李家峡水电站初期运行分析及缺陷处理浅析

2017-08-01李小莉

陕西水利 2017年2期

李小莉

李家峡水电站初期运行分析及缺陷处理浅析

李小莉

（陕西省宝鸡峡引渭灌溉管理局林家村枢纽管理站，陕西宝鸡721000）

根据李家峡水电站大坝和泄水建筑物在不同阶段的运行情况，分析不同运行阶段所产生的问题，如裂缝、滑坡、软弱带以及渗漏等，在检查和观测产生上述问题的基础上，分析其成因和危害，并提出详细的处理措施，同时分析泄水道产生的问题并提出总结修复消缺措施，为其它工程提供借鉴。

水电站；大坝运行；缺陷处理

1 工程概况及背景

李家峡水电站是黄河上游龙羊峡至刘家峡河段规划开发十三级大型梯级电站的第三个大型梯级电站,位于青海省尖扎县和化隆县交界处。是以发电为主，兼顾灌溉、供水等综合利用的大型水利工程。至龙羊峡水电站河道里程108.6 km，距青海省会西宁市直线距离55 km，公路里程112 km。电站设计装机5台，总装机容量为2000 MW（5×400 MW）。工程分二期建成，一期工程装机1600 MW（4×400 MW），二期工程装机（400 MW），土建工程一次建成。电站在系统中担任调峰、调频、汛期担负基荷。

1996年12月李家峡水电站下闸蓄水后，主坝开始发挥挡水作用。水库先后经历了7次抬升过程，2002年2月2日达到历史最高水位2180.38 m，超过正常蓄水位2180 m，此后李家峡水库一直在正常蓄水位2180 m附近运行。

主坝下游坝面一直有保温板覆盖，不具备裂缝和其它缺陷系统检查条件，但从日常巡视检查来看，主坝投运以来下游坝面横缝存在多处渗水点，这些渗水点在夏季渗水量小，冬季渗水量增大。坝内各层廊道自投运以来都存在着廊道内渗水点较多，且伴有白色、米黄色、棕褐色的析出物，析出物主要分布左岸副坝2155 m灌浆廊道和右岸2150 m横排廊道。渗漏水造成各层廊道二期砼地面及排水沟部分砼腐蚀塌陷，目前2087 m左岸横排廊道和2150 m右岸横排廊道较严重。

2 大坝初期运行问题及处理措施

2.1 左岸新增裂缝问题及处理

2.1.1 左岸孤山头新增裂缝的产生

李家峡左岸坝肩齿槽和左岸副坝基础开挖后，左岸坝肩上游以拱坝上游边坡、f36断层沟和左岸副坝坝基边坡为界形成近30 m高呈半岛状的山体——孤山头，孤山头总体走向NE40°，纵向长65 m，宽约30 m。岩体中有多条断层发育，并相互交切，主要断层有F26、F28、F32、F34、f16'、f132'等，孤山头三面临空，应力场基本以自重为主。

翼墙基础开挖炮震后，发现孤山头顶部出现两条宽约1.0～2.0 cm和一些倾向SE方向的卸荷拉裂缝，当时采取了分台阶削头减载、锚固及钢筋砼覆盖等措施进行了加固。1991年～1994年监测资料表明岩体变形速率逐步减小，基本趋于稳定状态。1994年施工中在孤山头顶部临时堆渣近2×104m3，1999年3月将这些堆渣清理运走后，经检查发现孤山头顶部靠翼墙上游侧、副坝贴角面上有宽度5 mm～50 mm的裂缝。

图1 左岸弧山头加固处理剖面图

2.1.2 裂缝成因分析

孤山头的岩体变形产生裂缝的内因是由于孤山头岩体地质构造发育、岩体破碎；外因在初期处理前主要是受施工爆破震动的影响，初期处理后主要是由于顶部堆渣使已基本趋于稳定的山体内应力发生重新调整，使孤山头产生新的浅表变化而出现新的裂缝；经过孤山头刚体稳定性计算分析，认为孤山头在堆渣前稳定性最好，堆渣后稳定性有所降低，蓄水到2180m后由于堆渣清除和浮力的作用其稳定性略有提高，表明孤山头在各种情况下均没有整体失稳问题。

