法國諾薩克壩混凝土面板老化及滲漏的檢測與修復

[法國] V.埃里克

法國諾薩克壩混凝土面板老化及滲漏的檢測與修復

[法國] V.埃里克

針對法國諾薩克壩上游面板變形引起的滲漏問題展開了研究。簡要介紹了諾薩克壩及其排水系統(tǒng)的布置、在較長時間段內(nèi)的滲漏狀況，以及修復上游面接縫所開展的一些主要工作。還對最近一次發(fā)生的滲漏問題進行了介紹，闡述了其產(chǎn)生的原因和修復經(jīng)過。

混凝土面板堆石壩；排水系統(tǒng)；滲漏；成因分析；修復施工；諾薩克壩；法國

1 項目簡介

諾薩克(Naussac)壩坐落在浩特-阿列爾(Haut Allier)河上，靠近法國洛澤爾省的朗戈涅鎮(zhèn)。工程的主要目的是在每年的11月到次年5月期間蓄水，以保證維持6月到10月阿列爾河以及下游盧瓦爾(Loire)河的流量。諾薩克壩是一座混凝土面板堆石壩，壩高50 m，上游鋪設混凝土防滲面板，正常蓄水位為945.00 m (法國采用的高程標準，F(xiàn)OD)，水庫庫容1.9億m3。工程于1983年夏開始投入運行。

大壩主要技術參數(shù)如下。

建基面以上最大壩高(高程897～947 m (FOD)): 50 m

壩頂寬: 7 m

壩頂長: 240 m

壩體體積: 400 000 m3

上游面板總面積: 12 500 m2

上游面板厚度: 0.40 m

上游面平均坡度: 1.4/1

下游面平均坡度: 1.45/1

正常蓄水位945.00 m (FOD) ，相應庫容1.9億m3

非常蓄水位946.00 m (FOD)，相應庫容2 億m3

壩體堆石料為花崗巖，石料最大粒徑為800 mm，粒徑小于5 mm的石料占堆石體總量的15%。上游面板底部設置了過渡帶，過渡料粒徑相對略小(最大粒徑為400 mm)。

大壩上游面鋪設鋼筋混凝土防滲面板，面板面積為12 500 m2，面板厚40 cm，趾板與面板間的周邊縫內(nèi)設止水，形成壩基以上的防滲體。

排水系統(tǒng)主要包括4條表面排水管和3條通向壩基深部集水管的排水管。

在地基處理之后便開始布設壩基排水系統(tǒng)，系統(tǒng)含18個鉆孔，3條主要排水管，即D1、D2和D3，分別收集來自河谷底部、左岸和右岸的來水。

表層排水用于收集回填料與基礎接觸面之間的循環(huán)水。排水管D4(直徑 200 mm)收集位于右岸上游部分大壩基礎部位的滲流，排水管D6 (直徑 400 mm)收集從左岸和谷底流經(jīng)大壩底部的各種可能來源的滲水。

2 滲 漏

2.1 簡 況

1983～1993年間，大壩滲流量為450 L/min，1994年以后，滲流量逐漸增加到1 690 L/min。

隨著滲流量的增大，1997年派潛水員在水下檢查上游面板和排水系統(tǒng)的情況，1998年6月和1999年3月分別采用測壓管、滲壓計和微型攝像頭進行了觀測。2003年11月適當降低了庫水位，對上游面板進行了檢查并開始進一步的研究工作。

通過對防滲墻、周邊縫采用熒光粉擴散檢測法進行水下檢測，可以發(fā)現(xiàn)明顯的滲漏通道。

根據(jù)檢測結果，2005年將水庫全部放空，對主要的接縫部位進行了全面的修復，有效地降低了滲漏量。修復工作于2005年年底結束，水庫重新蓄水，2008年5月達到正常蓄水位。

