郭令娟，沈明波

（國(guó)電電力和禹水電開(kāi)發(fā)公司，遼寧 丹東118200）

1 工程概況

太平哨水電站位于遼寧省寬甸縣境內(nèi)渾江干流下游，是一座以發(fā)電為主的中型水電站，裝機(jī)容量為161.0 MW（4×40.25 MW），多年平均發(fā)電量4.3億kW·h。電站主要建筑物由攔河壩、引水隧洞、地面發(fā)電廠房、地面開(kāi)關(guān)站和副壩（備用溢洪道）等組成。

大壩為混凝土重力壩，屬2級(jí)建筑物，設(shè)計(jì)壩頂高程 196.0 m，正常高水位 191.5 m，壩頂全長(zhǎng)555.6 m，最大壩高 44.0 m，頂寬8.0 m，共 36 個(gè)壩段。在3～23號(hào)壩段設(shè)有20個(gè)開(kāi)敞式溢流口，堰頂高程181.5 m，孔口尺寸為12 m×10.5 m，屬日調(diào)節(jié)水庫(kù)。

工程于1976年10月開(kāi)工，1979年11月下閘蓄水，12月第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電。1982年1月工程全部竣工。

2 大壩運(yùn)行情況簡(jiǎn)述

大壩建成至今已經(jīng)運(yùn)行33 a，外部形態(tài)、表面質(zhì)量良好。觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，壩體水平位移溢流壩段變幅5.89～10.33 mm、擋水壩段變幅0.67～7.05 mm，各測(cè)點(diǎn)具有一致的變化規(guī)律，以年為周期，每年2月份位移向下游達(dá)到最大值，8月份向上游達(dá)到最小值。垂直位移各測(cè)點(diǎn)也具有一致的變化規(guī)律，隨氣溫呈周期性變化。每年1月底到2月初位移向下沉降達(dá)到最大值，7月底到8月初向上抬起達(dá)到最小值，溢流壩段變幅 4.5～7.51 mm，擋水壩段變幅3.23～6.89 mm。所有壩段水平位移與垂直位移都存在時(shí)效變形，但量值極小。因日調(diào)節(jié)水庫(kù)變幅多在1 m范圍內(nèi)，庫(kù)水位變化對(duì)滲漏水量變化影響較小，大壩最大滲漏水量主要是隨溫度的變化而變化。分析近10 a的觀測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，冬季滲漏水總量為300～440 L/min,氣溫越低滲漏水總量越大，夏季滲漏水總量?jī)H為冬季的10%左右。從壩體內(nèi)外觀測(cè)結(jié)果看，已經(jīng)運(yùn)行三十多年的太平哨電站大壩，目前整體性能和運(yùn)行狀況正常。

3 大壩運(yùn)行中遇到的主要問(wèn)題與處理情況

太平哨大壩修建于文革后期，當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和施工工藝對(duì)比如今是有差距的，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，壩體自身暴露的問(wèn)題也逐漸增多。本著發(fā)現(xiàn)異常、分析原由、解決問(wèn)題的原則，在33 a的時(shí)間里，先后對(duì)閘門(mén)自動(dòng)抬起、閘墩裂縫、壩基揚(yáng)壓力系數(shù)超限等問(wèn)題進(jìn)行了處理，都取得了良好效果，但在解決問(wèn)題的過(guò)程中也走過(guò)彎路，現(xiàn)將遇到的問(wèn)題和處理情況做一簡(jiǎn)述，為同類(lèi)大壩運(yùn)行提供借鑒。

3.1 上游冰蓋抬起閘門(mén)

