汪岭水库大坝渗漏原因分析及处理措施_唐克建.pdf

183 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）汪岭水库大坝渗漏原因分析及处理措施唐克建（安徽省潜山市水利局，安徽 潜山 246300）摘 要：汪岭水库位于安徽省潜山市痘姆乡求知村境内，属长江流域皖河支流潜水茅岭河水系，是一座以农田灌溉为主，结合下游河道防洪、库区养殖等综合利用的小（）型水利工程。汪岭水库大坝经过多次除险加固后，仍存在渗漏问题，严重威胁大坝安全。通过对渗漏原因分析研究，采取有针对性处理措施，一举解决了渗漏问题，为相关研究人员提供参考。关键词：水库；大坝；渗漏原因；处理对策；塑性混凝土防渗墙中图分类号：TV223.4文献标识码：B0 前 言 水库枢纽工程由拦河坝、溢洪道，放水隧洞组成。拦河坝布置在主河床，溢洪道位于大坝右岸山体，放水隧洞位于大坝左岸山体。拦河坝为土坝，坝顶高程95.6m，最大坝高为32.6m，坝顶宽1012m，坝顶长230m。坝址以上控制面积6.5km2，坝址高程63.0m（吴淞高程，下同），正常蓄水位91.7m，设计洪水位93.39m，校核洪水位94.08m，死水位71.5m，总库容320万m3。1 历次渗漏情况1.1 大坝建设及渗漏情况水库大坝建设分两期，第一期是1958-1962年，第二期是1973-1976年。1）第一期。大坝于 1958年 9 月开工，边设计边施工，1959 年 11 月大坝合扰。1960 年汛前，坝高达24.6m，坝顶高程87.6m；大坝黏土心墙高8m，心墙顶高程71.m，上部10余米均为两岸山坡砂壤土填筑；左岸坝下靠山边建成临时溢洪道和圬工涵洞。1960 年汛期，大坝严重漏水，形成管涌，当地政府发动群众于坝外做5个土牛，才转危为安。汛后，对水库大坝进行维修加固，因资金原因加固未按计划完成，水库仍处于危险状态。2）第二期。第一期工程建成后，由于心墙未到坝顶，砂壤土坝壳挡水后渗漏严重，浸润线高，大坝在 80 82m 高程之间有 30 长漏水。1974年实施汪岭水库扩建工程，扩建后的坝顶高程为95.6m，坝顶宽6 8m，坝顶长度255m，坝型改为黏土斜墙坝，斜墙底厚3m，顶厚1.0m；废除临时溢洪道，在大坝右岸山体新开永久溢洪道；废除原圬工涵洞，在大坝左岸山体新开放水隧洞。对原临时溢洪道进行封堵，并在原临时溢洪道中间心墙位置新建一道防渗墙；对原圬工涵拆除了进口部分及斜卧管并用浆砌石及混凝土进行封堵。当水位上升到81.7m高程（原临时溢洪道底）后渗漏严重，部分水流从原圬工涵洞的东侧（靠山边）沿涵壁向外渗出2。1.2 大坝除险加固及渗漏情况1）1984 年除险加固及渗漏情况。对原临时溢洪道封堵段斜墙进行了灌浆，灌浆后原临时溢洪道渗漏虽有好转但仍严重，原圬工涵洞漏水没有明显减少。2）1988 年除险加固及渗漏情况。对原临时溢洪道前的铺设的黏土斜墙进行了翻修处理，发现黏文章编号:1007-7596（2023）05-0001-04收稿日期 2022-03-09作者简介 唐克建（1965-），男，安徽潜山人，高级工程师，研究方向为水利工程建设管理。DOI:10.14122/ki.hskj.2023.05.027 184 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）土斜墙与岸坡山体之间未设截水槽，因此在81.7m高程以上区域增设宽2m、深0.81.0m的截水槽，并在坝后增做了导滤层，这次处理后原临时溢洪道渗漏有明显好转，但仍有漏水现象（是清水）。据观测资料分析，1988 年，当水库水位为90.0m时，漏量为0.03m3/s；1995 年，当水库水位为90.0m时，漏量已增大至0.15m3/s，当水位下降到81.3m时漏量减少至0.03m3/s，水位再降至79.0m时基本不漏水。