马颈坳水电站水毁后大坝质量分析及恢复重建

张 宏

(黔东南州水利水电工程质量与安全监督管理办公室，贵州 凯里556000)

1 工程概况

马颈坳水电站位于排调河的中下游，丹寨县扬武乡争光村的马颈坳河段，地理位置E107°9'12″，N26°09'，电站距扬武乡29 km，距丹寨县城关38 km，是排调河水电规划的第四级水电站。马颈坳水电站主坝及引水发电系统基本完工，但主坝冲沙底孔启闭设施还没有安装好，且副坝(溃决口)还未修建的情况下下闸蓄水发电。2007年7月26日遇特大洪水，在底孔无法打开的情况下，原副坝的垭口处被洪水翻越并冲溃决单薄山体，形成溃口长约120 m，30～40 m深，厂房发电机层被洪水冲走，造成电站严重水毁。马颈坳水电站库区单薄垭口溃决事故发生后，给下游人民群众生命财产造成重大损失，该工程的恢复重建是十分必要和迫切的。

2 拱坝坝体质量评价及加强措施

2.1 拱坝坝基及坝肩岩体质量特征及加强措施

结合原各阶段勘察及验收情况，根据本次复核的资料，拱坝坝基及坝肩岩体质量如下。坝基虽经固结灌浆及帷幕灌浆，但从钻孔孔壁电视看，孔内未见水泥结石及结石量少，以采取出来的岩芯基本未见水泥结石，但其透水率皆较小。分析认为，原灌浆施工过程中，局部施工质量较差。应对灌浆进行加强或补充。

2.2 拱坝抗滑稳定性分析及加强措施

2.2.1 左坝肩滑移模式分析

坝址左岸地形较为陡峻，坡度40 ～53°，左坝肩下游70 m处为1#冲沟，冲沟略向南西向凹进，1#冲沟顺F4 断层发育，据SJ1、SJ2 及zk9 孔揭露，覆盖层厚2.1 ～3.5 m，强风化厚15 m，从E－E'、F－F'剖面分析，在高程430 m以上抗力岩体稍显单薄，430 m高程以下抗力岩体未受冲沟影响，故分析，1#冲沟对左拱肩抗滑稳定影响小。

2.2.2 右坝肩滑移模式分析

坝址右岸地形较为陡峻，坡度大于45° ～75°，覆盖层厚0 ～5 m，下部基岩多出露，抗力岩体岩性为Pt3p1－2中厚至厚层砂质板岩，强风化厚度基岩面以下8.0 ～12.0 m，岩层倾上游稍偏右岸，倾角45° ～55°，对拱坝肩稳定有利。

2.2.3 加强措施

根据坝址地形地质条件，大坝建基面嵌深情况、坝基和拱座下游抗力岩体质量特征分析，为了提高坝基肩抗滑稳定性，处理措施如下:①原施工过程中的固结灌浆及帷幕灌浆局部段施工质量稍差，为提高坝基岩体完整性，增强建基面岩体的强度，须对坝基进行加强或补充固结灌浆处理;②大坝河床段建基面嵌深浅，须对下游深坑作回填加固处理;③大坝地基和坝肩存在裂隙性绕渗，为减小强风化带的渗透稳定问题，须对坝基肩进行防渗帷幕灌浆处理;④建立大坝不均匀沉降变形观测网，同时监测抗力岩体渗透变形［1］。

2.3 坝肩边坡稳定性分析与加强措施

2.3.1 坝肩边坡稳定性分析

左右坝肩山体坡高地形陡峻，坡度多＞40°，覆盖层多呈松散状，强风化带内岩体破碎松散，左坝肩为覆盖层、全风化带边坡;右岸为强风化带岩体顺外倾裂隙，裂隙交线滑塌;左右坝肩边坡稳定性较差，上述边坡规模大，且距离坝址较近，边坡堆积物向坝前汇集，对大坝安全构成一定的影响，必须进行边坡处理。

2.3.2 加强措施

建议对边坡上部作削坡减载处理，按1∶1坡率削坡;下部清除表面松散体及楔形体;对削坡后的边坡作挂网喷素混凝土封闭处理;同时对边坡设置排水系统。

2.4 大坝渗漏及防渗加强措施

2.4.1 大坝渗漏分析

1)大坝左拱肩下游100 m为1#冲沟，冲沟切割较深，经钻探、物探以及坑槽探调查，左岸岩体风化严重，风化深8.0 ～13.0 m;大坝右岸为与河流大致平行的山脊地形;经钻探、物探以及坑槽探调查，右岸岩体风化较为严重，风化深8.0 ～12.0 m。