大壩位于東北地區(qū)，冬季天氣十分寒冷，最低氣溫可達(dá)-38℃。每年12月下旬至來(lái)年4月上旬為庫(kù)面結(jié)冰期，冰層厚度1～1.5 m。由于設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí)未考慮冰荷載對(duì)閘門(mén)的推高作用，庫(kù)區(qū)結(jié)冰后曾多次出現(xiàn)部分閘門(mén)自動(dòng)抬起現(xiàn)象，并使閘墩荷載增加。閘門(mén)抬高最大10 cm左右,初期采用人工刨冰方式使閘門(mén)復(fù)位。為徹底解決這一問(wèn)題，2003年底，利用大壩原有的空壓供風(fēng)系統(tǒng)從27～3號(hào)壩段在人行棧橋上（距閘門(mén)上游側(cè)6.5 m），用直徑為100 mm的無(wú)縫鋼管鋪設(shè)通風(fēng)管路，然后按3 m的間距，在每孔閘門(mén)前引直徑為25 mm的橡膠管，插入水下2 m左右進(jìn)行冬季通風(fēng)破冰（春季收起）。空壓機(jī)裝置設(shè)定啟?？刂破鳎瑢?shí)現(xiàn)防冰設(shè)施自動(dòng)控制，保證了防冰質(zhì)量，也節(jié)約了廠用電。目前此系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行9 a，防冰效果很好，再未發(fā)生閘門(mén)自動(dòng)抬起現(xiàn)象。

3.2 壩基揚(yáng)壓力超限

大壩共設(shè)置81個(gè)基礎(chǔ)揚(yáng)壓力觀測(cè)孔，揚(yáng)壓力測(cè)值一般在每年1、2月份最大，7、8月份最小。大壩建成移交時(shí)就有7個(gè)壩段9個(gè)測(cè)點(diǎn)壩基揚(yáng)壓力系數(shù)超限。1990年大壩第一次定期檢查時(shí)就提出，大壩基礎(chǔ)揚(yáng)壓力有13個(gè)壩段存在超限的問(wèn)題。1994～1996年對(duì)大壩基礎(chǔ)揚(yáng)壓力超限的壩段進(jìn)行了帷幕灌漿。從灌漿資料看，基巖的耗灰量較?。ê驮髩问┕す酀{結(jié)果基本一致），灌漿效果不理想。跟蹤觀測(cè)結(jié)果顯示，在灌漿后的一年內(nèi)，超限壩段的揚(yáng)壓力值基本沒(méi)有改變，而后壩基揚(yáng)壓力超限的點(diǎn)仍在增加，到2010年最多時(shí)有16個(gè)壩段的26個(gè)測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力系數(shù)超限，其中P34-1測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力系數(shù)自2004年以來(lái)一直保持在0.96左右，21號(hào)壩段揚(yáng)壓力系數(shù)年變幅在0.80～0.22之間。壩基揚(yáng)壓力超限成為困擾大壩運(yùn)行的一個(gè)老大難問(wèn)題。

在總結(jié)灌漿效果不佳、壩基揚(yáng)壓力超限問(wèn)題解決無(wú)效的基礎(chǔ)上，做了新的嘗試。2010年8～9月期間對(duì)壩基排水孔進(jìn)行了掃孔和增設(shè)新排水孔工作。內(nèi)容包括對(duì)壩段縱向已有的164個(gè)壩基排水孔按原深度、角度進(jìn)行掃孔，掃孔后觀測(cè)結(jié)果顯示，各壩段揚(yáng)壓力系數(shù)均有所下降，但下降幅度不大，最大的P33-2孔下降0.14，揚(yáng)壓力系數(shù)最大的P34-1孔，由當(dāng)時(shí)的0.83降為0.79，由此可見(jiàn)，排水孔掃孔處理對(duì)解決揚(yáng)壓力超限問(wèn)題的效果不是很明顯。隨后又在壩基揚(yáng)壓力系數(shù)超限較多的5號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、12號(hào)、15號(hào)、17號(hào)、21號(hào)、23號(hào)、28號(hào)壩段增設(shè)了13個(gè)新的壩基排水孔，處理后揚(yáng)壓力超限的測(cè)點(diǎn)由21個(gè)減少到14個(gè)。掃孔前2010年7月21日測(cè)量壩基排水孔排水量合計(jì)30.11 L/min，處理后2010年10月1日壩基排水孔排水量合計(jì)33.27L/min，排水量變化不大。新增設(shè)排水孔附近的壩基揚(yáng)壓力系數(shù)下降幅度較大，如原來(lái)?yè)P(yáng)壓力系數(shù)超限的P5-2等7個(gè)孔位，揚(yáng)壓力系數(shù)都降到0.3以下，其中P17-1孔揚(yáng)壓力系數(shù)降幅最大，為0.51?？梢?jiàn)增設(shè)排水孔對(duì)解決壩基揚(yáng)壓力超限的問(wèn)題效果最明顯。

