某大坝渗漏量偏大的治理方案研究与应用.pdf

Dam and Safety 20233http:/0 引 言某水电站大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高154.0 m，坝顶高程634.0 m，坝顶长493.4 m，坝顶宽10.0 m，正常蓄水位627.0 m，死水位555.0 m。坝顶上游设防浪墙，墙顶高程635.2 m。上游坝坡1 1.4，下游坝坡设“之”字形马道，宽8.0 m，综合坡比1 1.4。投运以来经多次处理，渗漏量仍不稳定，为降低渗漏量，保证大坝长期安全稳定运行，决定全面排查治理大坝渗漏量偏大的缺陷。1 历年监测数据分析1.1 大坝沉降监测情况蓄水后观测至2021年，坝顶视准线监测点位移量与坝高比最大值为0.35%，2018年、2019年和2020年大坝最大沉降量分别为19.07 mm、17.12 mm和15.80 mm，整体表现为视准线中部监测点的位移量较两侧位移量偏大，大坝沉降虽呈收敛趋势，但仍大于10.0 mm/年。1.2 大坝渗压监测情况周边缝附近垫层区埋设了9支渗压计，实测渗压水位随库水位变化而明显变化。根据坝体渗压监测资料分析，多数趾板后的渗压水位和库水位成正相关，相关系数在0.9以上。坝前趾板布置了1个渗压计观测孔，孔深40 m，孔内布置了3支渗压计。根据历史数据分析，水库蓄水后渗压增加，帷幕灌浆孔内的渗压计测值与库水位相关性较强，渗压水位相对较高；帷幕灌浆孔剩余水头较高，剩余水头系数为48.4%89.8%。1.3 绕坝渗流监测情况坝轴线下游左、右岸各布置了4个绕坝渗流监测水位孔。根据监测数据分析，监测水位变化值与库水位变化值之间差值较大，两岸绕坝渗流水位与库水位未表现出明显相关性，基本可以排除绕坝渗流问题的存在。1.4 面板接缝监测情况蓄水后，面板垂直缝接缝局部变形为持续闭合状态，局部由闭合变为张开或由张开变为闭合，部某大坝渗漏量偏大的治理方案研究与应用肖力群（大唐云南发电有限公司，云南 昆明，650103）摘要：钢筋混凝土面板堆石坝受沉降变形影响，防渗止水系统可能存在局部失效，渗漏量缓慢增加，不利于大坝长期安全稳定运行。通过全面排查渗漏点，采取可靠的处理方法并有效实施，减少大坝渗漏量。通过系统排查治理，促进大坝长期安全稳定运行。关键词：面板堆石坝；渗漏量；排查治理Title:Research and treatment of excessive leakage of a dam/by XIAO Liqun/Datang Yunnan PowerGeneration Co.,Ltd.Abstract:There is a possibility of local failure in the anti-seepage and water stop system of a concreteface rockfill dam affected by settlement deformation,resulting in a slow increase in leakage,which is notconducive to the long-term safe and stable operation of the dam.By investigating the leakage points,adopting and implementing reliable treatment methods,dam leakage is reduced.By systematic investigation and treatment,the long-term safe and stable operation of the dam can be achieved.Key words:concrete face rockfill dam;leakage;investigation and treatment中图分类号：TV641.4文献标志码：B文章编号：1671-1092（2023）03-0068-04By XIAO Liqun:Research and treatment of excessive leakage of a dam68http:/20233 大坝与安全分测点表现为持续张开。左岸周边缝上部测点损坏前，剪切和沉降位移量较大，2012年5月进行左岸周边缝修复检查时发现该部位铜片止水已拉坏，止水修复后，同年5月在该测点附近埋设新测点，初期两年测值较小，无明显变形趋势，至2014年5月开始出现明显竖向剪切和开度变形。周边缝中下部测点测值稳定，无趋势性变化。右岸上部周边缝测点开度、竖向剪切变形与库水位有较强的相关性，2012年在该测点附近新增的三向测缝计测值亦有同样的变化规律，测值均无明显趋势性变化。1.5 大坝渗漏监测情况大坝蓄水前，量水堰过流主要来自岸坡雨水集中。2009年8月3日开始观测，2009年11月9日量水堰实测渗流量为7.13 L/s；2009年11月10日大坝蓄水后，量水堰最大渗流量为258.06 L/s，出现时间为2020年10月26日，库水位626.35 m。