云峰大壩左壩頭缺陷處理效果評價

王曉麗

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

1 概況

云峰水電站位于吉林省集安市青石鎮(zhèn)，在中朝界河鴨綠江中游，是干流上已開發(fā)的4座水電站中最上游的一級。水庫正常蓄水位318.75 m，電站裝機容量400.00 MW。云峰大壩為混凝土寬縫重力壩，最大壩高113.75 m，壩頂長828 m，壩頂高程321.75 m。

2006年5月，在上游面加固工程施工中發(fā)現(xiàn)左壩頭滲漏水嚴重，同年6月開始，云峰電廠對左壩頭地下觀測孔水位資料進行了整理分析，并組織進行了左壩頭地質(zhì)勘察，委托設(shè)計單位對左壩頭滲漏水成因進行分析，根據(jù)壩體抗滑穩(wěn)定、滲流穩(wěn)定分析結(jié)果擬定處理方案及措施，完成技施設(shè)計。該工程2008年4月初開工，10月基本完工。

2 設(shè)計情況

2.1 左壩頭滲水情況

2006年4月，云峰發(fā)電廠對大壩281廊道和壩腔滲水進行了全面檢查，其中，左岸3～8號壩段281廊道壩體排水孔滲水、5～6號縫、壩體下游面排水管以及2～24號壩段空腔頂部均存在滲水現(xiàn)象，在水庫水位低于280 m時，主要來源于壩頂施工積水及壩頂雨水，在庫水位高于腔頂（286.75 m）時，主要與庫水位有關(guān)，與左岸山體水關(guān)系不明顯。2號壩段（岸坡壩段）地質(zhì)勘探洞滲水主要與降雨有關(guān)，滲水來源于左岸山體水。

2.2 壩段壩體混凝土質(zhì)量檢測

為全面了解2號壩段混凝土質(zhì)量情況，在2號壩段壩頂布置5個孔位進行混凝土鉆孔取芯試驗，孔深要求從壩頂鉆至基巖以下2 m，取芯直徑110 mm。上述5個孔位的混凝土芯樣相對完整，取芯率較高，但基礎(chǔ)以下2 m范圍內(nèi)的巖石都比較破碎，壩基混凝土與巖石結(jié)合一般，由于施工擾動已經(jīng)分離，共鉆取21個混凝土強度試件。

試驗結(jié)果表明，2號壩段壩體混凝土試件軸心抗壓強度換算成標準抗壓強度后全部超過20 MPa，說明壩體混凝土質(zhì)量良好，但基巖與壩體混凝土膠結(jié)一般，壩基淺層巖石破碎，壩體水平施工縫存在貫通現(xiàn)象，壓水試驗時，孔間水串通，局部混凝土破碎。

2.3 左岸壩段的壩體滲水來源及原因分析

根據(jù)左岸壩段的壩體水平施工縫資料、地質(zhì)資料、固結(jié)灌漿和帷幕灌漿資料，左岸岸坡壩段的滲水范圍、滲水點位置、滲水量大小以及各個滲水點滲水量大小與庫水位和雨水的相對關(guān)系分析滲水來源及其成因如下：①河床壩段壩體水平施工縫滲水與庫水位關(guān)系比較密切，而2號壩段滲水與庫水位關(guān)系不大。②無論庫水位高低，2號壩段地質(zhì)勘探洞都有水流淌，大雨過后山體地下水位明顯抬高，勘探洞內(nèi)滲水量明顯增大。說明2號壩段地質(zhì)勘探洞滲水主要與降雨有關(guān)，且滲水來源于左岸山體地下水。③左壩頭滲水與基礎(chǔ)巖石破碎、施工期處理不徹底的復(fù)雜的地質(zhì)條件有關(guān)。④云峰大壩從壩頂開始，向下每3 m左右設(shè)置水平施工縫，2號壩段318.75～305.60 m高程設(shè)置施工縫共5條。鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)：水平施工縫處混凝土普遍膠結(jié)差，壓水試驗時，在跨越水平施工縫段混凝土透水率明顯較其他段位大。