2011年11月底又繼續(xù)對(duì)壩基揚(yáng)壓力超限進(jìn)行處理，包括加打17個(gè)排水孔和加深6個(gè)超限壩段的排水孔，對(duì)15號(hào)、28號(hào)、34號(hào)壩段進(jìn)行帷幕灌漿。新排水孔布置在原有排水孔之間，并且避開(kāi)揚(yáng)壓力觀測(cè)孔。壩基帷幕灌漿孔也布置在原主帷幕灌漿中心線上，在原帷幕灌漿孔之間布孔，采用三序逐次加密的方法施工。28號(hào)壩段灌漿使用42.5普通硅酸鹽水泥；15號(hào)壩段開(kāi)始使用42.5普通硅酸鹽水泥，后使用52.5磨細(xì)水泥；34號(hào)壩段使用52.5磨細(xì)水泥。此次處理后，揚(yáng)壓力超限的測(cè)點(diǎn)由2010年的14個(gè)下降到8個(gè)。美中不足的是15號(hào)壩段的處理，2010年對(duì)該壩段增打了排水孔，施工結(jié)束后P15-1孔揚(yáng)壓力系數(shù)從0.53下降到0.24，但在2012年1月灌漿結(jié)束后，揚(yáng)壓力系數(shù)又增加到0.86，并且14號(hào)、16號(hào)壩段靠近15號(hào)壩段的揚(yáng)壓力測(cè)點(diǎn)測(cè)值也有輕微升高現(xiàn)象。分析原因，灌漿對(duì)已有排水孔產(chǎn)生不利作用，灌漿結(jié)束后排水孔沒(méi)有掃孔，使得排水不暢，引起周邊揚(yáng)壓力升高，后對(duì)15號(hào)壩段排水孔進(jìn)行掃孔，并且用52.5磨細(xì)水泥對(duì)揚(yáng)壓力超限點(diǎn)附近灌漿孔重新灌漿，處理后揚(yáng)壓系數(shù)下降到0.53。

經(jīng)過(guò)壩基排水孔掃孔、加打排水孔、帷幕灌漿三種方式對(duì)揚(yáng)壓力超限進(jìn)行處理，到2012年7月太平哨主壩揚(yáng)壓力系數(shù)超限點(diǎn)只有6個(gè)壩段8個(gè)測(cè)點(diǎn)，揚(yáng)壓力系數(shù)最大的點(diǎn)是P12-1，揚(yáng)壓力系數(shù)為0.7；P34-1孔揚(yáng)壓力系數(shù)下降到0.25，可以說(shuō)取得了一定效果。針對(duì)太平哨大壩壩基排水孔掃孔和加打排水孔兩種處理方式相比，新增排水孔對(duì)降低揚(yáng)壓力效果較好，帷幕灌漿也有一定效果。

3.3 大壩閘墩裂縫

2000年6月，現(xiàn)場(chǎng)檢查中發(fā)現(xiàn)13號(hào)、15號(hào)、18號(hào)、22號(hào)壩段閘墩兩側(cè)均有一條豎向裂縫，位置大部分在閘墩中間部位，為垂直裂縫。其中22號(hào)閘墩裂縫最為嚴(yán)重，裂縫從定滑輪組支座起至溢流面止，高程192.00～179.15 m，裂縫全長(zhǎng)12.85 m，在閘墩左右兩側(cè)面相對(duì)位置均可看到，但閘墩頂部未見(jiàn)到裂縫。裂縫形狀呈兩端窄、中間寬，最窄處裂縫寬度0.4 mm，最大寬度為2.6 mm。裂縫最大寬度的位置基本與牛腿處在同一高程。13號(hào)、15號(hào)、18號(hào)閘墩裂縫走向、位置和22號(hào)閘墩裂縫相同。

