桐柏抽水蓄能電站上庫大壩右岸壩肩滲漏分析及處理措施

劉 浩，徐建國

（ 1.國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江 杭州 311122；2.安吉縣老石坎水庫管理局，浙江 安吉 313301）

桐柏抽水蓄能電站上庫大壩右岸壩肩滲漏分析及處理措施

劉 浩1，徐建國2

（ 1.國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江 杭州 311122；2.安吉縣老石坎水庫管理局，浙江 安吉 313301）

通過地質勘探和監(jiān)測數據分析等手段，對桐柏抽水蓄能電站上庫大壩下游面右岸壩肩滲流原因進行了分析，為確保大壩安全，采取了“庫岸帷幕灌漿+壩基帷幕灌漿”防滲補強措施，取得了較好的效果。

滲漏；均質土壩；帷幕灌漿

1 工程概況

浙江桐柏抽水蓄能電站由上庫、下庫、輸水系統(tǒng)、地下洞室群、地面開關站、中控樓等部分組成，工程等別為Ⅰ等工程，工程規(guī)模屬大(1)型。

上水庫利用已建的原電站水庫經加固處理后改建。原水電站水庫主、副壩建于1958年，均為均質土壩，塊石護面，加固后主壩及副壩連成一體，壩頂總長472.37 m，壩頂寬8.00 m，主壩最大壩高37.49 m，副壩最大壩高10.00 m。主壩上游采用堆石體填筑，堆石體與原均質土壩間設反濾層、過渡層；下游壩坡增設貼坡排水，在下游壩腳約40.00 m處設置漿砌石擋墻，擋墻和壩腳之間清除覆蓋層后，先填筑厚度5.00 m的透水堆石料，與原均質土壩下游壩腳的排水棱體相連，以保證壩基排水，然后再填筑棄渣料。副壩上游邊坡為1:3.2，下游壩坡為1:2.0；加固后上游邊坡結構型式與主壩相同，由于已滿足等級提高后的壩坡穩(wěn)定要求，下游壩坡不需要加固。

壩址區(qū)覆蓋層淺薄，基巖表部構造，風化裂隙發(fā)育。主壩壩基花崗巖表部以弱風化為主，巖體較破碎 ～ 較完整，巖石透水性較弱。局部右壩肩受裂隙發(fā)育影響，巖體較破碎，屬極強透水，基巖中、下部風化較淺，裂隙不甚發(fā)育，巖體較完整 ～ 完整，巖石透水性能較差，為微透水和極微透水。

2 上庫右岸壩肩滲水

2009年8月12日“莫拉克”臺風過后，大壩巡檢時發(fā)現，上水庫下游面右岸壩肩388.00 m高程附近護坡有滲水現象，并有塌陷和雨水沖刷的痕跡，同時伴有少量的沙粒，滲水流量與庫水位有明顯關系，高水位時最大滲水量約0.05 L/s（天晴時），庫水位低于392.00 m時無滲水。

3 滲漏原因分析

3.1 工程地質

據原地質測繪資料，右壩肩地表N40 ～ 50°E，SE（或NW）∠70 ～ 90°和N50 ～ 60°W，NE∠5 ～ 15°兩組微張開節(jié)理較發(fā)育；鉆孔中孔深10.90 m（高程389.00 m）以上巖芯，陡傾角∠70 ～ 90°節(jié)理和緩傾角∠5 ～ 15°節(jié)理亦較發(fā)育。因此，滲漏通道由上述2組張開節(jié)理切割形成的極強透水帶構成，具備庫水向外集中滲漏的通道。

為進一步查清可能的滲水通道，2013年8 — 9月在右岸壩肩進行了地質補勘工作，在右岸壩肩、388.00 m滲水點上方壩頂、388.00 m滲水點附近壩肩分別新增3個地質鉆孔YUPZ1、YUPZ3、YUPZ2，該3個孔也兼作水位觀測孔，JUP1、JUP2為原壩基水位觀測孔（見圖1）。根據新鉆孔YUPZ1資料，孔深8.70 ～ 11.60 m（高程387.39 ～ 390.29 m）發(fā)育2條傾角∠70 ～ 85°石英細脈和多條∠70°、∠5 ～ 15°的微張開節(jié)理，巖芯較破碎；孔深10.80 m（高程389.49 m），鉆進回水消失；經過壓水試驗，試段（孔深8.10 ～ 13.00 m）透水率為247.05 Lu，滲透系數為2 650.70 m/d，屬極強透水帶。

3.2 滲流監(jiān)測資料分析

高程388.00 m滲水點及水位觀測孔平面見圖1。

為分析右岸壩肩388.00 m高程滲水點滲漏量變化，2013年3月14日 — 4月19日，分別在早晨高水位及傍晚低水位時觀測滲水量，同時記錄觀測時刻上庫水位。滲漏量過程線見圖2。

