桓仁水电站24号坝段稳定性分析

张 猛，朱锦杰

（国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州，310014）

1 工程概况

桓仁水电站位于辽宁省桓仁县境内浑江中游，距桓仁县城北4 km，是一座以发电为主，兼有防洪等综合利用的水利枢纽工程。坝址以上流域面积10 400 km2，设计洪水位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。工程为一等大（1）型工程，主要建筑物有拦河大坝、引水建筑物、发电厂房及变压器洞等。

大坝为混凝土单支墩大头坝，属1级建筑物，坝顶高程312.50 m，坝顶长593.3 m，最大坝高78.5 m，共36个坝段，其中两岸各有2个重力坝段，其余32个为单支墩大头坝段。A号、B号、1～4号、8～12号、26～32号、C号、D号为一般挡水坝段，5～7号为引水发电坝段，13～24号为高孔溢流坝段，16～17号以及21～22号为底孔坝段，25号为泄洪中孔坝段。大坝布置见图1。

工程于1958年8月开工，1962年停建，1965年复工，1967年7月下闸蓄水，1968年7月首台机组投产发电，1972年7月竣工验收。

2 坝址区地质条件

坝址区岩石为中生代侏罗-白垩纪火山碎屑岩层，由安山凝灰岩和安山凝灰集块岩成互层组成，岩层自上而下共分16层，倾向下游，倾角15°～20°。与坝体接触的岩层为第9层、第10层和第11层岩石。第9层为灰绿色安山凝灰块岩，岩石致密坚硬，块状构造；第10层为紫红色安山凝灰岩，厚度为0.6～6 m，比较软弱；第11层为深灰色安山凝灰集块岩，块状构造，致密坚硬，透水性较弱。第12层岩石为浅灰色安山凝灰集块岩，渗透系数较大，为相对含水层。

坝基大部分建基于第11层岩石上，一般均挖到新鲜岩石，清理较好。该岩层在22～25号坝段基础下较薄，其中在24号坝段下最薄（上游面最薄处仅4 m）；其下为透水性较强的第12岩层，设计时对坝基帷幕在第12岩层未封闭，加上下游F1断层和冲刷坑的影响，承压水由大坝上游第12岩层未封闭处进入，从24号坝段下游F1断层切割处（距坝轴线约66.3m）出来，将对24号坝段连同第11岩层稳定不利。

图1 桓仁大坝布置图Fig.1 Layout of Huanren dam

查阅设计资料可知，24号坝段基础无深层滑动面。

3 24号坝段监测布置

在24号坝段布置了6个坝基地下水位孔，其中4 个（P23-24-0、P23-24-1、P23-24-3、P23-24-5）用于监测第12岩层地下水位情况，2个（P23-24-2、P23-24-4）用于监测第11岩层地下水位情况；另外还布置了1个扬压力监测孔（Y24）、1个坝顶水平垂直位移测点（JG24）、1个250廊道垂直位移测点（X250-24），监测布置见图2。

图2 24号坝段监测布置图Fig.2 Distribution of monitoring points on the block 24

4 24号坝段第12岩层地下水位增大趋势分析

4.1 第12岩层地下水位

由图3可见，23～24号坝腔部位观测第12岩层地下水位与库水位正相关。测孔P23-24-1、P23-24-3、P23-24-5自2000年以来水位呈缓慢增大趋势，10年来水位增幅约为4.6 m，目前尚未完全稳定；由于靠近帷幕的P23-24-0测孔附近有排水孔，水位自2000年以来逐渐下降，但由于2009年底在该孔左侧0.26 m处钻新水位孔P23-24-5，导致原水位孔水位突然升高约14 m，且之后与库水位的相关性明显增大。测孔P23-24-1、P23-24-3水位长年高出270廊道，最高水位已超过死水位290.00 m，将对上层的第11岩层产生较大的渗透压力。

图3 24号坝段12岩层地下水位过程线Fig.3 Graph of underground water beneath the 12th rock of block 24

4.2 第11岩层地下水位

图4 24号坝段11岩层地下水位过程线Fig.4 Graph of underground water beneath the 11th rock of block 24

由图4可见，第11岩层相对不透水，从地下水位过程线看，P23-24-4水位在2009年底突升约1 m，这与附近的测孔P23-24-2进行改造有关；2011年底又突升约1 m，可能受第12岩层渗透压力影响；2012年水位变化平稳。

5 24号坝段稳定情况分析

5.1 大坝实测变形分析

由图5可见，24号坝段坝顶水平位移及垂直位移、250廊道垂直位移变化规律与其他坝段变化规律一致。坝顶水平、垂直无明显趋势性变化，2000～2012年，24号坝段坝顶水平位移在-6.54～6.34 mm之间，坝顶垂直位移在-4.08～5.15 mm之间；250廊道垂直位移测值观测误差较大，测值跳跃较为明显，规律性较差，但从2003年至今未见明显时效变形。这表明第12岩层地下水尚未对24号坝段变形造成明显影响。

图5 23～25号坝段变形测值过程线（向下游、下沉为正）Fig.5 Graphs of monitored deformation of block 23,24 and 25(toward downstream and settlement is the positive direction)

5.2 大坝抗滑稳定情况分析

由图6可见，24号坝段坝基扬压力测孔Y24水位仅在2009年底突然升高4 m左右（受坝基地下水位孔钻孔所致），其他时段基本处于稳定状态；坝基最大渗压系数为0.15，未超过设计值0.2，因此坝基面抗滑稳定仍满足要求。该坝段无深层滑动面，因此不存在深层抗滑稳定问题。

图6 24号坝段扬压水位过程线Fig.6 Graph of uplift pressure of block 24

6 结语

24号坝段第12岩层实测地下水位偏高且部分测孔水位有增大趋势，第11岩层水位在2011年底也有1 m的突升。经分析，该坝段变形稳定，坝基扬压力无明显趋势性变化，坝基渗压系数未超过设计值，且该坝段基础无深层滑动面，因此24号坝段不存在稳定问题，但应重点关注并加强24号坝段的渗流监测，必要时采取工程措施。

[1]水利部东北勘测设计研究院.桓仁水电站大坝设计复核报告[R].1993.

[2]国家能源局大坝安全监察中心.辽宁桓仁水电站大坝安全监测资料分析报告[R].2013.

[3]桓仁发电厂.桓仁大坝第二轮定检材料之二——桓仁大坝运行总结报告[R].2001.