為了解裂縫的情況，委托科研單位對(duì)22號(hào)閘墩裂縫進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)。通過(guò)超聲波法和壓水試驗(yàn)法檢測(cè)，確認(rèn)22號(hào)閘墩裂縫為貫穿性裂縫。

采用HT1000型回彈儀對(duì)閘墩兩側(cè)裂縫附近30 cm范圍內(nèi)的混凝土進(jìn)行檢測(cè)?；炷翉?qiáng)度最低值為 33.0 MPa，其平均值達(dá)到 44.0 MPa，遠(yuǎn)高于原設(shè)計(jì)C20標(biāo)號(hào)。

混凝土碳化深度檢測(cè)采用酚酞酒精溶液，閘墩兩側(cè)裂縫附近混凝土碳化深度為3.0～4.4 cm，而鋼筋保護(hù)層混凝土厚度為7.0～10.0 cm。由此可知，混凝土的碳化未對(duì)鋼筋構(gòu)成危害。

在此基礎(chǔ)上，委托設(shè)計(jì)單位進(jìn)行了閘墩裂縫對(duì)壩體安全性影響分析。分析報(bào)告認(rèn)為，因大壩地處寒冷山區(qū)，壩前冰厚可達(dá)1.0～1.5 m，冬季由于冰壓力及弧門(mén)水推力聯(lián)合作用在閘墩兩側(cè)牛腿，使閘墩產(chǎn)生拉力，當(dāng)閘墩所受的拉應(yīng)力大于混凝土所能承受的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)造成混凝土開(kāi)裂。從設(shè)計(jì)配筋圖上可見(jiàn)，閘墩牛腿處的扇型受力鋼筋位于牛腿附近，并未穿過(guò)發(fā)生裂縫的部位，發(fā)生裂縫部位鋼筋布置得較少，豎向鋼筋為φ19間距40 cm，水平向鋼筋為φ12間距30 cm，不能有效控制裂縫的產(chǎn)生。

報(bào)告中指出，當(dāng)把閘墩視為以裂縫為界的前后兩部分，前部分承受水壓力，后部分承受閘門(mén)傳過(guò)來(lái)的推力時(shí)，有兩種工況閘墩下游側(cè)部分混凝土的主拉應(yīng)力已經(jīng)接近或超過(guò)混凝土的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度，閘墩承載力處于極限或超載狀態(tài)，已不滿足規(guī)范要求，建筑物已經(jīng)沒(méi)有安全儲(chǔ)備，隨時(shí)可能發(fā)生破壞。報(bào)告判定開(kāi)裂后的溢流壩閘墩是不安全的。

裂縫處理：科研單位對(duì)裂縫采用粘縫鋼板法進(jìn)行加固處理。首先在閘墩混凝土裂縫的兩側(cè)開(kāi)槽，槽寬約50～60 cm，槽深3～5 mm，然后將寬50 cm、厚3 mm的鋼板跨縫粘貼在表面處理后的混凝土上。粘貼選用高強(qiáng)Grout膠使鋼板與閘墩混凝土粘結(jié)在一起。每塊鋼板布有6個(gè)固定螺栓孔，以固定和控制粘結(jié)鋼板膠的厚度，鋼板外側(cè)布有灌漿孔和排氣軟管，利用SK-E改性環(huán)氧灌漿封閉裂縫并補(bǔ)強(qiáng)，使閘墩恢復(fù)了整體性和耐久性。