3）2008 年除险加固：大坝防渗加固：大坝防渗采取上游面加厚黏土斜墙、高压旋喷防渗墙、坝基帷幕灌浆三项处理措施；坝体原圬工涵封堵加固：拆除原圬工涵进口浆砌石和混凝土堵体，扩大开挖范围，重新回填黏土压实；紧临黏土斜墙处洞身用 C20 混凝土封堵；对涵身进行水泥膨润土浆灌浆充填。2012年汛期，库水位89.54m 时背水坡原临时溢洪道平台位置有 2 处明显的集中渗水点，经量测合计渗水量约6.5L/s（清水）。汛后巡查发现大坝迎水坡面存在塌陷，塌陷区面积约 20m2,塌陷最深处 0.2m。4）2013年除险加固及渗漏情况：塌陷处理：塌陷区及其周边人工开挖至斜墙底部，对基坑底的坝坡砂壳进行振动压实处理，然后回填黏土并分层压实；左坝端坝面增强防渗处理：自左坝头至桩号0+065处的迎水侧坝面，在原黏土斜墙上（自截水槽底至90.0m高程）满铺复合土工膜防渗，然后恢复原上层结构；坝后坡反滤排水：于78.5m平台新建反滤压渗平台及排水沟，并埋设排水盲管，通过坝坡排水沟及排水盲管将渗水导向下游。2013年汛期，背水坡原临时溢洪道平台处（高程78.5m）仍有渗水现象。5）2014 年除险加固及渗漏情况：对左坝端再次进行防渗加强处理措施为对左坝头桩号0+0240+065段的原帷幕灌浆进行加强处理，另在坝背水侧78.5m高程处做导渗工程。2016 年汛期，水库最高水位达到92.7m 时，背水坡原临时溢洪道平台处出现渗漏，出水量较小。2020 年汛期，左坝端背水坡平台出现较大的集中渗漏险情，渗水量较大，渗水点位置为水库原临时溢洪道回填土方处。随着水位上升渗水量加大，现场观测水位 86 时，渗水量约有自来水龙头放水量，渗水为清水，周围未发现其他渗水点。2 渗漏原因分析2.1 大坝无损探测成果为查清大坝渗漏原因，2020 年8月，南京水利科学研究院对大坝进行无损探测，沿坝顶（高程95.6m）、一级平台（高程 84.5m）、二级平台（高程 78.5m）布置电极，电极间距为 10m、10m、5m，测量电极间电阻率，电阻率越低说明填筑质量较差或存在渗漏通道等，电阻率越高则相反。低电阻率分布高程、区域、参数统计表，如表 1 所示。表 1 低电阻率分布高程、区域、参数统计表测量顶点高程电极间距/m分布桩号分布高程/m分布深度/m电阻率/ohm.m备注95.6(坝顶)100-0200+000150120山体裂隙水0+085-0+10065801830100150老涵位置0+0450+06073831222200250填筑疏松区0+017-0+02050150山体裂隙水0+045-0+07065805-205015084.5(一-级平台)100+015-0+06079.584.5051000+0750+170607015355020078.5(二级平台)50+0070+01573.578.5051000+0320+0357075471502000+0520+0706073A200150依据高程95.6m、84.5m、78.5m 电阻率测量成果，各高程大坝纵断面均有低电阻率区，低电阻率区桩号均有重合，与背水坡渗漏对应大坝桩号接近（0+0250+030），低电阻率高程变化由高到低，初步判断大坝由前至后可能有渗漏通道。2.2 原因分析1）坝体施工质量差，黏土防渗墙不到位。水库建设采用是三边工程，边设计边施工；坝体填筑土料主要是山体剥落的砂壤土，土质较差；最初的黏土心墙高只有 8m，其后增加的黏土斜墙厚度也不够，不能满足坝体防渗要求；水库最初蓄水时渗水严重，险些酿成灾难；水库蓄水后渗漏一直存在，虽经多次处理，没有从根本上解决渗漏问题。2）临时溢洪、圬工涵洞封堵措施不到位。临时溢洪封堵未全面采用黏土回填，封堵部分与黏土心墙（或黏土斜墙）、山体之间未建立有效防渗体；圬工涵洞封堵长度不够，封堵材料与涵洞壁及坝体 185 2023 年 第 5 期 黑 龙 江 水 利 科 技 N o.5.2023 （第 51 卷）H e i l o n g j i a n g H y d r a u l i c S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y （T o t a l N o.51）之间没有形成封闭的防渗体系；致使临时溢洪、圬工涵洞封堵后渗水不断，后经翻修和灌浆处理，仍有漏水现象。