2.2 滲漏原因與部位

針對該壩的滲漏問題，1998年以來，進行了大量的研究和調(diào)查工作。

研究內(nèi)容包括對滲漏的發(fā)展進行分析，以及尋找可能的滲漏源。派潛水員進行水下檢查，尋找面板上的缺陷，測量靠近面板的水流流速，并用熒光粉注入法進行測試。檢測結果表明，滲漏原因主要在面板的止水上，即止水本身的問題或面板出現(xiàn)張裂，于是很快找到了位于周邊縫之上的一個滲漏區(qū)域。

最后一次檢查是在2003～2004年，檢查期間降低了庫水位，同時雇用了潛水員。檢查發(fā)現(xiàn)，在防滲墻之上和周邊縫存在著3～4 cm的不均勻形變，主要分布在防滲墻接縫的兩側：其中接縫一側的周邊面板置于人工填筑的堆石體上，接縫另一側的趾板則直接連于巖基上。這種布置可能是導致止水設施局部受剪的原因。

發(fā)現(xiàn)有2處滲漏位置 (見圖1)：

(1) 主要滲漏發(fā)生在左岸防滲墻伸縮縫部位；

(2) 次要滲漏位于面板高程927 m (FOD)處。與主滲漏區(qū)域不同的是，該滲漏不是發(fā)生在防滲墻伸縮縫部位，而是發(fā)生在周邊縫區(qū)域。根據(jù)潛水觀察，這一區(qū)域的滲流量遠小于防滲墻伸縮縫部位的滲流量。

咨詢公司給出的結論如下：所檢查的面板總體情況良好；在趾板、周邊縫和防滲墻伸縮縫部位發(fā)現(xiàn)缺陷，2004年水下檢測發(fā)現(xiàn)沿防滲墻伸縮縫有幾處滲漏點，少量滲漏發(fā)生在周邊縫區(qū)域。

業(yè)主于是決定對伸縮縫進行處理，根據(jù)觀測結果并從經(jīng)濟上考慮，決定對側縫和水平縫進行處理。由于施工需要放空水庫，在此之前采用了臨時的減少滲漏的措施。

觀測發(fā)現(xiàn)，當水位高程接近934 m (FOD)時，D4+D6集水管給出的滲流量在5 d內(nèi)從750 L/min 降低到了150 L/min 以下。

2.3 上游面板的修復

上游面板的修復工作于2005年開始，對高程936.54 m (FOD)以下的水平縫、防滲墻伸縮縫和周邊縫進行了處理。

對上述縫的處理包括鋪設兩道防水設施：

第1階段，首先在損壞的止水上面采用不透水的彈性材料充填到混凝土構件間的縫隙中。

第2階段，采用海帕倫(Hypalon)型外部止水帶，粘貼到已經(jīng)充填了不透水彈性材料的混凝土面板接縫處。

修復工作包括在混凝土面板的接縫處割寬縫，最大割深10 cm，以便擴大面板和趾板之間的間隙，方便灌入不透水彈性材料，然后將海帕倫型止水帶固定在兩面板的接縫上。詳見圖2。

2.4 2005年施工質(zhì)量評價

諾薩克壩于2005年年底再次蓄水，2008年達到正常蓄水位。自此滲漏量逐漸減小，2007～2010年間平均滲漏量為260 L/min，表明修補工作有效。

3 2011年滲漏事件

2008年11月發(fā)現(xiàn)滲漏量增加，主要發(fā)生在排水管D4，其滲漏量從25 L/min增加到250 L/min。2011年1月1日晚，滲漏量突然劇增，主要發(fā)生在排水管D6，在幾個小時內(nèi)其滲漏量從400 L/min增加到1 100 L/min。大壩總滲漏量達到1 580 L/min，其中包括排水管D4的420 L/min和排水管D6的1 180 L/min。2011年1月發(fā)生的滲漏量增加與修復工程完成后的滲流量相比差距較大，然而該滲漏量仍小于2003年的最大滲漏量2 500 L/min (排水管D4中600 L/min，D6中1 840 L/min)。另外，該滲漏量對應的水位高程為943.5 m (FOD)，接近正常蓄水位(945 m (FOD))，基本上達到了水庫的最大蓄水狀態(tài)。

