臨安市英公水庫除險加固防滲監(jiān)測與穩(wěn)定分析

黃 新，戴春華

（1.臨安市英公水庫管理處，浙江 臨安 311311；2.浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020）

臨安市英公水庫除險加固防滲監(jiān)測與穩(wěn)定分析

黃 新1，戴春華2

（1.臨安市英公水庫管理處，浙江 臨安 311311；2.浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020）

英公水庫大壩防滲加固設(shè)計為在大壩上游面設(shè)置防滲面板并結(jié)合基礎(chǔ)和兩壩肩帷幕灌漿處理。通過對埋設(shè)于壩基的測壓管、量水堰和左右岸繞壩滲流監(jiān)測設(shè)施等相關(guān)資料進(jìn)行分析，表明大壩經(jīng)加固后壩基與壩肩防滲穩(wěn)定滿足規(guī)范與設(shè)計要求，運(yùn)行效果良好。

防滲加固；監(jiān)測資料；英公水庫

1 工程概況

英公水庫是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水利工程。水庫位于錢塘江流域天目溪支流虞溪中下游（天目溪發(fā)源于西天目山北與安吉交界的桐坑崗，虞溪是天目溪的一條支流），流域內(nèi)植被較好，森林覆蓋率較高，農(nóng)田及其他所占面積較少。水庫周群山環(huán)抱，分水嶺寬厚，組成庫周的巖石為中厚層 ～ 塊狀中細(xì)粒砂巖夾薄層粉砂質(zhì)泥巖。

英公水庫大壩為混凝土砌塊石重力壩，其正常蓄水位165.08m，設(shè)計洪水位170.03m，校核洪水位172.02m，保壩洪水位172.30m。經(jīng)過20多年的運(yùn)行，大壩壩體防滲效果差，壩基部分位置揚(yáng)壓力偏高，存在繞壩滲流問題。2009年3月經(jīng)浙江省水利廳批準(zhǔn)，大壩除險加固正式開始施工。

2 大壩防滲設(shè)計及監(jiān)測儀器布置

大壩非溢流壩段加固標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖1，滲流監(jiān)測儀器布置見表1。本次除險加固的防滲設(shè)計及監(jiān)測儀器布置如下：

（1）主壩上游原150#混凝土和200#混凝土防滲面板迎水面上設(shè)置纖維混凝土防滲面板。溢流壩段下游壩坡放緩至1∶0.75，對溢流堰進(jìn)行重新加固處理，對溢流堰導(dǎo)墻進(jìn)行加高處理。

（2）主壩兩壩肩分別設(shè)置防滲帷幕，并使新設(shè)帷幕灌漿與原帷幕灌漿搭接，右岸帷幕延伸至相對不透水層線與正常蓄水位相交處，左岸帷幕延伸至與大劈山護(hù)岸工程帷幕相銜接，最終形成封閉的防滲系統(tǒng)。

（3）根據(jù)設(shè)計要求，在主壩左、右岸各布置4支繞壩測壓管以監(jiān)測其繞滲情況，壩基布置9支測壓管監(jiān)測基礎(chǔ)揚(yáng)壓力，所有測壓管內(nèi)均安裝滲壓計；在壩基集中排水處設(shè)置5個量水堰以監(jiān)測基礎(chǔ)滲漏量。

表1 滲流監(jiān)測儀器布置表

圖1 大壩非溢流壩段加固標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

3 防滲監(jiān)測過程分析

3.1 壩基揚(yáng)壓力

壩基揚(yáng)壓力是壩體和基巖結(jié)合面的浮托力和滲透壓力之和，為壩體的主要荷載之一，其大小直接影響壩體的穩(wěn)定與應(yīng)力，而影響揚(yáng)壓力大小的主要因素有上下游水位差、帷幕防滲效果及壩前淤積情況等。

（1）分析壩基揚(yáng)壓力時，一般都會分析揚(yáng)壓力系數(shù)，其計算公式為：

式中：HP為測壓孔水位（m）；HS為上游庫水位（m）；HX為下游水位（m）；HC為基巖高程（m）。

根據(jù)上述公式，取2015年1月1日至2015年12月31日間有觀測數(shù)據(jù)時對應(yīng)的最高庫水位168.26m（2015年7月25日）計算各測壓管的揚(yáng)壓力系數(shù)（見表2）。從表2可知：①河床壩段揚(yáng)壓力系數(shù)最大值為0.285（ZS9），最小值為0.173（ZS4）；②岸坡壩段揚(yáng)壓力系數(shù)最大值為0.371（ZS6），最小值為0.253（ZS7）；③參考SL 319—2005《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，在壩基設(shè)有防滲帷幕及排水孔的條件下，河床壩段揚(yáng)壓力系數(shù)不超過0.3，岸坡壩段揚(yáng)壓力系數(shù)不超過0.4，英公水庫河床及岸坡壩段各測壓管揚(yáng)壓力系數(shù)符合規(guī)范要求。

表2 壩基測壓管揚(yáng)壓力系數(shù)表

（2）根據(jù)2005年5月至2015年12月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制壩基測壓管水位變化過程線（見圖2），分析如下：

