南欧江六级水电站复合土工膜面板监测资料分析

肖 仕 进， 李 江 华

(中国水利水电第十工程局有限公司勘测设计院 工程安全监测中心，四川 成都 610072)

0 引 言

老挝南欧江六级水电站挡水建筑物为土工膜面板软岩堆石坝，坝体与右岸溢洪道连接。由于坝型高，软岩填筑比例大，全面掌握坝体的自身稳定性尤为重要，而在土石坝中，防渗体的防渗效果对坝体的稳定性起到了决定性作用。

为了全面掌握土工膜面板的运行情况，分析土工膜的防渗效果，确保软岩堆石坝的稳定，在土工膜面板堆石坝内布置了一套完整的原型观测系统。本文主要分析了土工膜的变形情况和土工膜与挤压边墙之间的气体浮托情况，并结合大坝变形和渗流渗压监测情况对土工膜面板的运行情况及防渗效果作了全面分析，进而评估大坝运行安全稳定性。通过对监测资料的整理和分析，为该坝的安全运行提供有力保障，同时也为土工膜面板堆石坝的设计、施工提供科学依据，为以后类似工程项目积累经验。

2 工程概况

老挝南欧江六级(Nam Ou6)水电站位于老挝丰沙里省境内，是南欧江河流规划中第六个梯级(自下而上)电站。坝址距丰沙里市27 km，距老挝万象市828 km。

工程以发电为主，水库总库容4.33亿m3，调节库容2.46亿m3，具有季调节性能。电站总装机规模为180 MW(3×60 MW)，七级水电站投产前，多年平均发电量6.57亿kWh。工程为二等大(2)型工程，主要建筑物(挡水、泄洪和引水发电建筑物)级别为2级，次要建筑物(下游护岸)级别为3级，临时建筑物级别为4级。

工程采用径流式开发，枢纽主要建筑物由复合土工膜面板堆石坝、溢洪道、放空洞、引水系统及地面厂房、护岸工程等组成。

复合土工膜面板堆石坝布置于主河床，坝顶高程515.00 m，河床段趾板建基高程430.00 m，最大坝高85 m，坝顶长362 m，坝顶宽8 m。上游坝坡坡度为1∶1.6，复合土工膜(3.5 mmPVC+700 g土工布)直接铺设于混凝土挤压边墙上部，膜上未设保护；下游坝坡坡度为1∶1.8，在高程454.00 m设置3 m宽的马道，坡面采用厚度为50 cm砂岩干砌块石护坡。坝顶上游侧在高程512.00 m设4.2 m高的L型混凝土防浪墙，防浪墙底部与复合土工膜连接，防浪墙顶高程516.20 m，防浪墙沿坝轴线方向每12 m设一沉降缝，采用土工膜覆盖高程515.00 m以下部分防浪墙，沉降缝间不再设止水。

3 复合土工膜监测布置

在复合土工膜上6个坝纵分高程成对布置24支土工膜应变计，其中坝纵0+031.909(505.00 m)2支，坝纵0+096.909(505.00 m、485.00 m)4支，坝纵0+161.909(505.00 m、455.00 m)4支，坝纵0+241.909(505.00 m、485.00 m、455.00 m、432.00 m)8支，坝纵0+320.000(455.00 m)2支，坝纵0+346.523 (505.00 m、485.00 m)4支，监测土工膜变形。

复合土工膜下3个坝纵分高程布置6支土工膜气压计，其中坝纵0+121.909(509.00 m、476.00 m)2支，坝纵0+241.909(496.00 m、456.00 m)2支，坝纵0+326.523(509.00 m、476.00 m)2支，监测土工膜在初次蓄水及运行过程是否有水、气压顶托等情况。

土工膜应变计和土工膜气压计分布如图1所示：

4 监测成果分析

图1 土工膜监测仪器布置图

4.1 土工膜变形监测

南欧江六级水电站于2015年10月8日下闸蓄水，监测工程施工结束后于2016年11月1日移交给运行方进行监测。

蓄水前，土工膜变形量较小，整体稳定。变形量在-2.34～4.73 mm之间，其中拉伸变形量最大发生在坝体中部476 m高程，压缩变形量最大发生在靠近左岸中部的496 m高程，该时段的土工膜变形主要受坝体变形(主要为沉降)的影响，但变化较小，无异常。

蓄水至竣工移交时段受蓄水影响，部分土工膜应变计失效，个别测点(DB-GS-03和DB-GS-20)变形量较大且呈拉伸状态，但整体上土工膜应变计位移变化量均较小，整体稳定。

