均質(zhì)土壩滲水分析及防滲處理研究

崔學(xué)坤

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310004）

均質(zhì)土壩滲水分析及防滲處理研究

崔學(xué)坤

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310004）

土石壩作為一種可以就地取材，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，安全可靠的壩型，在壩工建設(shè)中得到了最為廣泛的應(yīng)用。由于抽水蓄能電站的運(yùn)行特點(diǎn)，上、下水庫(kù)水位日間變幅較大，如果均質(zhì)土壩出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，隨著時(shí)間推移將會(huì)發(fā)生管涌破壞，影響大壩的滲透穩(wěn)定，導(dǎo)致大壩的滲漏破壞，因此必須對(duì)均質(zhì)土壩進(jìn)行滲水分析并及時(shí)進(jìn)行防滲處理，以確保大壩安全運(yùn)行。

均質(zhì)土壩；抽水蓄能電站；滲水；管涌；防滲處理

0　工程概況

抽水蓄能電站樞紐一般由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房、中控樓等組成。由于抽水蓄能電站的運(yùn)行特點(diǎn)，上、下水庫(kù)水位日間變幅較大，對(duì)上、下水庫(kù)大壩影響較大。

土石壩作為一種可以就地取材，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，安全可靠的壩型，在壩工建設(shè)中得到了最為廣泛的應(yīng)用。某抽水蓄能電站上水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，是利用已建的大壩經(jīng)加固處理后投入運(yùn)行。原均質(zhì)土壩工程于1958年開(kāi)始興建，至1960年大壩筑至25m后開(kāi)始使用，隨著引水面積的增加，為了提高效益，原均質(zhì)土壩先后經(jīng)過(guò)兩次加高，壩頂高程達(dá)到400.43m。

2009年8月，“莫拉克”臺(tái)風(fēng)過(guò)后，巡檢人員在巡視檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)上庫(kù)大壩右岸壩肩下游面附近EL388m壩坡有滲水現(xiàn)象，水質(zhì)清澈，伴有少量的沙粒。

1　上水庫(kù)大壩滲流監(jiān)測(cè)分析

1.1壩體浸潤(rùn)線

為了監(jiān)測(cè)上庫(kù)大壩上的浸潤(rùn)線變化情況，布置了兩個(gè)觀測(cè)斷面壩0+080.00 m（4只孔SUP1～SUP4）和壩0+120.00m（5只孔SUP5～SUP9）。上庫(kù)壩體測(cè)壓管水位過(guò)程線見(jiàn)圖1，從上庫(kù)壩體測(cè)壓管水位過(guò)程線可知，SUP1、SUP2、SUP3、SUP6、SUP7常年處于有水狀態(tài)，SUP4、SUP8處于有水與無(wú)水交替的狀態(tài)；越靠近下游，壩體內(nèi)水位越低；壩體測(cè)壓管水位受溫度及降雨量影響較??；各測(cè)壓管水位無(wú)明顯趨勢(shì)性變化，過(guò)程線較為平穩(wěn)。在上水庫(kù)蓄水時(shí)，靠近上游側(cè)的測(cè)壓管水位隨上庫(kù)水位上升而略有增大。目前壩體浸潤(rùn)線比較穩(wěn)定且較低，最高浸潤(rùn)線測(cè)壓管水位為壩0+053 m靠近上游側(cè)位置的SUP6=379.2m。

1.2壩基滲壓

上庫(kù)壩基測(cè)壓管共有5個(gè)，分布在大壩壩頂。上庫(kù)壩基滲壓力比較穩(wěn)定，目前上庫(kù)壩基最大滲壓力為10.2m（即孔內(nèi)水位為375.61m）。

1.3巖體地下水位

上庫(kù)在溢洪道兩側(cè)各設(shè)1個(gè)地下水位孔。目前地下水位維持在390～393m，遠(yuǎn)低于上庫(kù)正常蓄水位396.21m。

1.4壩體滲漏量

壩體滲漏量采用設(shè)置于上庫(kù)大壩下游壩后的量水堰（1個(gè)）進(jìn)行觀測(cè)，大壩滲漏量比較穩(wěn)定，與上庫(kù)水位存在一定的關(guān)系，同時(shí)受壩區(qū)降雨量影響較明顯，無(wú)明顯年周期性變化，受溫度影響較?。ㄒ?jiàn)圖2）。目前上庫(kù)大壩最大滲漏量為1.95 l/s。

2　上水庫(kù)大壩滲水原因分析

2.1新增測(cè)壓管布置

為了展開(kāi)上庫(kù)大壩滲水分析及防滲處理研究，新增了5個(gè)測(cè)壓管，在原測(cè)壓管SUP7和SUP8左側(cè)2m處設(shè)置2個(gè)測(cè)壓管SUPZ1和SUPZ2，滲水點(diǎn)正上方壩頂處設(shè)置1個(gè)測(cè)壓管YUPZ3，右岸壩肩處設(shè)置2個(gè)繞壩滲流測(cè)壓管YUPZ1和YUPZ2。