觀測(cè)結(jié)果表明，閘墩處理后閘門(mén)運(yùn)行正常，裂縫無(wú)異常變化。大壩定檢報(bào)告認(rèn)為：粘貼鋼板加固后的閘墩屬于組合結(jié)構(gòu)，可以聯(lián)合共同受力，限制裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展。2007年又發(fā)現(xiàn)17號(hào)、20號(hào)、21號(hào)壩段三個(gè)閘墩出現(xiàn)類(lèi)似裂縫。鑒于鋼板施工難度及易銹蝕的不足，2009年5月對(duì)上述裂縫采取了粘貼碳纖維布與灌漿加固閘墩裂縫的處理方案。主要方法是在裂縫的兩側(cè)打斜孔，利用SK-E改性環(huán)氧進(jìn)行內(nèi)部灌漿封閉裂縫，混凝土表面粘貼碳纖維布EXC-300補(bǔ)強(qiáng)加固，待粘貼的碳纖維布達(dá)到齡期有一定強(qiáng)度后，涂刷界面劑，再刮涂SK手刮聚脲。閘墩頂面刮涂SK手刮聚脲，閉合頂面裂縫，保護(hù)混凝土和內(nèi)部鋼筋。經(jīng)過(guò)3 a運(yùn)行、兩次洪水的考驗(yàn)，效果良好，處理部位周邊沒(méi)有出現(xiàn)新的裂縫，墩頂和裂縫周邊堵后，雨水不能滲入裂縫中，很好地保護(hù)了內(nèi)部混凝土和鋼筋。

太平哨大壩閘墩裂縫的產(chǎn)生雖有其偶然性，但由于冰壓力及弧門(mén)水推力聯(lián)合作用在閘墩兩側(cè)牛腿，閘墩產(chǎn)生拉力和配筋的不足使混凝土產(chǎn)生新裂縫，確應(yīng)引起有關(guān)單位注意。貼縫鋼板或粘貼碳纖維布加化灌處理裂縫的方法如今看是成功的，但還有待于時(shí)間與特殊工況的考驗(yàn)。

3.4 壩前裂縫

大壩壩體漏水量的特點(diǎn)是冬季氣溫降低漏水量增加，氣溫升高漏水量減少。水量的增加主要來(lái)自壩體上游混凝土中已有的各種縫隙，如施工縫、澆筑冷縫、連續(xù)蜂窩及混凝土裂縫。2002年以前，年最大漏水量為365 L/min，而2003年冬季測(cè)得最大漏水量為420 L/min，2005年冬季測(cè)得最大漏水量為444 L/min。近年在12號(hào)、14號(hào)、15號(hào)壩段觀測(cè)廊道與基礎(chǔ)灌漿廊道之間的壩體排水孔中聽(tīng)到流水聲音，排水孔下端出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。1999年和2003年初冬季節(jié)，對(duì)壩前混凝土進(jìn)行了水下電視攝像檢查，發(fā)現(xiàn)溢流壩段上游壩面混凝土裂隙較發(fā)育，高程在170～180 m，一般在176 m高程（施工縫）居多，裂隙95%以上為水平縫隙。

據(jù)了解，電站大壩修建時(shí)，由于采取了低溫季節(jié)澆筑混凝土、拌和時(shí)加冷水冰塊與冬季進(jìn)行噴涂珍珠巖等保溫措施，壩體混凝土中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)深層和貫穿裂縫，施工中對(duì)混凝土表面存在的蜂窩麻面等也進(jìn)行了嚴(yán)格的處理。但受當(dāng)時(shí)混凝土拌和設(shè)備影響，澆筑中產(chǎn)生混凝土冷縫的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，另外施工縫澆筑時(shí)砂漿鋪設(shè)不規(guī)范的現(xiàn)象也是存在的。由于混凝土施工冷縫的存在及施工縫的不規(guī)范作業(yè)，形成相對(duì)的混凝土抗拉薄弱面，當(dāng)冬季氣候寒冷時(shí)，在溫度應(yīng)力的作用下，混凝土中冷縫或施工縫不斷被拉開(kāi)，形成裂隙并逐漸延伸至排水管形成滲漏通道，致使壩體滲漏量加大，給大壩的排水和運(yùn)行都帶來(lái)較大的影響。

