馬頸坳水電站水毀后大壩質量分析及恢復重建

張 宏

(黔東南州水利水電工程質量與安全監督管理辦公室，貴州 凱里556000)

1 工程概況

馬頸坳水電站位于排調河的中下游，丹寨縣揚武鄉爭光村的馬頸坳河段，地理位置E107°9'12″，N26°09'，電站距揚武鄉29 km，距丹寨縣城關38 km，是排調河水電規劃的第四級水電站。馬頸坳水電站主壩及引水發電系統基本完工，但主壩沖沙底孔啟閉設施還沒有安裝好，且副壩(潰決口)還未修建的情況下下閘蓄水發電。2007年7月26日遇特大洪水，在底孔無法打開的情況下，原副壩的埡口處被洪水翻越并沖潰決單薄山體，形成潰口長約120 m，30～40 m深，廠房發電機層被洪水沖走，造成電站嚴重水毀。馬頸坳水電站庫區單薄埡口潰決事故發生后，給下游人民群眾生命財產造成重大損失，該工程的恢復重建是十分必要和迫切的。

2 拱壩壩體質量評價及加強措施

2.1 拱壩壩基及壩肩巖體質量特征及加強措施

結合原各階段勘察及驗收情況，根據本次復核的資料，拱壩壩基及壩肩巖體質量如下。壩基雖經固結灌漿及帷幕灌漿，但從鉆孔孔壁電視看，孔內未見水泥結石及結石量少，以采取出來的巖芯基本未見水泥結石，但其透水率皆較小。分析認為，原灌漿施工過程中，局部施工質量較差。應對灌漿進行加強或補充。

2.2 拱壩抗滑穩定性分析及加強措施

2.2.1 左壩肩滑移模式分析

壩址左岸地形較為陡峻，坡度40 ～53°，左壩肩下游70 m處為1#沖溝，沖溝略向南西向凹進，1#沖溝順F4 斷層發育，據SJ1、SJ2 及zk9 孔揭露，覆蓋層厚2.1 ～3.5 m，強風化厚15 m，從E－E'、F－F'剖面分析，在高程430 m以上抗力巖體稍顯單薄，430 m高程以下抗力巖體未受沖溝影響，故分析，1#沖溝對左拱肩抗滑穩定影響小。

2.2.2 右壩肩滑移模式分析

壩址右岸地形較為陡峻，坡度大于45° ～75°，覆蓋層厚0 ～5 m，下部基巖多出露，抗力巖體巖性為Pt3p1－2中厚至厚層砂質板巖，強風化厚度基巖面以下8.0 ～12.0 m，巖層傾上游稍偏右岸，傾角45° ～55°，對拱壩肩穩定有利。

2.2.3 加強措施

根據壩址地形地質條件，大壩建基面嵌深情況、壩基和拱座下游抗力巖體質量特征分析，為了提高壩基肩抗滑穩定性，處理措施如下:①原施工過程中的固結灌漿及帷幕灌漿局部段施工質量稍差，為提高壩基巖體完整性，增強建基面巖體的強度，須對壩基進行加強或補充固結灌漿處理;②大壩河床段建基面嵌深淺，須對下游深坑作回填加固處理;③大壩地基和壩肩存在裂隙性繞滲，為減小強風化帶的滲透穩定問題，須對壩基肩進行防滲帷幕灌漿處理;④建立大壩不均勻沉降變形觀測網，同時監測抗力巖體滲透變形［1］。

2.3 壩肩邊坡穩定性分析與加強措施

2.3.1 壩肩邊坡穩定性分析

左右壩肩山體坡高地形陡峻，坡度多＞40°，覆蓋層多呈松散狀，強風化帶內巖體破碎松散，左壩肩為覆蓋層、全風化帶邊坡;右岸為強風化帶巖體順外傾裂隙，裂隙交線滑塌;左右壩肩邊坡穩定性較差，上述邊坡規模大，且距離壩址較近，邊坡堆積物向壩前匯集，對大壩安全構成一定的影響，必須進行邊坡處理。

2.3.2 加強措施

建議對邊坡上部作削坡減載處理，按1∶1坡率削坡;下部清除表面松散體及楔形體;對削坡后的邊坡作掛網噴素混凝土封閉處理;同時對邊坡設置排水系統。

2.4 大壩滲漏及防滲加強措施

2.4.1 大壩滲漏分析

1)大壩左拱肩下游100 m為1#沖溝，沖溝切割較深，經鉆探、物探以及坑槽探調查，左岸巖體風化嚴重，風化深8.0 ～13.0 m;大壩右岸為與河流大致平行的山脊地形;經鉆探、物探以及坑槽探調查，右岸巖體風化較為嚴重，風化深8.0 ～12.0 m。