圖1 高程388.00 m滲水點及水位觀測孔平面圖

圖2 滲水點滲漏量過程線圖

由圖2可知，右岸壩肩388.00 m高程滲水點滲漏量同上庫水位具有較好的相關性，上庫水位較高時，滲漏量也較大；上庫水位較低時，滲漏量隨之減小。當上庫水位低于392.00 m時，壩后坡滲水量較小有時甚至無滲水現象。

為進一步查清右岸壩肩388.00 m高程滲水點的來源， 2013年9月22 — 26日分別在早晨高水位及傍晚低水位時采用電測水位計人工觀測右岸壩肩及壩頂新增測孔YUPZ1 ～ YUPZ3孔內水位，同時記錄觀測時刻上庫水位，地下水位孔過程線見圖3。該時段內，采用自動化觀測的原壩基水位孔JUP1、JUP2水位過程線見圖4。

圖3 新增地下水位孔過程線圖

圖4 2013年9月原壩基水位孔JUP1、JUP2水位過程線圖

由圖3、圖4可知，YUPZ1、YUPZ3孔內水位與上庫水位相關性較好，變化趨勢與上庫水位基本一致。位于滲水點右側的YUPZ2孔內水位變幅較小，與上庫水位相關性不明顯。原壩基測壓管JUP1、JUP2水位較低，與上庫水位亦無相關性。

3.3 滲漏原因

2005年3月原電站水庫改建為抽水蓄能電站上庫后，主壩右岸及壩基未做灌漿處理。由補充勘探資料可知，右岸壩肩巖體芯存在破碎帶及強透水帶。監(jiān)測資料分析也進一步驗證右壩肩滲水與上庫水位有密切聯系。

因此初步判斷受裂隙發(fā)育影響，右岸壩肩存在滲漏通道。隨著水庫多年運行，水位頻繁漲落，壩肩巖體裂隙逐年被沖蝕發(fā)展，右壩肩下游局部壩體填筑土中細砂含量較高，滲漏通道逐漸被貫通，進而導致壩后滲水量逐漸增大。

4 工程處理措施及處理效果

針對上庫主壩右岸下游滲水的問題，參考類似工程，設計采用“庫岸帷幕灌漿+壩基帷幕灌漿”的防滲處理方案[1-3]。布置庫岸帷幕1 ～ 2排，沿上庫環(huán)庫公路方向延伸繞過右壩肩山包，向下深入強透水帶及相對隔水層（q≤3.00 Lu）以下5.00 m；右壩肩壩基帷幕灌漿向下深入相對隔水層（q ≤ 3.00 Lu）以下5.00 m，向上深入壩體0.50 m，孔距1.50 m，單排孔。庫岸帷幕灌漿與右壩肩壩基帷幕相接，沿上庫環(huán)庫公路方向延伸繞過右壩肩山包。

防滲工程于2014年9月27日開工，2014年12月15日竣工。共完成灌漿孔147個，布設檢查孔15個，共進行了壓水試驗59段次，接觸段和基巖透水均小于3.00 Lu。各孔段透水率均滿足設計防滲要求。

滲灌漿施工的實施驗證了右岸壩基節(jié)理較為發(fā)育，節(jié)理性質剪切閉合居多，透水性較強，進行帷幕灌漿處理是必要的。從監(jiān)測數據來看，2014年10月20日 — 11月6日388.00 m高程滲水量基本維持在48 ～ 53 mL/s，11月7日至工程完工已基本無滲水量，說明防滲帷幕已形成，處理效果較好。

5 結 語

通過地質補勘分析和滲流監(jiān)測資料分析，提出了右岸壩肩滲流發(fā)生原因，采取了“庫岸帷幕灌漿+壩基帷幕灌漿”防滲補強措施。從監(jiān)測成果看，防滲加固取得了較好的效果，可供類似工程借鑒。

[1] 董鵬.石頭河水庫大壩右壩肩滲漏分析及防滲加固措施[J].水利與建筑工程學報，2004，2(1)：59 - 61.

[2] 劉加海，付彥， 楊名玖. 紅興水庫滲漏分析及防滲處理方案研究[J].水利水電技術，2006，37(5)：107 - 109.

[3] 羅煒華，陳星. 富陽市裘家塢水庫大壩滲漏原因分析[J].浙江水利科技，2010（4）：29 - 33.

（責任編輯 姚小槐）

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2016-12-22

劉 浩(1986 - )，男，工程師，碩士，主要從事大壩安全管理及監(jiān)測資料分析工作。E-mail：liu86hao@163.com