2.4 左壩頭缺陷處理措施

左壩頭的缺陷處理措施：2號壩段壩基進行固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、壩體水平施工縫灌漿處理，壩基內(nèi)及左岸山體設(shè)置排水孔。

2.4.1 固結(jié)灌漿

云峰工程2號壩段位于左壩肩部位，基礎(chǔ)高差較大，壩體高度 0.2～31 m，上游坡 1∶0.2，下游坡1∶0.63，考慮到工程現(xiàn)狀及施工等各方面因素，確定壩基和壩體的固結(jié)灌漿范圍為壩軸線下游側(cè)的所有壩基及壩體范圍。

云峰大壩左岸基礎(chǔ)巖石相對破碎，而且壩基分布斷層較多，大壩建設(shè)期左壩頭不穩(wěn)定巖石和破碎巖石并沒有徹底挖除，根據(jù)不同類型灌漿孔的處理條件，并結(jié)合本工程的實際地質(zhì)情況，設(shè)計固結(jié)灌漿深度8 m，孔距2.5 m，梅花形布置。壩體固結(jié)灌漿孔位置與壩基固結(jié)灌漿孔位置相同（即壩基與壩體固結(jié)灌漿同時進行），灌漿深度與壩體對應(yīng)點高度相同。

2號壩段在以往的灌漿過程中，在沒有灌漿壓力的情況下，大量漿液流失。因此，本工程應(yīng)采用可控灌漿，通過現(xiàn)場試驗，選擇灌漿工藝達到理想的灌漿效果。

2.4.2 帷幕灌漿

灌漿帷幕的位置：云縫大壩資料顯示，原有帷幕線的走向和深度，2號壩段灌漿帷幕線的右端點應(yīng)該在壩軸線下游側(cè)3.0～3.5 m左右，走向與2號壩段壩頂現(xiàn)有防浪墻平行，即與壩軸線夾角42°；灌漿深度40 m左右。通過設(shè)計前期地質(zhì)勘察可知，2號壩段灌漿帷幕基本沒有形成，而且大壩運行多年以來，從3號壩開始段至右岸所有壩段都進行過帷幕補充灌漿工作，唯獨2號壩段始終沒有進行補灌。

為了更好的攔截左岸山體地下水，保證新設(shè)帷幕與其他壩段（3號壩段）帷幕良好連接，帷幕線呈“y”型布置，即2號壩段帷幕線位置布置在壩軸線下游側(cè)，距壩軸線2.50 m，并與壩軸線成40°夾角布置，該帷幕線延伸至山體坡腳處，與坡腳處帷幕線相交，其直線長度25 m，灌漿孔深40～60 m（從壩頂高程321.75 m起算），孔距1.5 m；左岸山體坡腳處設(shè)置一排長度42 m的灌漿帷幕，與現(xiàn)有坡腳擋墻平行布置，并保持1.50左右的距離，灌漿孔深40 m。帷幕線總長度67 m。

2.4.3 排 水

為降低壩基揚壓力、排除岸坡地下水對2,3號號等壩段的壩基和壩體滲水影響，設(shè)計采用如下幾種排水措施：①壩基排水孔；②坡腳排水溝；③岸坡排水孔。

壩基排水孔主要布置在基礎(chǔ)廊道的左端頭部位，向左岸山體放射延伸至坡腳帷幕線前1.50停止，其中豎向3排、水平向4排，共計12孔（其中1孔打在檢查洞位置，不能成孔），在廊道端頭部位孔距比較集中。為了使2號壩段壩基排水孔滲水有序排放，需在3號壩段基礎(chǔ)廊道左端頭及上游側(cè)設(shè)置排水溝，排水溝尺寸為30 cm×20 cm，右端頭與4號壩段281廊道排水溝連接。