發(fā)現(xiàn)滲漏量增加之后，進行了滲漏分析，以便對滲漏部位進行定點水下檢查。水下檢查工作于2011年3月第1次檢查時發(fā)現(xiàn)了第1處滲漏點，在面板的上部(位于RD的P～Q垂直縫，高程范圍在938.60～941.20 m (FOD)之間)，于2011年5月底第2次檢查時發(fā)現(xiàn)了第2處滲漏點，位于面板的下部(在C～D垂直縫延伸段的斜縫上，高程范圍在918～920.50 m (FOD)之間)。每個滲漏點都采用了臨時堵塞辦法，從而檢測其對滲漏量的影響。第1處滲漏點堵塞之后，滲漏量明顯減小(達到550 L/min)，但仍無法說明2011年1月那次滲漏量急增的原因。之后的第2次檢查，找到了這一事件的可能原因。

第1次水下檢查和用熒光粉檢測包括以下接縫處：2005年未修補的水平縫(高程936.54 m (FOD))、水平縫高程927.53 m (FOD) 附近的周邊縫和防滲墻伸縮縫、高程932 m (FOD)附近未處理的垂直縫。

由此可以發(fā)現(xiàn)初期滲漏發(fā)生在高程938.60～941.20 m (FOD) 之間(見圖3)。

將土工膜臨時鋪設在滲漏部位，用于觀察該部位滲漏導致的滲漏量的大小，因為滲漏量的減少是這次調(diào)查的一部分。這次調(diào)查也采用了遙控探測車(ROV)。

2011年5月使用ROV進行了2 d的檢測，采用了聲納定位系統(tǒng)的探測車，置于大壩上游面沿著面板接縫進行探測。由于面板上積有一層幾厘米厚的水庫泥沙，增加了探測難度，更無法直接得到圖像。但探測車底板中部的聲納定位系統(tǒng)使得該設備可以看到面板和接縫的大致形態(tài)，以及探測車的位置。

遙控探測車上綁有一些布條，可以探測水流的運動，帶有一個探頭可以注入熒光粉。

5月31日檢測結果引起了人們的重視，有個區(qū)域的圖像與其他接縫明顯不同。

檢查周邊縫時，發(fā)現(xiàn)高程918～920.5 m (FOD)之間的部位沿接縫有一處滲漏。2011年6月，潛水員潛入水中，用臨時土工膜鋪設在這個區(qū)域，觀察滲流量的變化，從而判斷該區(qū)域的滲漏情況。鋪設工作采用遙控探測車作為向導，找到滲漏區(qū)域的坐標,然后對滲漏量進行了觀測，結果見圖4。

面板上部的滲漏主要發(fā)生在垂直縫中，該部位由工人于2011年11月在其露出水面時進行了修補，修補工作在水庫水位極低時進行。修補方法與2005年采用的修復方法完全相同。

相反，底部的接縫(周邊縫和防滲墻伸縮縫部位)是大壩底部滲漏的主要通道，為了不影響水庫的管理運行，需要在水下修復。這次采用了一個金屬接縫蓋板，將蓋板的兩側固定在面板上，然后在蓋板底部和接縫中注入環(huán)氧樹脂，從而再次彌補接縫止水的缺陷。

4 結 語

經(jīng)過多年的觀測和分析，對于諾薩克壩上游面板的滲漏問題有了較為明確的認識，根據(jù)滲漏的程度對部分滲漏區(qū)域進行了修復，證明是有效的。

2011年1月，針對未加處理的混凝土構件引起滲漏量急增的事件，業(yè)主考慮對滲漏區(qū)域進行徹底處理。這次檢測和修復工作，就是進行診斷，或進行預防性處理，再次對未處理的區(qū)域進行修復施工。

在做決定之前需要有觀測資料，而對滲流量的持續(xù)觀測則是一個有效的監(jiān)測手段，這在該工程探測面板缺陷的工作中已經(jīng)得到證實。此外，利用遙控探測車和派潛水員進行水下探測，找到滲漏部位，以及采取臨時性的處理措施等，都是很有效的方法。

(汪 洋 周 虹 付湘寧 編譯)

2014-04-21

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