瑯琊山電站主壩滲透壓力監(jiān)測分析

戴江鴻

（國網(wǎng)新源控股有限公司檢修分公司，北京 100053）

1 工程概況

瑯琊山電站上水庫利用小狼洼、大狼洼和龍華寺等幾道溝谷組成的洼地為庫盆，在溝谷谷口下游二道河較窄的河段內(nèi)和庫區(qū)北岸最低分水嶺埡口處修建主、副壩各1 座，在主壩、副壩間布置上水庫進(jìn)/出水口。上水庫正常蓄水位171.80 m，設(shè)計(jì)洪水位172.40 m，校核洪水位172.60 m，死水位150.00 m；總庫容為1 804 萬m3，其中正常蓄水位以下的庫容為1 744 萬m3，調(diào)節(jié)庫容為1 238 萬m3，死庫容為506 萬m3。

上水庫位于瑯琊山西北，在龍華寺、大狼洼和小狼洼3 條沖溝交匯處筑壩形成上水庫。上水庫的3 條沖溝溝底高程為110.00～130.00 m，地表坡度為10°～30°，西南岸山體雄厚，分水嶺高程在220.00～250.00 m 以上，東北側(cè)與城西水庫間有兩處對頂溝形成的低矮埡口，埡口地表高程分別為200.00，157.00 m，其中小狼洼北側(cè)在高程為157.00 m的埡口建副壩?；鶐r裸露，地表多稀疏矮小灌木。

2 壩基滲透壓力

為監(jiān)測主壩壩基滲透壓力，在主控監(jiān)測斷面0+245.04 m 附近和壩軸線折點(diǎn)處主壩0+370.32 m設(shè)置2 個監(jiān)測斷面，沿壩基面上下游方向設(shè)置孔隙水壓力計(jì)9 支，測點(diǎn)編號分別為P2-1～P2-6 和P3-1～P3-3。在主控監(jiān)測斷面0+245.04 m 附近和主壩樁號0+355.07 m 位置下游側(cè)沿壩坡向設(shè)置4 支測壓管，測點(diǎn)編號為UP1-6～UP1-9。

2.1 時間過程分析

由于測點(diǎn)P2-3，P2-4，P2-5 和P2-6 在施工前期已損壞，對其不作分析。

1）主壩壩基滲壓計(jì)測點(diǎn)中，除測點(diǎn)P3-2 外，測點(diǎn)P2-1，P2-2，P3-1 和P3-3 長時間處于無水狀態(tài)，表明主壩面板防滲效果和壩基排水效果良好。

2）主壩壩基滲壓計(jì)測值隨溫度變化呈年周期性變化，表現(xiàn)為在高溫季節(jié)，壩基滲壓水頭較小；在低溫季節(jié)，壩基滲壓水頭小幅增大，與低溫季節(jié)巖體裂隙[1]張開相關(guān)。此外，各滲壓計(jì)測值均無明顯的趨勢性變化，且受庫水位影響不明顯。

3）主壩壩基測壓管測值變化較為穩(wěn)定，無明顯趨勢性，且受水位和溫度影響均不明顯。

2.2 量值分析

1）主壩0+245.04 斷面上游面壩基滲壓長期為0（測點(diǎn)P2-1，P2-2）。下游面測壓管最高水位112.41 m，位于最上游測壓管UP1-6，略高于基巖面高程（110.00 m）；最下游測壓管UP1-8 最高水位109.54 m，減折2.87 m。綜上，說明壩基滲透壓力較小，表明面板防滲效果和壩基排水效果良好。

2）主壩折角處0+370.32 斷面壩基最高滲壓水頭1.60 m，對應(yīng)滲壓水位145.26 m（測點(diǎn)P3-2），略高于基巖面高程（143.50 m）。表明壩基滲壓較小，面板防滲效果和壩基排水效果良好。