所有測壓管水位與庫水位相關(guān)性不明顯，埋設(shè)高程較低的ZS1～ ZS3、ZS4、ZS8、ZS9與庫水位間的差值均大于20.00m，埋設(shè)高程較高的ZS5～ ZS7與庫水的差值相對較小，表明壩基帷幕灌漿效果較好。所有揚(yáng)壓力測壓管中，ZS6與庫水位間的差值最小，表明該部位揚(yáng)壓力偏大，當(dāng)大壩在高水位運(yùn)行時，由于ZS6附近排水減壓孔的存在，使ZS6揚(yáng)壓力沒有隨庫水位的升高而升高，排水減壓取得一定效果。

圖2 壩基測壓管水位變化過程線圖

3.2 繞壩滲流

右岸、左岸繞壩測壓管水位過程線見圖3。由圖3可知：RC1與庫水位間的相關(guān)性最好，RC2與庫水位間的相關(guān)性相比RC1弱，RC3在前期與庫水位相關(guān)性較好，但后期一般，RC4與庫水位間相關(guān)性很小。比較測壓管水位與庫水位間的差值，RC1差值最小，在6.00m左右，RC2、RC3的差值相差不大，均在10.00m左右。

左岸RC5、RC6與庫水位間的相關(guān)性較好，而RC7、RC8與庫水位間的相關(guān)性較小。RC5與庫水位間的差值在4.00m左右，RC6在前期差值較小，但后期差值增大且無大的變化，在13.00m左右。在庫水位高于165.00m時，各測壓管水位變化不大。各繞壩測壓管水位無異常現(xiàn)象，其滲流符合一般規(guī)律。

圖3 繞壩測壓管水位變化過程線圖

圖4 壩基滲漏量過程線圖

3.3 滲漏量

本工程量水堰均為直角形，其滲漏量計算是通過測量三角堰上的水頭，可采用公式：

式中：Q為滲漏量（L/s）；H為堰上水頭（m）。

壩基WE1～ WE5量水堰滲漏量過程線見圖4，各監(jiān)測斷面滲流量變化不大，量水堰最大滲流量小于0.24L/s，數(shù)值較小，且與庫水位的相關(guān)性不明顯，表明大壩基礎(chǔ)滲流情況穩(wěn)定，無異?，F(xiàn)象。

4 防滲穩(wěn)定性計算與驗(yàn)證

為了進(jìn)一步驗(yàn)證大壩的防滲穩(wěn)定性，計算不同特征水位下的揚(yáng)壓力系數(shù)與滲流量。取特征水位如下，計算結(jié)果見表3。

（1）臺汛期限制水位為164.60m，在2012年9月29日實(shí)測水位為164.60m，取相應(yīng)測壓管數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

（2）正常蓄水位為165.08m，在2012年7月20日實(shí)測水位為165.08m，取相應(yīng)測壓管數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

（3）梅汛期汛限水為166.08m，在2012年4月3日實(shí)測水位為166.08m，取相應(yīng)測壓管數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。

表3 揚(yáng)壓力系數(shù)計算結(jié)果表

從表3可知：

（1）臺汛期限制水位下，河床壩段揚(yáng)壓力系數(shù)最大值為0.249（ZS9），岸坡壩段揚(yáng)壓力系數(shù)最大值為0.322（ZS6）。

（2）正常蓄水位水位下，河床壩段揚(yáng)壓力系數(shù)最大值為0.262（ZS9），岸坡壩段揚(yáng)壓力系數(shù)最大值為0.344（ZS6）。

（3）在梅汛期汛限水位下，河床壩段揚(yáng)壓力系數(shù)最大值為0.253（ZS2），岸坡壩段揚(yáng)壓力系數(shù)最大值為0.394（ZS6）。

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在壩基設(shè)有防滲帷幕及排水孔的條件下，河床壩段揚(yáng)壓力系數(shù)不超過0.300，岸坡壩段揚(yáng)壓力系數(shù)不超過0.400[1]。各特征水位下，英公水庫河床壩及岸坡壩段各測壓管揚(yáng)壓力系數(shù)符合規(guī)范要求。

5 結(jié) 語

綜上對各監(jiān)測儀器資料分析表明，英公水庫除險加固后，壩基揚(yáng)壓力與庫水位間的相關(guān)性不大，各測壓管揚(yáng)壓力系數(shù)在規(guī)范允許范圍內(nèi)，主壩左右岸繞滲的可能性較小，壩基5個量水堰的滲漏量均不大，大壩整個防滲體系運(yùn)行情況正常，除險加固效果良好。

英公水庫庫容相對庫區(qū)集雨面積來說偏小，在遭遇暴雨時庫水位上升較快，在今后運(yùn)行過程中若遇前述狀況，建議監(jiān)測數(shù)據(jù)加密測次。當(dāng)自動化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時及時維護(hù)，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性。建議在每年年末對監(jiān)測資料進(jìn)行整理分析，評價大壩的工作狀態(tài)。

[1] 中華人民共和國水利部．混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范：SL 319—2005[S]．北京：中國水利水電出版社，2005．

TV698.1

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10.13641/j.cnki.33- 1162/tv.2017.06.018

2017-06-11

黃 新(1973- )，男，工程師，大學(xué)本科，主要從事水利工程管理工作。

（責(zé)任編輯 姚小槐）