2006年，委托有關(guān)單位對(duì)18號(hào)壩段的壩前裂縫進(jìn)行工藝試驗(yàn)性處理。檢查發(fā)現(xiàn)18號(hào)壩段范圍內(nèi)共有4條明顯水平裂縫，縫寬在5～15 mm之間，裂縫集中分布在174.6～176 m高程間。施工中潛水員先將裂縫兩側(cè)混凝土表面處理干凈，沿裂縫切割梯型槽，在槽壁上涂一層水下粘合劑，再用GBW柔性防滲材料填充進(jìn)梯型槽底，隨即用在水上成型的快速封堵材料SXM回填梯型槽,待SXM固化后在裂縫兩側(cè)壩面涂刷HK-963粘合劑，同時(shí)水上將HK-963粘接劑均勻涂刷在三元乙丙復(fù)合GB柔性止水板上。HK-963粘接劑固化前，水下粘貼好三元乙丙復(fù)合GB柔性止水板，GB柔性止水板周邊用不銹鋼壓條固定，然后對(duì)GB柔性止水板與壩面結(jié)合邊緣涂刷HK-963進(jìn)行周邊封閉。為了封堵裂縫漏水，同時(shí)便于今后分析試驗(yàn)成果，柔性防滲槽處理后對(duì)裂縫兩端打斜孔進(jìn)行化學(xué)灌漿，防止漏水通過(guò)裂縫端部發(fā)生繞滲。施工工藝見(jiàn)圖1。

圖1 18號(hào)壩段防滲處理工藝圖Fig.1 Seepage prevention treatment of the 18#dam block

從18號(hào)壩段漏水量測(cè)量統(tǒng)計(jì)表（見(jiàn)表1）可以看出，防滲處理初期效果顯著，漏水量明顯減少，但是運(yùn)行多年后，漏水量又逐年增大。分析原因有三：一是縫隙處理在長(zhǎng)度上未做到位，縫寬度小不等于不滲水，所以在處理完后還繼續(xù)有水滲出；二是裂縫處理施工是在11月份進(jìn)行的，裂縫寬度未達(dá)到最大，安裝在該裂縫上的測(cè)縫計(jì)數(shù)據(jù)顯示，裂縫年變幅為0.63 mm，故在1、2月份縫開(kāi)裂最大時(shí)滲水增加；三是幾年的溫度周期性變化，柔性止水有老化的可能，止水板及填充材料和壩體之間有可能存在張開(kāi)的部位，所以滲漏量開(kāi)始逐漸增加。但總體講，運(yùn)行5 a后漏水量還是比處理前小，而且裂縫未見(jiàn)增大跡象。

表1 裂縫封堵前后漏水量統(tǒng)計(jì)表（L/min）Table 1 :Seepage amount before and after the seal of crack

3.5 大壩伸縮縫漏水

大壩建成移交后，發(fā)現(xiàn)0-7.5 m樁號(hào)處伸縮縫有漏水現(xiàn)象，漏水從11月份開(kāi)始，到第二年的4月份結(jié)束，冬季廊道內(nèi)地面有結(jié)冰現(xiàn)象。2001年12月底對(duì)此處進(jìn)行了化學(xué)灌漿，化灌當(dāng)天滲漏水全無(wú)，效果很好。

2009年,在大壩觀測(cè)廊道內(nèi)發(fā)現(xiàn)20號(hào)與21號(hào)壩段伸縮縫處漏水，漏水量也是冬季大、夏季小。另外在大壩下游面還發(fā)現(xiàn)2號(hào)與3號(hào)壩段壩后伸縮縫冬季有結(jié)冰現(xiàn)象。初步分析是大壩運(yùn)行多年，止水帶老化損壞，出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。2011年10月底，在20號(hào)與21號(hào)壩段伸縮縫處，181.50 m溢流面高程，軸下1.85 m的兩道止水中間騎縫鉆孔，孔徑130 mm，孔深23.15 m，在2號(hào)與3號(hào)壩段伸縮縫基本相同位置也進(jìn)行鉆孔，做了化學(xué)灌漿處理，灌漿結(jié)束時(shí)觀察，基礎(chǔ)廊道內(nèi)均出現(xiàn)濃漿，應(yīng)該說(shuō)整段伸縮縫已被漿液封閉并形成止水效果。但在深冬季節(jié)，20號(hào)與21號(hào)壩段伸縮縫漏水量并未減少，反而有少量增加。分析20號(hào)與21號(hào)壩段伸縮縫漏水并非單純止水老化失效，可能還與壩前存在水平縫隙有關(guān)。另外10月底進(jìn)行化學(xué)灌漿時(shí)壩段伸縮縫還未完全張開(kāi)，故沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。2號(hào)與3號(hào)壩段伸縮縫化灌后取得一定效果。壩體間伸縮縫漏水的處理應(yīng)在深入分析原因后進(jìn)行。