坡腳排水溝：由于左岸山體雄厚，地下水位較高，經(jīng)常有山體水滲出后流向壩頂，為減少滲水其影響范圍，在山體坡腳處設(shè)置50 cm×50 cm的排水溝，排水溝從帷幕線交點開始向下游延伸至壩頂下游側(cè)2.0 m左右結(jié)束。排水溝應(yīng)采用預(yù)制混凝土蓋板覆蓋。

岸坡排水孔：壩頭增設(shè)帷幕灌漿后可能會使山體地下水位升高，為了降低山體地下水位，減小滲壓，設(shè)計在左壩頭15 m范圍內(nèi)壩頂高程以上山體部位設(shè)置三排孔距3.0 m，孔徑110 mm，孔深25 m的排水孔；在壩體下游側(cè)304.00～316.00 m高程范圍內(nèi)設(shè)置五排孔距3.0 m，孔徑110 mm，孔深25 m的排水孔。

3 灌漿與排水效果評價

3.1 2壩段水平施工縫灌漿效果

2號壩段水平水工縫灌漿質(zhì)量檢查手段主要是從壩頂向基礎(chǔ)部位鉆孔取芯，孔徑91 mm，共鉆取兩孔。其中一孔深度26 m，混凝土質(zhì)量較好，巖芯比較完整，315.91，312.42，305.60，302.20，299.20這5個高程的水平施工縫接縫質(zhì)量都很好，只有308.98 m接縫有黃色鈣化物，質(zhì)量稍差；另一孔深度17 m，混凝土質(zhì)量較好，巖芯比較完整，315.91，312.42，308.98，305.60m 計 4 個高程的水平施工縫接縫質(zhì)量較好。

但是從左壩頭繞壩滲流、壩體漏水量等方面看，灌漿與排水效果還不錯。

3.2 繞壩滲流觀測情況

從5個繞壩滲流孔的觀測數(shù)據(jù)看，位于帷幕灌漿及排水影響區(qū)域內(nèi)的地1孔和地8孔的水位在左壩頭施工結(jié)束后孔內(nèi)水位都明顯降低，說明帷幕防滲效果顯著，山體和壩體排水暢通，左壩頭帷幕灌漿和排水達到了預(yù)期的效果。

3.3 2號壩段漏水觀測情況

根據(jù)2號壩段近年的觀測數(shù)據(jù)分析，左壩頭加固后，2號壩段漏水量減少，漏水最大值也小于施工前漏水量。說明左壩頭壩基缺陷實施固結(jié)灌漿和帷幕灌漿處理效果顯著，達到了預(yù)期的設(shè)計目的，加固是成功的。

3.4 大壩下游面漏水檢查情況

大壩基礎(chǔ)廊道在3號壩段結(jié)束，即2壩段沒有廊道，左壩頭缺陷處理施工前，通過2號壩段壩體檢查洞流出的山體水直接排到3號壩段基礎(chǔ)廊道內(nèi)，致使3號壩段下游面經(jīng)常能看到滲水現(xiàn)象，2號壩段本身也存在滲水現(xiàn)象，如2005年汛后檢查2號壩段下游面有一處滲漏水，2007年9月，庫水位308.94 m時，3號壩段下游面301 m和303 m高程有漏水點。而左壩頭缺陷處理后，2009年11月，庫水位307 m時，再次檢查，2號壩段和3號壩段壩體下游面滲水現(xiàn)象全部消失。說明2號壩段缺陷處理后，水平施工縫固結(jié)灌漿發(fā)揮作用，防滲效果得到改善。

4 結(jié)語

固結(jié)灌漿改善了云峰大壩水平施工縫的膠結(jié)情況，提高了壩體基礎(chǔ)強度；帷幕灌漿的增設(shè)有效攔截了左岸山體地下水，降低壩基揚壓力；山體排水孔的設(shè)置使左岸地下水位線大幅度降低。固結(jié)、帷幕、排水3種措施的合理布設(shè)，使云峰大壩左壩頭的缺陷得到有效治理。