开合度设计控制值为20 mm，顺坡向错动设计控制值为40 mm，面板法向错动设计控制值为40 mm），JB-3-03～06测点的开合度和面板法向错动已超设计控制值。另外，考虑到此部位渗压计PPdb-01（位于1 920 m高程）渗压存在趋势性增大情况，初步分析，此部位可能存在混凝土缺陷造成渗漏问题。

（2）河床部位周边缝变形不大，已基本处于稳定状态。

（3）左岸周边缝测点JB-3-16、17是监测左高趾墙与面板接缝变形情况，三个方向的变形量约在1～3 mm范围内，主要变形量产生在蓄水初期，后期变形已趋于稳定。

（4）左岸周边缝测点JB-3-12～15是监测趾板与面板接缝变形情况，这些缝的变形受水库蓄水影响明显，均表现出向同方向的变化，即均为相对于趾板张开、顺坡向下错动、面板法向向下错动，与理论相符。JB-3-12～15在X和Y方向周边缝变形均在周边缝变形控制标准以内，且已基本稳定，各测点大部分变形量均在蓄水期间产生；在Z方向变形相对较大，除处于较高部位的JB-3-15未超变形控制标准外，其余三测点均已超过周边缝变形控制标准，但蓄水后此部位周边缝变形已基本稳定。

针对混凝土面板堆石坝周边缝局部变形较大且超控制标准问题，对其原因进行了分析，主要有：

（1）右岸周边缝变形是混凝土面板与右高趾墙之间的相对变形，面板下部堆石体变形尚未趋于稳定可能是周边缝变形继续发展的主要影响因素。

（2）高趾墙刚度较大，面板刚度相对较小，在各种荷载作用下，两者受力、变形不均匀，导致此部位周边缝变形较大。

（3）混凝土面板与右高趾墙连接部位局部地形条件复杂，坡度较陡也是周边缝变形较大的原因。

从整个周边缝工作情况看，左岸周边缝较大变形为面板法向错动，右岸则包括面板法向错动和张开两个方向，右岸变形显得较为复杂。分析认为，右岸周边缝变形较大且超设计控制值部位存在混凝土缺陷，而此问题属局部性质，不影响大坝整体运行状况。另外，混凝土缺陷问题处理后变形基本趋于稳定，截至目前混凝土面板周边缝运行状况良好。

2　周边缝缺陷检查及处理

2.1周边缝缺陷检查

综合分析认为：周边缝变形较大部位混凝土可能存在缺陷。2011年4月，组织专业人员对面板堆石坝和机组进水口坝段等水工建筑物进行了水下检查，发现3号面板周边缝1 966.82～1 967.72 m高程范围和JB-03-04测缝计埋设部位混凝土破损（混凝土破损情况见图5），对破损部位采用喷墨检查，发现存在渗漏通道，其他部位均未发现异常。

图5　水下检查发现混凝土破损情况Fig.5 Concrete defects found by underwater inspection

图6　混凝土破损部位处理情况Fig.6 Treatment of the concrete defects

3　缺陷处理效果评价

混凝土破损部位缺陷封堵处理后，堆石坝坝后渗流量较处理前明显减小，渗流量由19 L/s下降为7 L/s，之后坝体渗流量基本稳定（见图7），测缝计测值趋于稳定（见图3），之前渗压水位趋势升高的PPdb-01渗压计渗压水位明显降低，基本稳定在1 924 m左右。几年的运行实践表明，周边缝缺陷处理效果良好，达到了预期的目的。

图7　周边缝缺陷处理前后渗流量对比图Fig.7 Comparison of seepage before and after the treatment of defects on the peripheral joint

4　结语

从堆石坝面板周边缝变形分析成果来看，部分周边缝实测开合度和面板法向错动虽然已超过周边缝止水结构的设计值，但经有关单位计算，周边缝变形尚在止水材料和止水结构变形能力范围之内，周边缝止水能力适应目前的周边缝变形，周边缝止水没有发生破坏。以上问题属局部问题，并且已对缺陷部位做了相应处理，处理前后该部位渗压明显降低、渗漏量明显减小，之后该部位渗流和缝的变形趋于稳定，说明处理效果较好。分析认为，目前周边缝工作性态基本正常。 ■

[1]黄河公伯峡水电站大坝安全监测资料分析[R].2008.

[2]黄河公伯峡水电站混凝土面板堆石坝工作性态分析和评价[R].2010.

[3]黄河公伯峡水电站大坝运行总结报告[R].2013.

By monitoring on the deformation of peripheral joint,it was found that the monitored value for the right bank varied widely during storage and formed a trend.Moreover,the opening at some monitor⁃ing points and the normal displacement were larger than the designed value.Underwater inspection was carried out and the defects on concrete face slab were found.The paper introduces the deformation of pe⁃ripheral joint and the treatment.As well,the treatment effect was assessed.

Gongboxia hydropower station;concrete face slab;peripheral joint;deformation analysis; defect treatment

TV698.1

B

1671-1092（2014）06-0053-04

2014-07-09

孔庆梅（1970-），女，青海省西宁市人，工程师，主要研究方向：水电站大坝安全管理。

Title:Analysis on deformation of peripheral joint and treatment of Gongboxia CFRD//by KONG Qingmei,ZHANG Yi and WANG Xue-mei//Dam Management Center of Yellow River Upstream Hydropower Development Co.,Ltd.