2)据声波测试及孔壁电视资料，因局部开挖深度不够，建基面岩体左肩428.5 m以上处于强风化下部，其它位处于弱风化上、下带;及其爆破裂隙的影响;坝基岩体上部裂隙较发育，裂隙有张开现象，强风化底部风化蚀变明显，部分充填铁锰质物质，建基面一带岩体完整性较差至较完整。另据抗力岩体zk6 ～zk11 钻孔资料，强风化岩体多呈散体－碎裂状结构，裂隙极为发育，岩体破碎，不能作压水试验，只能作注水试验，透水性强;弱风化岩体裂隙多闭合，连通率约50% ～70%，压水试验透水率在3 ～15 Lu较常见。

3)地下水埋深受断层破碎带、地形、岩体风化影响较大，据表2.4－1 统计，左、右岸地下水位均高于河床水位，但低于正常蓄水位;局部地段受断层影响地下水埋深较深，如zk6 钻孔，埋深达40m。

4)从本次钻孔孔壁电视成像及岩芯皆未见水泥石或水泥结石较少，但压水试验透水率较小，说明原帷幕灌浆局部施工质量稍差。需要补充或加强。

2.4.2 防渗加强措施

本阶段防渗主要考虑坝基(肩)裂隙性绕渗，由于原帷幕灌浆局部施工质量稍差，建议加强或补充帷幕灌浆处理。根据坝址地形、地质条件，防渗意见如下:

1)防渗帷幕线走向:左坝肩—大坝(左拱肩、溢洪段、右拱肩)—右坝肩。

2)防渗帷幕布置依据:坝址地质结构、岩体风化、岩体透水性、地下水位等。

3)防渗帷幕边界的确定:该工程抬高水头43 m，坝高57.9 m，为中型坝，防渗标准为≤3 Lu;防渗下限按进入相对隔水层3 m考虑。

4)建议帷幕线设置为单排孔，孔距为3 m。

3 溃决口溢流道恢复重建

3.1 基础开挖

基础开挖包括左右两岸挡水部分肩部土石方开挖、基础土石方开挖、截、排水沟开挖，开挖边坡临时支护等。肩部开挖采用自上而下梯段爆破开挖，先岸坡后河床进行，并及时进行防护处理。开挖施工程序与施工导流程序相协调，在导流建筑物形成之前，进行河面以上的两岸坡肩部开挖，导流后开挖下部基础。

各梯段开挖施工程序为:场地清理→测量放线→钻孔、爆破→出碴→坡面清理与修整→坡面验收→边坡支护及验收→下一循环作业或完工。设计边坡开挖前，做好开挖线外的场地和危石清理、削坡、加固和相应高程地表截、排水工作。

3.2 基础处理

对坝基断层破碎带作风钻钻孔人工爆破开挖回填处理。固结灌浆应在基础开挖后，先浇筑2 m厚的混凝土作为压重，待混凝土强度达到设计值的50%再进行，灌浆孔布置和灌浆压力按水工设计要求进行。帷幕灌浆应在趾板施工完成后开始，拦河坝蓄水以前完成。根据施工进度安排，施工按三序次进行。帷幕灌浆造孔采用SGZ—I 型回旋地质钻机配备硬质合金钻头进行，钻孔按三序进行施工。

灌浆采用卡栓塞、孔内循环、自下而上分段灌浆方法进行灌浆施工。灌浆结束后，采用浓浆替换孔内稀浆，当加浆管排出浓浆后，闭浆封孔，用高标号的水泥砂浆回填密实并抹平。

3.3 主体建筑物施工

由于第一个枯水期混凝土施工时段短，第一个枯水期不能将整个建筑物浇筑到拦洪渡汛高程，同时混凝土在高温季节施工质量难以保证。因此，结合温控和施工渡汛要求，在第一个汛期不安排坝体混凝土浇筑，采用坝身过流的方式渡汛。第一个枯水期主要完成右岸部分的混凝土浇筑，第二个枯水期完成左岸部分的混凝土浇筑。