2.1.3 裂缝处理

虽然经计算分析表明左岸孤山头是稳定的，但为了减小孤山头在库水位从2150 m抬升至正常蓄水位2180 m这一过程中的岩体变形，防止孤山头岩体表部局部坍塌，确保帷幕安全和左岸中孔、底孔安全运行，对孤山头采取了用钢筋护坡和预应力锚索、锚筋桩相结合的处理加固方案（图1）。即对2155 m高程以上的孤山头边坡用钢筋砼护坡加固；从2156.5 m至2174 m高程间隔布置100 t级和300 t级预应力锚索，部分锚索穿过副坝帷幕；对翼墙外侧的孤山头裂缝采取部分挖除并回填；对孤山头延续到副坝贴角砼上的裂缝和副坝坝体上的裂缝采用砼覆盖处理。为监测孤山头在库水位抬升过程中的变位情况，在孤山头顶部布置了多点变位计和地表位移测点等到监测设施。

2.2 左岸重力墩裂缝问题及处理

2.2.1 左岸重力墩裂缝性状

李家峡左岸重力墩位于左坝肩，与主坝20#坝段、左岸副坝和孤山头相邻。1999年4月17日上午，设代人员在验收20#坝段上游孤山头贴坡砼仓面时，发现重力墩1段上游面，农灌洞进口左侧2170 m～2179 m高程之间有两条斜裂缝。其特征是：缝面两侧平整，没有错动迹象，裂缝中间宽，上、下两头窄。裂缝下部与20#地勘洞的回填砼相接，上部斜交至左岸农灌洞口闸室侧墙渐灭。裂缝在重力墩表面分布形态如图2所示。

从裂缝表面观察，局部有水泥浆和LW化学浆液胶凝体渗出，经凿入10 cm左右后，缝内均有LW胶凝体和水泥浆结石充填，在2174 m高程重力墩基岩面附近有大量LW浆液的胶凝体和水泥浆结石。

2.2.2 裂缝成因分析

经分析研究认为：重力墩与孤山头接触面上的应力很低且由重力墩自重作用产生，因此重力墩裂缝的产生与孤山头裂缝及变形无关；重力墩裂缝是砼温度变化及先浇的20#地勘洞砼体形突变边界所引起，F32断层灌浆对重力墩裂缝起到一定的劈裂扩展作用。

重力墩裂缝经现场查勘、钻孔取芯检查和孔内录像检查，确定重力墩裂缝砼内的浅层裂缝，裂缝以外砼体积仅约60 m3，其中在重力墩基本体型之内约40 m3，且裂缝已被水泥浆结石和LW化学浆液胶凝体充填密实，认为重力墩裂缝隙对重力墩结构受力状态不会产生影响。

2.2.3 裂缝处理

图2 重力墩裂缝分布图

根据重力墩裂缝产生的原因及规模分析，裂缝不影响重力墩结构受力。鉴于重力墩裂缝已被水泥浆结石和LW胶凝体充填，故没有对裂缝进行处理。

2.3 “金三角”裂缝的检查与处理

裂缝主要分布在左岸“金三角”2155 m高程开挖平台、f20沟及其下游2158 m高程的马道的贴坡混凝土面上，其中以2155 m高程混凝土平台上的LF1为主。经观测裂缝缝展度变化量均较小，变化量基本在1 mm以内，呈周期性变化，缝展度冬季增加夏季减小。

2.3.1 裂缝成因分析

2004年3月11日，设计院就李家峡水电站左岸“金三角”裂缝成因问题进行了现场踏勘分析，认为裂缝成因有两种可能性：一是1997年该部位锚索工程施工完后即浇筑2 m～3 m的贴坡砼，砼和岩体的粘接较差，随着时间的推移，卸荷引起砼表部开裂；二是该部位锚索工程施工完后，因锚索本身的徐变，侧向卸荷引起岩体开裂，且202#地下水长观孔的水位变幅不大，因此扬压力引起抬动的可能性不大。

2.3.2 裂缝处理

经过对该部位地质资料、监测资料、施工情况等分析，该裂缝不会造成对拱坝坝肩稳定安全的影响，但砼表面产生裂缝，可能渗入雨水，侵蚀砼内包岩体，加快裂缝的发展趋势。2004年10月，对左岸“金三角”2155（2156）m高程平台上裂缝、f20沟及其下游2158 m马道的贴坡砼面上裂缝进行了封闭处理。