2)據聲波測試及孔壁電視資料，因局部開挖深度不夠，建基面巖體左肩428.5 m以上處于強風化下部，其它位處于弱風化上、下帶;及其爆破裂隙的影響;壩基巖體上部裂隙較發育，裂隙有張開現象，強風化底部風化蝕變明顯，部分充填鐵錳質物質，建基面一帶巖體完整性較差至較完整。另據抗力巖體zk6 ～zk11 鉆孔資料，強風化巖體多呈散體－碎裂狀結構，裂隙極為發育，巖體破碎，不能作壓水試驗，只能作注水試驗，透水性強;弱風化巖體裂隙多閉合，連通率約50% ～70%，壓水試驗透水率在3 ～15 Lu較常見。

3)地下水埋深受斷層破碎帶、地形、巖體風化影響較大，據表2.4－1 統計，左、右岸地下水位均高于河床水位，但低于正常蓄水位;局部地段受斷層影響地下水埋深較深，如zk6 鉆孔，埋深達40m。

4)從本次鉆孔孔壁電視成像及巖芯皆未見水泥石或水泥結石較少，但壓水試驗透水率較小，說明原帷幕灌漿局部施工質量稍差。需要補充或加強。

2.4.2 防滲加強措施

本階段防滲主要考慮壩基(肩)裂隙性繞滲，由于原帷幕灌漿局部施工質量稍差，建議加強或補充帷幕灌漿處理。根據壩址地形、地質條件，防滲意見如下:

1)防滲帷幕線走向:左壩肩—大壩(左拱肩、溢洪段、右拱肩)—右壩肩。

2)防滲帷幕布置依據:壩址地質結構、巖體風化、巖體透水性、地下水位等。

3)防滲帷幕邊界的確定:該工程抬高水頭43 m，壩高57.9 m，為中型壩，防滲標準為≤3 Lu;防滲下限按進入相對隔水層3 m考慮。

4)建議帷幕線設置為單排孔，孔距為3 m。

3 潰決口溢流道恢復重建

3.1 基礎開挖

基礎開挖包括左右兩岸擋水部分肩部土石方開挖、基礎土石方開挖、截、排水溝開挖，開挖邊坡臨時支護等。肩部開挖采用自上而下梯段爆破開挖，先岸坡后河床進行，并及時進行防護處理。開挖施工程序與施工導流程序相協調，在導流建筑物形成之前，進行河面以上的兩岸坡肩部開挖，導流后開挖下部基礎。

各梯段開挖施工程序為:場地清理→測量放線→鉆孔、爆破→出碴→坡面清理與修整→坡面驗收→邊坡支護及驗收→下一循環作業或完工。設計邊坡開挖前，做好開挖線外的場地和危石清理、削坡、加固和相應高程地表截、排水工作。

3.2 基礎處理

對壩基斷層破碎帶作風鉆鉆孔人工爆破開挖回填處理。固結灌漿應在基礎開挖后，先澆筑2 m厚的混凝土作為壓重，待混凝土強度達到設計值的50%再進行，灌漿孔布置和灌漿壓力按水工設計要求進行。帷幕灌漿應在趾板施工完成后開始，攔河壩蓄水以前完成。根據施工進度安排，施工按三序次進行。帷幕灌漿造孔采用SGZ—I 型回旋地質鉆機配備硬質合金鉆頭進行，鉆孔按三序進行施工。

灌漿采用卡栓塞、孔內循環、自下而上分段灌漿方法進行灌漿施工。灌漿結束后，采用濃漿替換孔內稀漿，當加漿管排出濃漿后，閉漿封孔，用高標號的水泥砂漿回填密實并抹平。

3.3 主體建筑物施工

由于第一個枯水期混凝土施工時段短，第一個枯水期不能將整個建筑物澆筑到攔洪渡汛高程，同時混凝土在高溫季節施工質量難以保證。因此，結合溫控和施工渡汛要求，在第一個汛期不安排壩體混凝土澆筑，采用壩身過流的方式渡汛。第一個枯水期主要完成右岸部分的混凝土澆筑，第二個枯水期完成左岸部分的混凝土澆筑。

