南歐江六級(jí)水電站復(fù)合土工膜面板監(jiān)測(cè)資料分析

肖 仕 進(jìn)， 李 江 華

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司勘測(cè)設(shè)計(jì)院 工程安全監(jiān)測(cè)中心，四川 成都 610072)

0 引 言

老撾南歐江六級(jí)水電站擋水建筑物為土工膜面板軟巖堆石壩，壩體與右岸溢洪道連接。由于壩型高，軟巖填筑比例大，全面掌握壩體的自身穩(wěn)定性尤為重要，而在土石壩中，防滲體的防滲效果對(duì)壩體的穩(wěn)定性起到了決定性作用。

為了全面掌握土工膜面板的運(yùn)行情況，分析土工膜的防滲效果，確保軟巖堆石壩的穩(wěn)定，在土工膜面板堆石壩內(nèi)布置了一套完整的原型觀測(cè)系統(tǒng)。本文主要分析了土工膜的變形情況和土工膜與擠壓邊墻之間的氣體浮托情況，并結(jié)合大壩變形和滲流滲壓監(jiān)測(cè)情況對(duì)土工膜面板的運(yùn)行情況及防滲效果作了全面分析，進(jìn)而評(píng)估大壩運(yùn)行安全穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)資料的整理和分析，為該壩的安全運(yùn)行提供有力保障，同時(shí)也為土工膜面板堆石壩的設(shè)計(jì)、施工提供科學(xué)依據(jù)，為以后類似工程項(xiàng)目積累經(jīng)驗(yàn)。

2 工程概況

老撾南歐江六級(jí)(Nam Ou6)水電站位于老撾豐沙里省境內(nèi)，是南歐江河流規(guī)劃中第六個(gè)梯級(jí)(自下而上)電站。壩址距豐沙里市27 km，距老撾萬(wàn)象市828 km。

工程以發(fā)電為主，水庫(kù)總庫(kù)容4.33億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容2.46億m3，具有季調(diào)節(jié)性能。電站總裝機(jī)規(guī)模為180 MW(3×60 MW)，七級(jí)水電站投產(chǎn)前，多年平均發(fā)電量6.57億kWh。工程為二等大(2)型工程，主要建筑物(擋水、泄洪和引水發(fā)電建筑物)級(jí)別為2級(jí)，次要建筑物(下游護(hù)岸)級(jí)別為3級(jí)，臨時(shí)建筑物級(jí)別為4級(jí)。

工程采用徑流式開(kāi)發(fā)，樞紐主要建筑物由復(fù)合土工膜面板堆石壩、溢洪道、放空洞、引水系統(tǒng)及地面廠房、護(hù)岸工程等組成。

復(fù)合土工膜面板堆石壩布置于主河床，壩頂高程515.00 m，河床段趾板建基高程430.00 m，最大壩高85 m，壩頂長(zhǎng)362 m，壩頂寬8 m。上游壩坡坡度為1∶1.6，復(fù)合土工膜(3.5 mmPVC+700 g土工布)直接鋪設(shè)于混凝土擠壓邊墻上部，膜上未設(shè)保護(hù)；下游壩坡坡度為1∶1.8，在高程454.00 m設(shè)置3 m寬的馬道，坡面采用厚度為50 cm砂巖干砌塊石護(hù)坡。壩頂上游側(cè)在高程512.00 m設(shè)4.2 m高的L型混凝土防浪墻，防浪墻底部與復(fù)合土工膜連接，防浪墻頂高程516.20 m，防浪墻沿壩軸線方向每12 m設(shè)一沉降縫，采用土工膜覆蓋高程515.00 m以下部分防浪墻，沉降縫間不再設(shè)止水。

3 復(fù)合土工膜監(jiān)測(cè)布置

在復(fù)合土工膜上6個(gè)壩縱分高程成對(duì)布置24支土工膜應(yīng)變計(jì)，其中壩縱0+031.909(505.00 m)2支，壩縱0+096.909(505.00 m、485.00 m)4支，壩縱0+161.909(505.00 m、455.00 m)4支，壩縱0+241.909(505.00 m、485.00 m、455.00 m、432.00 m)8支，壩縱0+320.000(455.00 m)2支，壩縱0+346.523 (505.00 m、485.00 m)4支，監(jiān)測(cè)土工膜變形。