3）除险加固深度不够，没有形成有效防渗体系。2008-2014 年水库经过多次除险加固，形成复杂的防渗体系，有建库时形成的黏土心墙（高 8m，心墙顶高程 71m，底高程 63m）、黏土老斜墙，有除险加固时形成的黏土新斜墙（顶高程 94.5m、底高程 75.5m）、高压旋喷防渗墙（顶高程 74.5m）、复合土工膜、坝基帷幕等，在一定程度的减小了渗漏，但未从根本上消除渗漏，说明各防渗体系相互之间存在达接问题，也存在施工质量不到位的问题。3 处理措施3.1 应急处理措施针对 2020 年汛期大坝渗漏情况，为确保大坝安全和下游人民群众生命财产安全，采取以下急处置措施1）初步处理：围井反滤。在背水侧平台（高程 78.5m）集中渗水点处，以渗水点为中心，砌筑干砌石围井，围井内径 2.0m，高 0.6m，壁厚 0.5m，井内铺一层土工布，上铺 1030cm 碎石，保持渗水点出流不变，便于渗水观测。此时，井内不宜填满，如果填满渗水将沿下游井壁四周流出，不便于观测。初步处理后应加强观测，并备足碎石、块石等抢险物资。2）应急处理：当渗水点出水变浑或挟带泥砂时，应迅速填满围井，同时加固围井，并将围井升高至1m以上。应急处理确保不发生管涌，确保大坝安全。3）加强巡查：水库水位 85.0m 以下，每日巡查不少于 4 次；当发生连续强降雨或水库水位达85.0m 以上时，加密巡查频次为每小时至少 1 次。每次巡查均须填写巡查记录，并按规定上报。4）强化运行调度：当发生连续强降雨或水库水位达 86.0m 以上时，适时调度开闸放水，控制水库水位在 86m 以下运行。5）及时预警转移：当渗水点出水变浑或挟带泥砂时，按汪岭水库防汛抢险应急预案规定及时逐级报告险情，并迅速组织群众按照预定路线有序转移至安置地点避险。3.2 渗漏处理措施水库大坝渗漏严重威胁水库安全，必须从根本上加以解决。依据汪岭水库历年除险加固成果及渗漏原因分析，只有在不考虑原有的防渗体系情况下，新建完全独立的防渗体系，才能彻底解决渗漏问题。综合考虑渗漏处理措施：坝体采用塑性混凝土垂直防渗墙防渗，坝基及坝肩采用帷幕灌浆防渗。1）塑性混凝土垂直防渗墙沿坝轴线全坝段布置，墙底嵌入基岩1m，墙厚0.6m，渗透系数K110-7cm/s，抗压强度3MpaR285Mpa，弹性变形模量300MpaE281000Mpa，允许渗透比降J=80。2）坝基帷幕灌浆沿防渗墙中轴线布置，灌浆孔间距为 2m，帷幕顶进入塑性混凝土防渗墙内1m以上，灌浆深入基岩 10Lu线 5m 以上。3）坝肩帷幕灌浆，对于左坝肩沿现有混凝土道路延伸位布置，灌浆深入基岩 10Lu线5m 以上，越过底部放水隧洞，布置长度 75m；对于右坝肩虽未出现渗漏情况，为保证防渗可靠性，向右侧溢洪道延伸，布置长度40m。4 结 语汪岭水库大坝渗漏处理工程于 2021 年 2 月开工，2021 年 4 月完工，经检测垂直塑性混凝土防渗墙墙体均匀性、连续性较好，墙身厚度为602604mm，墙体渗透系数为5.5210-89.8210-8cm/s，满足设计最小墙身厚度600mm和设计渗透系数110-7cm/s的要求；坝基（及坝肩）帷幕灌浆的透水率为6.6 8.5Lu，满足设计透水率10Lu的要求。检测结果表明，垂直塑性混凝土防渗墙和坝基（及坝肩）帷幕灌浆达到设计要求，水库大坝可以蓄水运行。经过2021年、2022年两个汛期检验，大坝背水坡未发现渗漏现象，渗漏处理达到预期效果，从根本上彻底解决了大坝渗漏问题。参考文献：1 毛灵强,黎周,葛双成,等.王申坦水库大坝渗漏原因探测与分析 J.小水电，2019(02):58-59.2 高波，田赟，孙凯，等.塑性混凝土垂直防渗墙在田村水库除险加固工程中的应用 J.中国水利，2021(14):38-39.