竣工至现在经过2年半的运行时段有4支土工膜应变计失效，从正常运行的土工膜应变计监测成果来看，土工膜整体变形较小，竣工至现在变形量在2.54 mm范围内，整体上呈压缩状态。其中拉伸最大测点(DB-GS-14)和压缩最大测点(DB-GS-21)均为2.54 mm，且都位于505 m高程正常蓄水位附近，变形主要受库水位波动变化的影响，符合运行规律，土工膜面板运行正常。

土工膜变形监测成果如表1所示。

4.2 土工膜气压监测

土工膜在初次蓄水及运行过程是否有水、气压顶托等情况采用土工膜气压计进行监测，其中设计编号为DB-GA-03采用渗压计代替土工膜气压计。

表1 复合土工膜变形监测成果表

蓄水前，大坝土工膜气压计基本处于无压状态，靠近面板左岸的DB-GA-01和DB-GA-02有微小的气压顶托情况，但压力较小，最大为0.59 kPa。

蓄水至竣工阶段，受蓄水影响靠近左岸和溢洪道的土工膜气压计压力有所增大，但增大幅度较小，在0.68kPa范围内，靠近中部的DB-GA-03和DB-GA-04一直处于无压状态。

竣工至现在，土工膜气压计压力整体有所减小，其中DB-GA-01从1.27 kPa减小到无压状态，DB-GA-06有微小的增加，压力增大0.19 kPa。当前大部分土工膜气压计都处于无压状态，靠近溢洪道的DB-GA-05和DB-GA-06有微小的压力，压力最大为0.78 kPa。

综上所述，土工膜气压计当前基本都处于无压状态，仅靠近溢洪道的两个测点有微小的压力，土工膜整体稳定，不存在水、气压托顶的情况。土工膜气压监测成果如表2所示：

表2 土工膜气压监测成果表

5 相关监测成果及分析

为了更进一步了解土工膜的防渗效果，在大坝坝体、坝基、面板、趾板、周边缝、大坝与溢洪道接缝处等位置共计布置了24支渗压计。当前大坝坝基河床部位深孔渗压计渗透压力稍大，渗压水位变化主要与库水位相关，近月渗压变幅在0.015～0.021 MPa之间，该部位渗压主要检查坝基防渗帷幕效果，监测结果表明坝基帷幕防渗效果较差。

其他部位的渗压计压力均较小，近月压力变幅在0～0.003 MPa范围以内，渗压水位稳定。所有面板及大坝与溢洪道接缝处渗压计监测成果表明，面板及接缝处于无压状态，土工膜发挥了较好的防渗作用。

在大坝后坡截水墙位置安装了1套梯形量水堰[3]监测坝体渗流量，当前大坝坝体渗流量为18.50 L/s，对应库水位高程为506.28 m。近月库水位环比上期下降2.46 m，渗流量减小4.73 L/s，坝体渗流量主要受坝前库水位的影响，当前坝体渗流量稳定，无突变及异常现象。综合来看，坝体及坝基总渗流量不大，且没有发生突变情况，表明土工膜没有新增孔洞出现。

在坝体表面及坝顶布置了表面变形监测点，坝体内部安装了水管式沉降仪[4]和引张线式水平位移计，用于监测坝体表面位移和内部变形情况。监测成果表明：坝体表面及内部变形比较稳定，近年位移变幅均在30 mm以内。

在每年初枯水期均对土工膜表面进行专项巡视检查，土工膜表面完整，不存在破损、划伤等特殊异常情况，并对于微小的划痕及时进行了修补。

6 结 语

(1)土工膜变形及内部水、气压浮托力稳定，结合对土工膜表面的巡视检查[5]，未发现土工膜有破损、划伤、老旧等情况，初步判断土工膜完整，无异常现象。

(2)坝体及坝基渗流渗压稳定，表明土工膜防渗效果较好，渗流量无增加情况，表明土工膜没有新增渗漏通道。

(3)复合土工膜面板堆石坝工程受库区水位及时间效应影响，变形、渗流渗压、应力应变等均产生相应的效应变化，目前各监测量均趋于稳定或符合运行期正常变化规律，无明显异常现象。

(4)从蓄水前后及运行以来的观测成果分析看，土工膜面板及堆石坝坝体所埋设的观测设备整体工作性能良好，虽有个别测点失效，但整个工程的埋入式不可更换仪器设施完好率达80%以上，满足规范要求[6]。成活仪器能较好反映水工建筑物在施工期、蓄水期以及运行初期的性态，尤其是设置在大坝面板部位的土工膜应变计和气压计，较好地反映了工程的关键设计、施工工艺及复合土工膜的优良防渗效果。