復(fù)合土工膜下3個(gè)壩縱分高程布置6支土工膜氣壓計(jì)，其中壩縱0+121.909(509.00 m、476.00 m)2支，壩縱0+241.909(496.00 m、456.00 m)2支，壩縱0+326.523(509.00 m、476.00 m)2支，監(jiān)測(cè)土工膜在初次蓄水及運(yùn)行過(guò)程是否有水、氣壓頂托等情況。

土工膜應(yīng)變計(jì)和土工膜氣壓計(jì)分布如圖1所示：

4 監(jiān)測(cè)成果分析

圖1 土工膜監(jiān)測(cè)儀器布置圖

4.1 土工膜變形監(jiān)測(cè)

南歐江六級(jí)水電站于2015年10月8日下閘蓄水，監(jiān)測(cè)工程施工結(jié)束后于2016年11月1日移交給運(yùn)行方進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

蓄水前，土工膜變形量較小，整體穩(wěn)定。變形量在-2.34～4.73 mm之間，其中拉伸變形量最大發(fā)生在壩體中部476 m高程，壓縮變形量最大發(fā)生在靠近左岸中部的496 m高程，該時(shí)段的土工膜變形主要受壩體變形(主要為沉降)的影響，但變化較小，無(wú)異常。

蓄水至竣工移交時(shí)段受蓄水影響，部分土工膜應(yīng)變計(jì)失效，個(gè)別測(cè)點(diǎn)(DB-GS-03和DB-GS-20)變形量較大且呈拉伸狀態(tài)，但整體上土工膜應(yīng)變計(jì)位移變化量均較小，整體穩(wěn)定。

竣工至現(xiàn)在經(jīng)過(guò)2年半的運(yùn)行時(shí)段有4支土工膜應(yīng)變計(jì)失效，從正常運(yùn)行的土工膜應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)成果來(lái)看，土工膜整體變形較小，竣工至現(xiàn)在變形量在2.54 mm范圍內(nèi)，整體上呈壓縮狀態(tài)。其中拉伸最大測(cè)點(diǎn)(DB-GS-14)和壓縮最大測(cè)點(diǎn)(DB-GS-21)均為2.54 mm，且都位于505 m高程正常蓄水位附近，變形主要受庫(kù)水位波動(dòng)變化的影響，符合運(yùn)行規(guī)律，土工膜面板運(yùn)行正常。

土工膜變形監(jiān)測(cè)成果如表1所示。

4.2 土工膜氣壓監(jiān)測(cè)

土工膜在初次蓄水及運(yùn)行過(guò)程是否有水、氣壓頂托等情況采用土工膜氣壓計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其中設(shè)計(jì)編號(hào)為DB-GA-03采用滲壓計(jì)代替土工膜氣壓計(jì)。

表1 復(fù)合土工膜變形監(jiān)測(cè)成果表

蓄水前，大壩土工膜氣壓計(jì)基本處于無(wú)壓狀態(tài)，靠近面板左岸的DB-GA-01和DB-GA-02有微小的氣壓頂托情況，但壓力較小，最大為0.59 kPa。

蓄水至竣工階段，受蓄水影響靠近左岸和溢洪道的土工膜氣壓計(jì)壓力有所增大，但增大幅度較小，在0.68kPa范圍內(nèi)，靠近中部的DB-GA-03和DB-GA-04一直處于無(wú)壓狀態(tài)。

竣工至現(xiàn)在，土工膜氣壓計(jì)壓力整體有所減小，其中DB-GA-01從1.27 kPa減小到無(wú)壓狀態(tài)，DB-GA-06有微小的增加，壓力增大0.19 kPa。當(dāng)前大部分土工膜氣壓計(jì)都處于無(wú)壓狀態(tài)，靠近溢洪道的DB-GA-05和DB-GA-06有微小的壓力，壓力最大為0.78 kPa。

綜上所述，土工膜氣壓計(jì)當(dāng)前基本都處于無(wú)壓狀態(tài)，僅靠近溢洪道的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)有微小的壓力，土工膜整體穩(wěn)定，不存在水、氣壓托頂?shù)那闆r。土工膜氣壓監(jiān)測(cè)成果如表2所示：