3.3.1 入仓方式的选定

根据本工程的实际情况，选取了自卸汽车直接入仓解决溢洪道431.0 m高程以下及溢洪道右岸挡水段431.0 m以上混凝土及石料的入仓施工，入仓通道为基坑垫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，左岸挡水部分顶部混凝土浇筑，无法直接利用汽车或溜槽入仓，经过对缆机和门机的比较后，考虑到缆机成本较高，同时左岸挡水部分顶部浇筑仓面＜1 000 m2，小时入仓强度＜50 m3/h，因此考虑在基坑内靠左岸布置一台高架门机作为大坝施工辅助设备。

经分析比较后，本工程溢洪道浇筑施工选用了自卸汽车+高架门机联合入仓的方案，另外辅以履带吊罐入仓和混凝土泵送入仓的方式。

3.3.2 上坝石料

毛石由指定料场开采，上坝毛石块重应＞25 kg，中部厚≥15 cm，＜25 kg重量的片石可适当上坝，用于塞缝，用量不应超过砌体重量的10%，依据设计情况，上坝(可用)毛石料的物理力学参数要求如下表1。

根据上坝层面影响，毛石上坝前应适当解小，并清理岩石层面的铁锰锈面、光滑面应打毛处理，并用高压水枪冲洗干净。

表1 上坝毛石料场物理力学性质标准要求

3.3.3 混凝土平仓及及振捣

大坝垫层为1.0 m厚的混凝土，最大纵向(顺河床)长度为20.81 m，大坝垫层按不设横缝设计，依据大坝垫层特点，混凝土采用通仓条带式铺筑。混凝土摊铺厚度30 ～40 cm。平仓时按条带台阶式薄层摊铺，条带方向平行于坝轴线，混凝土平仓采用人工平仓，插入式振捣器振捣。

溢流面混凝土施工:先在下层混凝土的阶梯形表面预埋拉筋和钢筋柱，作为溢流面模板的固定支撑;同时按溢流面的轮廓线装好行桁架，再安装好模板。浇筑混凝土后，待强度达到1－2.5 kgf/cm2时将模板拆除，然后进行抹面。

3.3.4 施工缝及结构缝处理

大坝施工时，对于连续上升的层间缝面，层间间隔不超过初凝时间不作处理;埋石混凝土层面上升超过终凝期时，需采用GVHJ—50B 型冲毛机进行总冲毛，冲洗干净，并充分湿润后，再浇筑上层混凝土，防渗墙、门井、溢流坝面施工上升超过终凝期时亦应清除表面混凝土水泥浆薄膜和松弱层并打毛冲洗干净，铺一层2 ～3 cm的水泥砂浆后，再进行上层混凝土浇筑。

溢洪道连续上升形成的纵向伸缩缝亦按上述方法处理。溢洪道的结构缝表面应按设计要求进行，为使缝面平整紧直，结构缝表面进行立木模，木模永久设置于缝内。

3.3.5 溢洪道浇筑质量控制措施

溢洪道浇筑质量控制主要为冬夏季和雨天施工控制。当最低气温在0 ℃～5 ℃时，浇筑作业应注意表面保护，如加盖塑料薄膜、热水(40° ～50°)拌和胶结材料(沙浆)等措施;最低气温在0 ℃以下时，停止浇筑;在养护期内埋石体的外露表面，采取盖塑料薄膜等方法的保温措施。当气温超过30 ℃时，重要结构体的浇筑应停止作业，加强养护期内浇筑体表面的强度，如加草袋等物遮盖，以防日晒。

雨天施工时，适当减少水灰比，及时排除仓内积水，搞好表面保护，如加盖塑料薄膜等;若无防雨棚的仓面，遇大雨暴雨施工时应立即停止施工，要盖保护表面，雨后应先排除积水，并及时处理雨水冲刷的部位，如表面混凝土尚初凝，应加铺混凝土继续浇筑，否则应按工作缝处理。

4 结 语

综上所述，为了水库今后的正常安全运行，丹寨县马颈坳水电站必须在水库现有溃缺口处增设溢流坝进行溢流泄洪降低库水位，原主拱坝堰顶不兼作泄洪溢流;建议大坝监测与库区溃缺口的新建大坝结合一起进行监测，使该电站发挥效益，为地方社会经济发展提供能源支持。

［1］焦成德. 水利灾后重建工作存在的问题与应对措施探讨［J］. 科技资讯，2012(13):16－17.