2.3 空間分布分析

繪制主壩0+245.04 m 斷面上各點(diǎn)滲壓水頭及測壓管水位的空間分布圖，如圖1 所示。

圖1 主壩（0+245.04）壩基滲壓計(jì)水頭和測壓管水位空間分布圖

主壩壩體浸潤線無論在夏季還是在冬季都較低，表明主壩面板防滲[2]效果及壩基排水效果良好。

3 繞壩滲流

在上水庫主壩周邊共設(shè)置9 根測壓管進(jìn)行繞壩滲流及地下水位監(jiān)測。測點(diǎn)編號為UP1-1～UP1-5 和UP1-10～UP1-13（帷幕后）。

3.1 時間過程分析

其中，測壓管UP1-5 已經(jīng)損壞，且測值缺失嚴(yán)重，故不再分析。

1）埋設(shè)于壩后和右岸壩肩的繞壩滲流水位波動相對較大，從集雨地形與降雨量的關(guān)系曲線可以看出，在降雨期間管水位驟升，降雨過后管水位下降，旱季管水位平穩(wěn)。如，左岸UP1-4 的管水位最大年變幅約為18.00 m，主要是受到降雨影響而有所波動。

2）排除降雨影響后，主壩左、右岸繞壩滲流水位總體穩(wěn)定，無明顯趨勢性，與庫水位沒有明顯相關(guān)性。

3.2 量值分析

1）排除降雨影響后，左岸繞壩滲流最高水位173.07 m，位于UP1-1 測點(diǎn)；右岸繞壩滲流最高水位174.58 m，位于UP1-12 測點(diǎn)，均超過最高庫水位（172.00 m）。

2）按照滲透路徑的長短排序（左岸UP1-1，UP1-3，UP1-2，UP1-4，右岸UP1-12，UP1-13，UP1-11，UP1-10），繞壩滲流水位明顯降低，壩后測點(diǎn)管水位低于死水位（150.00 m）。

3.3 空間分布分析

繪制2015 年12 月底（庫水位171.48 m）和2021 年12 月底（庫水位171.27 m）繞壩滲流水位的測值分布圖，如圖2 所示。

圖2 主壩繞壩滲流測壓管水位測值分布圖

各繞壩滲流水位測值在相近庫水位工況下測值變化均不大，在旱季水位平穩(wěn)，雨季在降雨影響下出現(xiàn)波動。受降雨和集雨地形影響，左岸繞壩滲流水位變幅[3]小于右岸，壩后大于壩前。

綜上所述，上庫主壩無明顯繞壩滲流現(xiàn)象，表明主壩左壩肩龍華寺灌漿的處理效果及主壩的防滲效果良好。

4 滲漏量

在主壩下游壩腳處修建匯集滲流引渠，在引渠內(nèi)設(shè)置1 座三角量水堰，以監(jiān)測壩體滲流量的大小，測點(diǎn)編號為WE-1。在主壩趾板灌漿廊道設(shè)置2 座量水堰，以監(jiān)測面板和趾板滲漏量，測點(diǎn)編號為WEL-1 和WEL-2。

根據(jù)主壩量水堰的埋設(shè)位置，確定主壩的總滲漏量應(yīng)為測點(diǎn)WE-1，WEL-1 和WEL-2 測值的疊加值。繪制主壩量水堰測值及總滲漏量過程線，如圖3 所示，統(tǒng)計(jì)主壩量水堰及總滲漏量的特征值，如表1 所示。

表1 2016—2021 年主壩滲流量特征值統(tǒng)計(jì)表 L/s

圖3 主壩量水堰流量過程線分布圖（單位：L/s）

從表1 可以看出，主壩量水堰WE-1 位于壩后開闊集水池下部，滲流量測值受降雨影響顯著，最大測值42.72 L/s，發(fā)生在2018 年5 月6 日，該日降雨量為119 mm；灌漿廊道內(nèi)量水堰WEL-1 和WEL-2 測值不大，均發(fā)生在2014 年8 月16 日；主壩總滲流量最大值發(fā)生在2016 年6 月22 日，該日降雨量為73 mm，通過數(shù)據(jù)篩選排除降雨影響之后，主壩總滲漏量最大測值發(fā)生于2016 年6 月21日，表明主壩總滲流量不大?？傮w上，主壩滲流量不大，與溫度和庫水位沒有明顯相關(guān)性，也無趨勢性變化，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5 主壩滲控效果