3.6 溢流面混凝土損壞問(wèn)題

2001年大壩定檢時(shí)曾發(fā)現(xiàn)個(gè)別壩段溢流面在中間分縫處存在混凝土剝離現(xiàn)象，后期日常檢查發(fā)現(xiàn)混凝土剝離有擴(kuò)大的趨勢(shì)。2009年5月，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)檢查發(fā)現(xiàn)溢流壩段伸縮縫混凝土均存在剝蝕及滲漏情況，伸縮縫兩側(cè)混凝土受凍融及沖蝕影響，剝離破壞比較嚴(yán)重，表面局部滲漏也較嚴(yán)重，另外，溢流面混凝土凍融剝蝕現(xiàn)象也較嚴(yán)重，特別是原混凝土澆筑中不密實(shí)的地方反應(yīng)最明顯，同時(shí)還存在水平裂縫且有鈣質(zhì)物析出。針對(duì)上述問(wèn)題，同年9月對(duì)有問(wèn)題的溢流面進(jìn)行系統(tǒng)處理。主要處理方案如下：（1）溢流壩面伸縮縫處理：伸縮縫充填材料進(jìn)行更換，伸縮縫上部進(jìn)行化學(xué)灌漿，并進(jìn)行表面封閉。伸縮縫表面采用SK手刮聚脲封閉的方案處理。（2）溢流壩面裂縫處理：先對(duì)裂縫進(jìn)行化學(xué)灌漿,之后表面采用SK手刮聚脲封閉的方法處理。（3）混凝土剝蝕面處理：對(duì)于小于2 cm深的剝蝕坑，鑿除松動(dòng)的混凝土，用改性環(huán)氧砂漿進(jìn)行置換；對(duì)大于2 cm深、小于5 cm厚的剝蝕混凝土的處理，鑿除松動(dòng)的混凝土，用聚合物砂漿（聚合物砂漿是通過(guò)向水泥砂漿摻加聚合物乳膠改性而制成的一類(lèi)有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料）進(jìn)行置換（使用界面劑，保證新老混凝土粘接牢固）；對(duì)大于5 cm厚的剝蝕混凝土的處理，鑿除松動(dòng)的混凝土，用聚合物混凝土進(jìn)行置換（進(jìn)行插筋、使用界面劑，保證新老混凝土粘接牢固）。為了使修補(bǔ)面成為結(jié)構(gòu)整體，提高溢洪道溢流面的抗沖磨和抗老化性能，在溢流面表面刮涂SK手刮聚脲抗沖磨防護(hù)層。此次處理效果很好，溢流面現(xiàn)今運(yùn)行正常。

3.7 大壩下游沖坑

大壩溢流為高孔泄洪，挑面流消能方式。自1979年運(yùn)行以來(lái)，共有17個(gè)泄洪年，其中最大泄洪年為1995年，其最大泄洪量為7 380 m3/s，其次是2010年。為檢查泄洪對(duì)壩下游的沖刷情況，在1996年、2000年等年度先后五次對(duì)壩后沖刷情況進(jìn)行測(cè)量。從測(cè)量的資料可知，泄洪時(shí)挑流主要消能位置是距壩趾35～50 m處，一般沖刷深度為2～4 m。從測(cè)量結(jié)果綜合分析，沖坑最大深度位于13～15號(hào)溢流孔附近，距壩趾40～60 m處，沖刷坑2010年最大達(dá)到10.48 m，實(shí)際高程為150.52 m，深度有緩慢增大趨勢(shì)。據(jù)原設(shè)計(jì)推算，在設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期100年泄流時(shí)，下游沖坑最深點(diǎn)高程為152.40 m，在校核洪水重現(xiàn)期1 000年泄流時(shí)，下游沖坑最深點(diǎn)高程為151.80 m。到目前為止，太平哨大壩泄流僅相當(dāng)重現(xiàn)期20年洪水標(biāo)準(zhǔn)，但沖刷坑卻已超出設(shè)計(jì)推算，其中壩段泄流次數(shù)的合理安排、壩后地質(zhì)條件影響等問(wèn)題，都應(yīng)引起注意。

