均质土坝渗水分析及防渗处理研究

崔学坤

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 杭州 310004）

均质土坝渗水分析及防渗处理研究

崔学坤

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江 杭州 310004）

土石坝作为一种可以就地取材，结构简单，适应性强，安全可靠的坝型，在坝工建设中得到了最为广泛的应用。由于抽水蓄能电站的运行特点，上、下水库水位日间变幅较大，如果均质土坝出现渗水现象，随着时间推移将会发生管涌破坏，影响大坝的渗透稳定，导致大坝的渗漏破坏，因此必须对均质土坝进行渗水分析并及时进行防渗处理，以确保大坝安全运行。

均质土坝；抽水蓄能电站；渗水；管涌；防渗处理

0　工程概况

抽水蓄能电站枢纽一般由上水库、下水库、输水系统、地下厂房、中控楼等组成。由于抽水蓄能电站的运行特点，上、下水库水位日间变幅较大，对上、下水库大坝影响较大。

土石坝作为一种可以就地取材，结构简单，适应性强，安全可靠的坝型，在坝工建设中得到了最为广泛的应用。某抽水蓄能电站上水库大坝为均质土坝，是利用已建的大坝经加固处理后投入运行。原均质土坝工程于1958年开始兴建，至1960年大坝筑至25m后开始使用，随着引水面积的增加，为了提高效益，原均质土坝先后经过两次加高，坝顶高程达到400.43m。

2009年8月，“莫拉克”台风过后，巡检人员在巡视检查时发现上库大坝右岸坝肩下游面附近EL388m坝坡有渗水现象，水质清澈，伴有少量的沙粒。

1　上水库大坝渗流监测分析

1.1坝体浸润线

为了监测上库大坝上的浸润线变化情况，布置了两个观测断面坝0+080.00 m（4只孔SUP1～SUP4）和坝0+120.00m（5只孔SUP5～SUP9）。上库坝体测压管水位过程线见图1，从上库坝体测压管水位过程线可知，SUP1、SUP2、SUP3、SUP6、SUP7常年处于有水状态，SUP4、SUP8处于有水与无水交替的状态；越靠近下游，坝体内水位越低；坝体测压管水位受温度及降雨量影响较小；各测压管水位无明显趋势性变化，过程线较为平稳。在上水库蓄水时，靠近上游侧的测压管水位随上库水位上升而略有增大。目前坝体浸润线比较稳定且较低，最高浸润线测压管水位为坝0+053 m靠近上游侧位置的SUP6=379.2m。

1.2坝基渗压

上库坝基测压管共有5个，分布在大坝坝顶。上库坝基渗压力比较稳定，目前上库坝基最大渗压力为10.2m（即孔内水位为375.61m）。

1.3岩体地下水位

上库在溢洪道两侧各设1个地下水位孔。目前地下水位维持在390～393m，远低于上库正常蓄水位396.21m。

1.4坝体渗漏量

坝体渗漏量采用设置于上库大坝下游坝后的量水堰（1个）进行观测，大坝渗漏量比较稳定，与上库水位存在一定的关系，同时受坝区降雨量影响较明显，无明显年周期性变化，受温度影响较小（见图2）。目前上库大坝最大渗漏量为1.95 l/s。

2　上水库大坝渗水原因分析

2.1新增测压管布置

为了展开上库大坝渗水分析及防渗处理研究，新增了5个测压管，在原测压管SUP7和SUP8左侧2m处设置2个测压管SUPZ1和SUPZ2，渗水点正上方坝顶处设置1个测压管YUPZ3，右岸坝肩处设置2个绕坝渗流测压管YUPZ1和YUPZ2。

2.2新增测压管数据分析

由图3、4可知：测压管YUPZ3水位受上库水位影响较大，上午上库处于高水位运行，测压管内水位较高，随着电站发电，上库水位降落，测压管内水位降低，与上库水位涨落关联性较好，说明测压管YUPZ3位置处渗透性明显。

测压管YUPZ1水位与上库水位涨落关联性较好，上库水位日间变幅在6.0～6.7m时，YUPZ1管内水位变幅在3.2～3.7 m，YUPZ2管内水位变幅在0.1～0.2m，说明测压管YUPZ1右岸坝肩处渗透性明显。

2.3小结

由于上库大坝新增测压管YUPZ1、YUPZ3水位受上库水位影响较明显，管内水位与上库水位涨落关联性较好，可初步判断上库大坝右岸坝肩存在绕渗，右岸坝段存在坝基渗漏的可能性。结合右岸坝后渗水点护坡现场开挖的情况，以及对测压管YUPZ1、YUPZ3进行简易示踪试验，进一步明确了上库大坝右岸坝坡渗水的主要通道。

因此，导致上库大坝右岸坝坡渗水的主要原因是渗漏问题，包括右岸坝肩绕渗和坝体渗漏。随着水库日常运行，库水位日间涨落，库水随着集中渗漏通道不断流出，土体骨架中细颗粒不断被带走，会发生管涌破坏，影响大坝的稳定，导致大坝的渗漏破坏。同时，随着集中渗漏通道的逐渐形成，坝体渗漏量日渐增大，对电站的经济运行也会产生严重影响。因此为确保上库大坝安全有效的运行，需要对大坝及库岸采取必要的防渗措施。

3　防渗处理方案制定

综合上库大坝坝体、坝基及坝肩地质条件，地下水位变化情况，以及渗流监测分析和渗流计算成果，判断上库大坝右岸坝肩岩体受裂隙发育影响，存在渗漏通道，存在绕坝渗流现象；大坝右岸坝体局部可能存在渗透薄弱层，右岸坝长45m范围坝基可能存在渗漏通道。结合坝后量水堰观测值分析，渗漏量较小，表明坝体防渗总体上是有效的，大坝其它部位坝体及坝基防渗性较好。

针对上库大坝右岸坝坡渗水，采用“库岸帷幕灌浆+坝基帷幕灌浆”的处理方案。布置库岸帷幕1～2排，沿上库环库公路方向延伸绕过右岸坝肩山包，向下深入强透水带及相对隔水层（q≤3Lu）以下5m；右岸坝肩坝基帷幕灌浆向下深入相对隔水层（q≤3Lu）以下5m，向上深入坝体0.5m，孔距1.5m，单排孔。库岸帷幕灌浆与右岸坝肩坝基帷幕相接，沿上库环库公路方向延伸绕过右岸坝肩山包。

4　防渗施工处理及总结

帷幕灌浆处理共有147个单元工程，合格率100%，检查孔合格率100%，各次序孔透水率及单位注入量变化符合灌浆规律，各孔段透水率均满足防渗标准，帷幕灌浆效果良好。结合上库大坝右岸下游面渗漏点EL388m位置渗水现象已完全消失，坝后量水堰渗漏量已明显减少，表明坝体防渗总体上是有效的，防渗帷幕已经形成。

崔学坤（1985-），男，工程师，从事抽水蓄能电站水工管理工作。

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1672-5387（2015）11-0072-02

10.13599/j.cnki.11-5130.2015.11.024

2015-07-31