3.3.1 入倉方式的選定

根據本工程的實際情況，選取了自卸汽車直接入倉解決溢洪道431.0 m高程以下及溢洪道右岸擋水段431.0 m以上混凝土及石料的入倉施工，入倉通道為基坑墊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，左岸擋水部分頂部混凝土澆筑，無法直接利用汽車或溜槽入倉，經過對纜機和門機的比較后，考慮到纜機成本較高，同時左岸擋水部分頂部澆筑倉面＜1 000 m2，小時入倉強度＜50 m3/h，因此考慮在基坑內靠左岸布置一臺高架門機作為大壩施工輔助設備。

經分析比較后，本工程溢洪道澆筑施工選用了自卸汽車+高架門機聯合入倉的方案，另外輔以履帶吊罐入倉和混凝土泵送入倉的方式。

3.3.2 上壩石料

毛石由指定料場開采，上壩毛石塊重應＞25 kg，中部厚≥15 cm，＜25 kg重量的片石可適當上壩，用于塞縫，用量不應超過砌體重量的10%，依據設計情況，上壩(可用)毛石料的物理力學參數要求如下表1。

根據上壩層面影響，毛石上壩前應適當解小，并清理巖石層面的鐵錳銹面、光滑面應打毛處理，并用高壓水槍沖洗干凈。

表1 上壩毛石料場物理力學性質標準要求

3.3.3 混凝土平倉及及振搗

大壩墊層為1.0 m厚的混凝土，最大縱向(順河床)長度為20.81 m，大壩墊層按不設橫縫設計，依據大壩墊層特點，混凝土采用通倉條帶式鋪筑。混凝土攤鋪厚度30 ～40 cm。平倉時按條帶臺階式薄層攤鋪，條帶方向平行于壩軸線，混凝土平倉采用人工平倉，插入式振搗器振搗。

溢流面混凝土施工:先在下層混凝土的階梯形表面預埋拉筋和鋼筋柱，作為溢流面模板的固定支撐;同時按溢流面的輪廓線裝好行桁架，再安裝好模板。澆筑混凝土后，待強度達到1－2.5 kgf/cm2時將模板拆除，然后進行抹面。

3.3.4 施工縫及結構縫處理

大壩施工時，對于連續上升的層間縫面，層間間隔不超過初凝時間不作處理;埋石混凝土層面上升超過終凝期時，需采用GVHJ—50B 型沖毛機進行總沖毛，沖洗干凈，并充分濕潤后，再澆筑上層混凝土，防滲墻、門井、溢流壩面施工上升超過終凝期時亦應清除表面混凝土水泥漿薄膜和松弱層并打毛沖洗干凈，鋪一層2 ～3 cm的水泥砂漿后，再進行上層混凝土澆筑。

溢洪道連續上升形成的縱向伸縮縫亦按上述方法處理。溢洪道的結構縫表面應按設計要求進行，為使縫面平整緊直，結構縫表面進行立木模，木模永久設置于縫內。

3.3.5 溢洪道澆筑質量控制措施

溢洪道澆筑質量控制主要為冬夏季和雨天施工控制。當最低氣溫在0 ℃～5 ℃時，澆筑作業應注意表面保護，如加蓋塑料薄膜、熱水(40° ～50°)拌和膠結材料(沙漿)等措施;最低氣溫在0 ℃以下時，停止澆筑;在養護期內埋石體的外露表面，采取蓋塑料薄膜等方法的保溫措施。當氣溫超過30 ℃時，重要結構體的澆筑應停止作業，加強養護期內澆筑體表面的強度，如加草袋等物遮蓋，以防日曬。

雨天施工時，適當減少水灰比，及時排除倉內積水，搞好表面保護，如加蓋塑料薄膜等;若無防雨棚的倉面，遇大雨暴雨施工時應立即停止施工，要蓋保護表面，雨后應先排除積水，并及時處理雨水沖刷的部位，如表面混凝土尚初凝，應加鋪混凝土繼續澆筑，否則應按工作縫處理。

4 結 語

綜上所述，為了水庫今后的正常安全運行，丹寨縣馬頸坳水電站必須在水庫現有潰缺口處增設溢流壩進行溢流泄洪降低庫水位，原主拱壩堰頂不兼作泄洪溢流;建議大壩監測與庫區潰缺口的新建大壩結合一起進行監測，使該電站發揮效益，為地方社會經濟發展提供能源支持。

［1］焦成德. 水利災后重建工作存在的問題與應對措施探討［J］. 科技資訊，2012(13):16－17.