2.2新增測(cè)壓管數(shù)據(jù)分析

由圖3、4可知：測(cè)壓管YUPZ3水位受上庫(kù)水位影響較大，上午上庫(kù)處于高水位運(yùn)行，測(cè)壓管內(nèi)水位較高，隨著電站發(fā)電，上庫(kù)水位降落，測(cè)壓管內(nèi)水位降低，與上庫(kù)水位漲落關(guān)聯(lián)性較好，說(shuō)明測(cè)壓管YUPZ3位置處滲透性明顯。

測(cè)壓管YUPZ1水位與上庫(kù)水位漲落關(guān)聯(lián)性較好，上庫(kù)水位日間變幅在6.0～6.7m時(shí)，YUPZ1管內(nèi)水位變幅在3.2～3.7 m，YUPZ2管內(nèi)水位變幅在0.1～0.2m，說(shuō)明測(cè)壓管YUPZ1右岸壩肩處滲透性明顯。

2.3小結(jié)

由于上庫(kù)大壩新增測(cè)壓管YUPZ1、YUPZ3水位受上庫(kù)水位影響較明顯，管內(nèi)水位與上庫(kù)水位漲落關(guān)聯(lián)性較好，可初步判斷上庫(kù)大壩右岸壩肩存在繞滲，右岸壩段存在壩基滲漏的可能性。結(jié)合右岸壩后滲水點(diǎn)護(hù)坡現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖的情況，以及對(duì)測(cè)壓管YUPZ1、YUPZ3進(jìn)行簡(jiǎn)易示蹤試驗(yàn)，進(jìn)一步明確了上庫(kù)大壩右岸壩坡滲水的主要通道。

因此，導(dǎo)致上庫(kù)大壩右岸壩坡滲水的主要原因是滲漏問(wèn)題，包括右岸壩肩繞滲和壩體滲漏。隨著水庫(kù)日常運(yùn)行，庫(kù)水位日間漲落，庫(kù)水隨著集中滲漏通道不斷流出，土體骨架中細(xì)顆粒不斷被帶走，會(huì)發(fā)生管涌破壞，影響大壩的穩(wěn)定，導(dǎo)致大壩的滲漏破壞。同時(shí)，隨著集中滲漏通道的逐漸形成，壩體滲漏量日漸增大，對(duì)電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此為確保上庫(kù)大壩安全有效的運(yùn)行，需要對(duì)大壩及庫(kù)岸采取必要的防滲措施。

3　防滲處理方案制定

綜合上庫(kù)大壩壩體、壩基及壩肩地質(zhì)條件，地下水位變化情況，以及滲流監(jiān)測(cè)分析和滲流計(jì)算成果，判斷上庫(kù)大壩右岸壩肩巖體受裂隙發(fā)育影響，存在滲漏通道，存在繞壩滲流現(xiàn)象；大壩右岸壩體局部可能存在滲透薄弱層，右岸壩長(zhǎng)45m范圍壩基可能存在滲漏通道。結(jié)合壩后量水堰觀測(cè)值分析，滲漏量較小，表明壩體防滲總體上是有效的，大壩其它部位壩體及壩基防滲性較好。

針對(duì)上庫(kù)大壩右岸壩坡滲水，采用“庫(kù)岸帷幕灌漿+壩基帷幕灌漿”的處理方案。布置庫(kù)岸帷幕1～2排，沿上庫(kù)環(huán)庫(kù)公路方向延伸繞過(guò)右岸壩肩山包，向下深入強(qiáng)透水帶及相對(duì)隔水層（q≤3Lu）以下5m；右岸壩肩壩基帷幕灌漿向下深入相對(duì)隔水層（q≤3Lu）以下5m，向上深入壩體0.5m，孔距1.5m，單排孔。庫(kù)岸帷幕灌漿與右岸壩肩壩基帷幕相接，沿上庫(kù)環(huán)庫(kù)公路方向延伸繞過(guò)右岸壩肩山包。

4　防滲施工處理及總結(jié)

帷幕灌漿處理共有147個(gè)單元工程，合格率100%，檢查孔合格率100%，各次序孔透水率及單位注入量變化符合灌漿規(guī)律，各孔段透水率均滿足防滲標(biāo)準(zhǔn)，帷幕灌漿效果良好。結(jié)合上庫(kù)大壩右岸下游面滲漏點(diǎn)EL388m位置滲水現(xiàn)象已完全消失，壩后量水堰滲漏量已明顯減少，表明壩體防滲總體上是有效的，防滲帷幕已經(jīng)形成。

崔學(xué)坤（1985-），男，工程師，從事抽水蓄能電站水工管理工作。

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1672-5387（2015）11-0072-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.024

2015-07-31