5.1 防滲措施

為防止庫水外滲造成壩基巖體發(fā)生塌陷而危及壩體安全，對主壩及其影響范圍的區(qū)域采用如下防滲處理措施。

1）壩基帷幕灌漿。壩基防滲帷幕與庫區(qū)垂直防滲統(tǒng)籌考慮，左壩肩與龍華寺分水嶺防滲帷幕相連接，右壩肩與進(jìn)/出水口岸邊帷幕相連接。主壩壩基巖溶不甚發(fā)育，灌漿帷幕采用主、副雙排孔，主孔深最大為58.00 m，一般為40.00 m，副孔深度為主孔深度的0.5 倍，孔距為2.50 m，排距為1.00 m，并在斷層比較發(fā)育部位加深加密帷幕灌漿孔。

2）趾板（廊道）基礎(chǔ)固結(jié)灌漿。趾板基礎(chǔ)大多座落于弱風(fēng)化及微風(fēng)化巖體上，為滿足趾板基礎(chǔ)的要求和提高趾板周圍巖體的完整性，對趾板基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿[4]處理。在趾板底部固結(jié)灌漿深度為5.00 m，在趾板上、下游部位為8.00 m。兩岸坡段趾板每個斷面設(shè)2～3 孔，排距為2.00 m；施工圍堰段孔距一般為3.00 m，排距為2.00 m，呈梅花形布置。

3）壩基斷層、巖溶等不良地質(zhì)條件處理。對穿過趾板基礎(chǔ)破碎帶寬度大于0.50 m 的斷層，加密加深固結(jié)灌漿和帷幕灌漿孔；對壩基及上、下游影響范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)的溶洞、小晶洞等不良地質(zhì)缺陷，進(jìn)行徹底的掏挖并回填混凝土、預(yù)埋灌漿管進(jìn)行回填灌漿等處理。

5.2 運(yùn)行期監(jiān)測成果

主壩壩基滲壓多數(shù)測點(diǎn)處于長期無壓狀態(tài)，最大滲壓水頭1.60 m，年變幅在0.62 m 以內(nèi)，表明壩基滲透壓力較小。

主壩繞壩滲流水位總體穩(wěn)定，無明顯趨勢性變化，基本不受庫水位影響而受降雨影響顯著。排除降雨影響后，主壩總滲漏量最大值為2.74 L/s，可見主壩總滲漏量不大，滲流量與溫度和庫水位沒有明顯相關(guān)性，無趨勢性變化，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5.3 國內(nèi)外同類工程對比

國內(nèi)外同類工程壩高在100.00 m 以下的面板堆石壩，其總體滲漏量如表3 所示，由表3 可見，瑯琊山上水庫混凝土面板堆石壩最大滲漏量處于同類工程較小水平。

表3 國內(nèi)外壩高100.00 m以下的面板堆石壩總體滲漏量統(tǒng)計(jì)表[5]

綜上所述，針對主壩區(qū)域的帷幕灌漿、固結(jié)灌漿和不良地質(zhì)條件的處理措施有效，兩岸無明顯繞壩滲流，壩基及兩岸壩肩帷幕防滲效果良好。

6 結(jié)語

本文結(jié)合滲流監(jiān)測資料、工程地質(zhì)條件和工程防滲處理措施進(jìn)行綜合分析，并與國內(nèi)同類工程展開對比，認(rèn)為瑯琊山電站主壩區(qū)域在采取帷幕灌漿、固結(jié)灌漿等針對不良地質(zhì)條件的處理措施后，壩基滲透壓力變化穩(wěn)定，主面板和壩基防滲結(jié)構(gòu)運(yùn)行良好；兩岸繞壩滲流與庫水位變化相關(guān)性不大，繞壩滲流現(xiàn)象不明顯；主壩滲漏量不大，且未見趨勢性增大變化?？傮w上，壩基防滲性能良好，大壩防滲體系未見惡化轉(zhuǎn)異。此研究分析方法，可為國內(nèi)同類電站在分析大壩滲流性態(tài)過程中提供一定的技術(shù)借鑒。