大坝渗流量监测曲线见图1。注：竖线处观测时间为每年1月。图1 坝前水位和渗流量关系曲线Fig.1 Relationship between reservoir level and seepage flow1.6 小 结根据大坝变形、渗漏、渗压、绕坝渗流、面板接缝监测数据及历年补强加固情况，得出以下结论：（1）周边缝及帷幕渗压系数较大，相关性较强；（2）大坝面板差异位移和挤压明显，存在止水破坏的可能；（3）结合坝顶防浪墙裂缝及坝体位移变化情况，左、右岸山体束缚较明显，差异变化显著，易造成剪切位移，坝后渗流水来自周边缝的可能性较大；（4）绕坝渗流情况不明显；（5）大坝渗流主要通道可能集中于坝体，且高水位下的渗漏是渗漏量偏大的主要原因之一。2 渗漏通道及面板缺陷排查2.1 渗漏通道通过潜水员水下吸墨检查，全面排查大坝面板、垂直缝、周边缝和坝前铺盖的运行及渗漏情况。通过水下检查，在大坝面板压性垂直缝575600 m 高程段共计发现 20 处明显渗漏点，在张性缝中部高程发现 1 处高度疑似渗漏通道，分析认为渗漏通道集中在面板压性缝中上部。2.2 面板混凝土破损缺陷随汛前水库水位下降，从大坝面板顶部向下开展混凝土破损缺陷及面板混凝土裂缝检查。检查发现R6、R7面板560565 m高程段与趾板接合部位发生混凝土挤压破损，面积约80 m2，主要原因为该部位基岩束缚较明显。2.3 面板混凝土裂缝排查发现大坝面板表面存在多条裂缝，主要集中在大坝面板中上部，裂缝累计长 2 405 m，宽0.050.30 mm，以小于0.20 mm为主，钻孔取芯检查发现裂缝深度均小于10 cm，分析认为主要是面板配筋限制了裂缝深度的发展。2.4 面板混凝土脱空缺陷采用地质雷达和红外热成像设备进行了脱空检测，分高温时段和低温时段对混凝土面板进行热成像扫描。脱空检查发现，面板脱空部位在面板上部，脱空高度约320 cm，在高程上呈上大下小趋势。采取面板顶部人工钻孔对脱空情况进行检查复核，发现面板脱空高度约339 cm。2.5 趾板地质较差部位对左岸地质条件较差的疑似渗漏区趾板与面板接触部位（568583 m高程）进行钻孔压水试验，结果见图2。图2 左岸568583 m高程段压水试验结果Fig.2 Packer test results for elevation 568583 m on the leftbank2013201420152016201720182019202020212022坝前水位渗流量年份630610590570550300240180120600坝前水位/m渗流量/（L/s）1号2号3号4号5号6号7号8号9号10号11号3.973.923.523.652.683.694.223.033.133.464.625.04.54.03.53.02.52.01.51.00.50.0平均透水率/Lu肖力群：某大坝渗漏量偏大的治理方案研究与应用69Dam and Safety 20233http:/3 渗漏量偏大治理措施3.1 大坝面板脱空回填对大坝面板脱空部位进行回填灌浆处理。在面板脱空部位610.0 m高程以上部位进行钻孔，布设 3 排回填灌浆孔，每块面板均匀布置 3 个灌浆孔。在628.5 m高程各面板布置1排灌浆孔，采用水泥砂浆（水 水泥 砂=1 1 2）灌浆；在623.5 m高程各面板布置1排灌浆孔，采用水泥粉煤灰浆液（水 水泥 粉煤灰=1 1 3）灌浆；在L9L3面板610 m高程设1排灌浆孔，采用水泥粉煤灰浆液（水 水泥 粉煤灰=1 1 3）灌浆。灌浆完成后，采用预缩砂浆封孔，养护7 d后用手刮聚脲（尺寸15 cm15 cm）罩面。共回填水泥粉煤灰砂浆932 t。3.2 大坝面板表面裂缝封闭处理对大坝面板大于0.2 mm的表面裂缝，首先对裂缝两侧进行打磨处理，再进行骑缝或斜孔化学灌浆处理，然后清理裂缝周围40 cm范围内的混凝土面，最后采用宽25 cm的手刮聚脲封闭；对大坝面板小于0.2 mm的表面裂缝，采用手刮聚脲进行封闭处理。共完成2 405 m面板裂缝化学灌浆及封闭处理，施工现场见图3。图3 大坝面板表面裂缝化学灌浆及封闭处理Fig.3 Chemical grouting and sealing treatment for cracks ondam panel surface3.3 垂直缝表层止水结合大坝水下检查渗漏点情况，在10条压性缝（J9J18）570.0629.5 m高程段增设表层SR止水（R=15 cm，总长1 023.4 m）。在变形较大的8条张性缝（J1、J2、J19和J24J28）增设SR表层止水（R=20 cm，总长533.6 m），从555.0 m高程或周边缝交接处开始，填充至面板顶部629.5 m高程。表层止水施工工艺为：挤压破坏修复基面清理SR配套底胶涂刷SR-2塑性填料施工SR盖片粘贴压条固定与锚固封边、底端封闭处理（底部端头灌浆封闭），施工现场见图4。（a）张性缝（b）压性缝图4 垂直缝表层SR止水Fig.4 Surface SR water stop for vertical joints3.4 面板挤压破损混凝土修复对检查发现的R6、R7面板560565 m高程段挤压破损混凝土进行凿除，清洗干净后，采用与面板同等级的混凝土进行修复。