3.8 反弧段排水問(wèn)題

大壩溢流壩段下游挑流鼻坎反弧段排水管設(shè)計(jì)時(shí)采取的是垂直孔與水平排水管以近90°的拐角連接方式，容易被雜物堵塞且很難疏通，由于長(zhǎng)年積水的存在，加劇了對(duì)混凝土的凍融破壞。

3.9 大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施運(yùn)行情況

電站在建壩初期布設(shè)了較完善的觀測(cè)系統(tǒng)，1982年工程竣工前后，大部分儀器轉(zhuǎn)入運(yùn)行期長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。此后，內(nèi)部觀測(cè)儀器陸續(xù)失效，到2006年底，內(nèi)部觀測(cè)儀器成活率只有39%，因大壩內(nèi)部變形基本穩(wěn)定且已取得規(guī)律性數(shù)據(jù)，后決定停止內(nèi)觀項(xiàng)目。目前正常觀測(cè)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要為壩體水平位移、垂直位移、壩體撓度、三向測(cè)縫、壩基傾斜、壩基揚(yáng)壓力、壩體和壩基漏水量、氣溫、水位等。這其中運(yùn)行最穩(wěn)定的是真空激光準(zhǔn)直觀測(cè)系統(tǒng)，可以同時(shí)測(cè)量壩體垂直位移和水平位移，數(shù)據(jù)精度高，測(cè)量速度快，可自動(dòng)測(cè)量，也可遠(yuǎn)程操作，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，不足之處就是一次性投入大，系統(tǒng)布設(shè)要求精度高。引張線觀測(cè)系統(tǒng)因觀測(cè)精度下降于2004年拆除，改為真空激光準(zhǔn)直觀測(cè)系統(tǒng)。視準(zhǔn)線觀測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定，但觀測(cè)精度沒(méi)有激光準(zhǔn)直高，測(cè)量環(huán)境差，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)。2008年11月測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn)壩頂沉陷觀測(cè)系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)異常，經(jīng)分析，測(cè)點(diǎn)可能是凍脹破壞，于2009年重新埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，處理時(shí)發(fā)現(xiàn)原水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)已經(jīng)與壩體混凝土脫開(kāi)。重新安裝后測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定，能反映壩體的垂直位移變化，但該系統(tǒng)測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，室外觀測(cè)經(jīng)常受天氣限制，觀測(cè)精度也沒(méi)有激光系統(tǒng)高。2010年5月增加了繞壩滲流觀測(cè)系統(tǒng)，補(bǔ)齊了大壩的觀測(cè)項(xiàng)目。如今大壩的觀測(cè)系統(tǒng)可以真實(shí)、準(zhǔn)確反映壩體的變形情況，整體運(yùn)行穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

太平哨電站大壩發(fā)電運(yùn)行30 a有余，安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映，壩體的各類(lèi)變形均在安全范圍內(nèi)；大壩外觀出現(xiàn)的問(wèn)題也陸續(xù)進(jìn)行了處理；歷經(jīng)三次定期檢查，結(jié)論均將大壩評(píng)定為正常壩；在大壩揚(yáng)壓力、壩體滲漏水及后期出現(xiàn)的混凝土裂縫等問(wèn)題處理過(guò)程中，取得了一定成效，但有些問(wèn)題，例如降低壩基揚(yáng)壓力采取何種方式最好、水下與閘墩裂縫處理長(zhǎng)期效果、泄洪安排與下游沖刷、壩體伸縮縫滲水處理等都需要今后繼續(xù)觀察、對(duì)比。另外，壩基揚(yáng)壓力30多年一直超限的不利影響、弱透水地基采用何種方式灌漿為好等深層次問(wèn)題，也應(yīng)繼續(xù)給予關(guān)注。