表2 土工膜氣壓監(jiān)測(cè)成果表

5 相關(guān)監(jiān)測(cè)成果及分析

為了更進(jìn)一步了解土工膜的防滲效果，在大壩壩體、壩基、面板、趾板、周邊縫、大壩與溢洪道接縫處等位置共計(jì)布置了24支滲壓計(jì)。當(dāng)前大壩壩基河床部位深孔滲壓計(jì)滲透壓力稍大，滲壓水位變化主要與庫(kù)水位相關(guān)，近月滲壓變幅在0.015～0.021 MPa之間，該部位滲壓主要檢查壩基防滲帷幕效果，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明壩基帷幕防滲效果較差。

其他部位的滲壓計(jì)壓力均較小，近月壓力變幅在0～0.003 MPa范圍以內(nèi)，滲壓水位穩(wěn)定。所有面板及大壩與溢洪道接縫處滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)成果表明，面板及接縫處于無(wú)壓狀態(tài)，土工膜發(fā)揮了較好的防滲作用。

在大壩后坡截水墻位置安裝了1套梯形量水堰[3]監(jiān)測(cè)壩體滲流量，當(dāng)前大壩壩體滲流量為18.50 L/s，對(duì)應(yīng)庫(kù)水位高程為506.28 m。近月庫(kù)水位環(huán)比上期下降2.46 m，滲流量減小4.73 L/s，壩體滲流量主要受壩前庫(kù)水位的影響，當(dāng)前壩體滲流量穩(wěn)定，無(wú)突變及異?，F(xiàn)象。綜合來(lái)看，壩體及壩基總滲流量不大，且沒(méi)有發(fā)生突變情況，表明土工膜沒(méi)有新增孔洞出現(xiàn)。

在壩體表面及壩頂布置了表面變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，壩體內(nèi)部安裝了水管式沉降儀[4]和引張線式水平位移計(jì)，用于監(jiān)測(cè)壩體表面位移和內(nèi)部變形情況。監(jiān)測(cè)成果表明：壩體表面及內(nèi)部變形比較穩(wěn)定，近年位移變幅均在30 mm以內(nèi)。

在每年初枯水期均對(duì)土工膜表面進(jìn)行專項(xiàng)巡視檢查，土工膜表面完整，不存在破損、劃傷等特殊異常情況，并對(duì)于微小的劃痕及時(shí)進(jìn)行了修補(bǔ)。

6 結(jié) 語(yǔ)

(1)土工膜變形及內(nèi)部水、氣壓浮托力穩(wěn)定，結(jié)合對(duì)土工膜表面的巡視檢查[5]，未發(fā)現(xiàn)土工膜有破損、劃傷、老舊等情況，初步判斷土工膜完整，無(wú)異?，F(xiàn)象。

(2)壩體及壩基滲流滲壓穩(wěn)定，表明土工膜防滲效果較好，滲流量無(wú)增加情況，表明土工膜沒(méi)有新增滲漏通道。

(3)復(fù)合土工膜面板堆石壩工程受庫(kù)區(qū)水位及時(shí)間效應(yīng)影響，變形、滲流滲壓、應(yīng)力應(yīng)變等均產(chǎn)生相應(yīng)的效應(yīng)變化，目前各監(jiān)測(cè)量均趨于穩(wěn)定或符合運(yùn)行期正常變化規(guī)律，無(wú)明顯異?，F(xiàn)象。

(4)從蓄水前后及運(yùn)行以來(lái)的觀測(cè)成果分析看，土工膜面板及堆石壩壩體所埋設(shè)的觀測(cè)設(shè)備整體工作性能良好，雖有個(gè)別測(cè)點(diǎn)失效，但整個(gè)工程的埋入式不可更換儀器設(shè)施完好率達(dá)80%以上，滿足規(guī)范要求[6]。成活儀器能較好反映水工建筑物在施工期、蓄水期以及運(yùn)行初期的性態(tài)，尤其是設(shè)置在大壩面板部位的土工膜應(yīng)變計(jì)和氣壓計(jì)，較好地反映了工程的關(guān)鍵設(shè)計(jì)、施工工藝及復(fù)合土工膜的優(yōu)良防滲效果。