R6面板混凝土破损修复工程量17.77 m3，R7面板混凝土破损修复工程量2.18 m3，合计20 m3，施工现场见图5。（a）R6面板（b）R7面板图5 面板挤压破损混凝土修复Fig.5 Repair of concrete damaged by panel bulking3.5 趾板地质较差部位帷幕补强开展左岸568583 m高程段帷幕补强灌浆，原帷幕深45 m，检查补强灌浆孔深50 m。帷幕质量检查孔补强灌浆后，透水率均小于 3 Lu（1.772.16 Lu），压水试验数据表明，帷幕灌浆质量可靠。帷幕补强后，对560568 m高程段趾板混凝土与基岩接触面进行了接触灌浆，压水试验结果表明，此处灌浆质量满足设计及规范要求。4 治理效果检验大坝渗漏治理施工完成后，加强了大坝渗流量监测，监测结果显示坝体渗流量与库水位相关性较强，见图6。2021年治理完成后，库水位蓄至年最By XIAO Liqun:Research and treatment of excessive leakage of a dam70http:/20233 大坝与安全高水位626.5 m，渗流量为171 L/s；2021年11月25日，库水位下降至625.9 m，渗流量达2021年极值179 L/s，水质清澈，极值同比减少 79 L/s，降幅30.6%；2022年10月21日，库水位蓄至年最高水位626.14 m，渗流量为121.3 L/s；库水位625.89 m时渗流量达2022年极值123.5 L/s，水质清澈，极值同比减少134 L/s，降幅51.9%。注：竖线处观测时间为每年1月。图6 坝前水位和渗流量关系曲线Fig.6 Relationship between reservoir level and seepage flow2021 年和 2022 年，大坝最大沉降量分别为13.86 mm和10.60 mm，大坝沉降基本呈收敛趋势。经过一个水文年和两个正常蓄水位的检验，大坝渗漏量缓慢增加并偏大的情况得到明显遏制，高水位下各阶段渗漏量明显下降，渗漏水水质清澈，大坝运行安全稳定。5 结 语钢筋混凝土面板堆石坝受沉降变形影响，面板顶部易出现脱空。面板底部受力条件改变，面板顶部受力条件变差，导致面板中上部裂缝大量发生，压性和张性垂直缝止水受脱空影响产生缺陷，导致大坝渗漏量缓慢增加，属于典型的“慢性病”。通过开展脱空回填、面板增设表层止水、帷幕补强、大坝面板混凝土裂缝和破损缺陷修补等措施，有效修复和封闭了大坝面板渗漏通道，降低了大坝渗漏量，促进了大坝长期安全稳定运行。参考文献：1 DL/T 51482012,水工建筑物水泥灌浆施工技术规范S.2 DL/T 52992013,大坝混凝土声波检测技术规程S.3 DL/T 54062019,水工建筑物化学灌浆施工规范S.4 JC/T 10412020,混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料规范S.5 DL/T 53172014,水利水电工程聚脲涂层施工技术规程S.6 JC/T 24352018,单组分聚脲防水涂料S.7 DL/T 51152016,混凝土面板堆石坝接缝止水技术规范S.收稿日期：2023-03-23；修回日期：2023-04-28作者简介：肖力群（1981），男，湖南常德人，高级工程师，主要从事运行期水工建筑物安全管理工作。作者邮箱：2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023坝前水位渗流量年份630610590570550300240180120600坝前水位/m渗流量/（L/s）15 徐贤良,陈重喜,张喜臣.某大坝结构缝的水下施工处理J.大坝与安全,2003(2):48-49.16 邢林生,朱锦杰,赵晓宇.天生桥一级大坝面板挤压破损分析J.水力发电学报,2008(5):59-63.17 林忠华,包银鸿,吴启民,等.环保型系列聚氨酯灌浆材料的研制及应用R.杭州国电大坝安全工程有限公司,2010.18 林忠华,张捷,陈乔,等.高闪点阻燃型油溶性聚氨酯灌浆材料R.杭州国电大坝安全工程有限公司,2011.19 谭建平.SR 塑性止水材料的特性J.中国建筑防水,1998(5):18-20.20 谭建平.SR塑性止水材料的研究和应用J.水力发电,1992(2):31-34.21 黄星宇,张颖,徐李达.天生桥一级水电站混凝土防渗面板水下检查及修复J.红水河,2017,36(4):50-52.22 许鑫,苏仁庚,勾仕禧.天生桥一级水电站面板局部破损处理措施建议J.水电与新能源,2018,32(5):61-65.23 勾仕禧,罗井伦,许鑫.天生桥一级水电站面板历年检查及破损修复情况分析J.红水河,2018,37(1):72-75.收稿日期：2022-03-04作者简介：程庆超（1992），男，河南商丘人，硕士，工程师，主要从事水工建筑物除险加固工作。作者邮箱：cheng_（上接第67页）欢迎投稿 欢迎订阅 欢迎刊登广告肖力群：某大坝渗漏量偏大的治理方案研究与应用71