混凝土防渗面板浆砌石重力墙堆石坝安全监测分析

陈松建，许淼

（1.松阳县东坞水库管理处，浙江松阳323400；2.杭州国电大坝安全工程有限公司，浙江杭州310030）

1 工程概况

本水库位于浙江省丽水市，属瓯江水系松阴溪支流。坝址以上集水面积52 km2，水库总库容1610万m3，正常库容1470万m3，正常蓄水位206.0 m，是一座以灌溉为主，结合发电、水产养殖等综合利用的中型水库。

拦河坝坝型为混凝土防渗面板浆砌石重力墙堆石坝，最大坝高50.0 m，坝顶高程208.0 m，坝顶长度180.0 m，坝基防渗采用混凝土防渗墙。1998年检查发现上游面板180.0～198.0 m有多处蜂窝、麻面和渗漏痕迹点，后经会诊确定是引起下游坝脚渗漏的原因。1999年5月～2003年3月，对高程180.0～205.20 m防渗面板进行了钢纤维混凝土喷浆处理，2003年汛期经观测防渗效果较好。2006年本水库大坝被评为三类坝，需进行除险加固处理。加固前本水库监测设施不完善，且大坝背水坡未设量水堰，渗漏量无法计量。

2008年本水库工程开始进行除险加固，拦河坝上游面凿除原防渗面板松动及风化混凝土10～20 cm，增设混凝土重力墙。重力墙顶宽2.0 m，最大底宽9.5 m，最大墙高50.11 m。重力墙与原防渗面板新老混凝土之间设置锚筋。下游坝体进行拼宽加固处理，坝基采用固结灌浆和帷幕灌浆处理。为监测大坝安全运行，本次除险加固布设较完整的监测设施。

2 监测仪器布置

为了监测大坝的运行状态、评价工程施工质量及验证设计，大坝设计布置了大坝表面变形、基础扬压力及绕坝渗流、缝隙变形和大坝渗漏量等观测项目。各监测仪器布置情况见图1和图2。

2.1 坝体表面变形测点

本水库除险加固设计布置6个断面共22个表面变形测点，在上游防浪墙顶、下游挡墙顶和下游一、二、三级马道各布置1条几何水准线，顺河流向桩号为坝下0+1.00、坝下0+10.40、坝下0+27.253、坝下0+52.253和坝下0+77.253，坝轴向桩号为坝0+022.5、0+052.5、0+082.5、0+112.5、0+142.5和0+172.5。

2.2 基础扬压力及绕坝渗流监测

（1）基础扬压力监测。在新建混凝土重力墙基础底部布置3支渗压计，坝轴向桩号为坝0+67.5、坝0+98和坝0+124，用以监测基础扬压力。

图1 大坝观测仪器布置平面图Fig.1 Plane of distribution of monitoring instruments

图2 大坝观测仪器布置剖面图Fig.2 Profile of distribution of monitoring instruments

（2）绕坝渗流监测。大坝右岸布置2个绕坝渗流监测断面，共5支渗压计，用来监测绕坝渗流情况。坝轴向桩号为坝0+170.0和0+190.0，顺河流向桩号坝上0+2.30、坝下0+25.00和坝下0+50.00。

2.3 缝隙观测

在新建混凝土重力墙与原防渗面板之间布置两个监测断面，坝轴向桩号分别为坝0+061.0和0+098.0，每个断面的高程160 m、181 m和198 m埋设1支单向测缝计，共埋设6支单向测缝计，用来观测缝隙变形情况。

2.4 渗漏量观测

在大坝坝脚设置一量水堰，以监测大坝渗漏量。

3 大坝渗流分析

3.1 坝基扬压力

图3和图4分别给出新建混凝土重力墙基础扬压力水头过程线和扬压力系数过程线。

图3 基础扬压力水头过程线Fig.3 Graph of reservoir level and uplift pressure at dam foun⁃dation日期日期

图4 基础扬压力系数过程线Fig.4 Graph of uplift pressure coefficient at dam foundation

从图3可知，水库蓄水前，基础扬压力水头主要受坝体残余孔隙水压力影响；水库蓄水后，基础扬压力水头随库水位上升而增大，随库水位下降而减小，两者呈正相关。

从图4可知，库水位介于184.8～206 m，ZS1、ZS2和ZS3的新建混凝土重力墙防渗帷幕消减水头分别为6.6～24 m、8.8～20.7 m、8.6～21.7 m，基础扬压力系数分别为0.25～0.64、0.24～0.75、0.21～0.75，最大扬压力系数略高于设计要求0.7。当库水位高于198.5 m时，ZS3扬压力系数大于0.7，当库水位高于203.7 m时，ZS2扬压力系数大于0.7。由此可知，高水位情况下坝基扬压力系数较大。这可能与大坝未设置排水系统导致局部基础扬压力系数稍偏大有关。

本次除险加固只沿新建混凝土重力墙基础纵轴向布置3个扬压力测点，为了全面掌握重力墙基础扬压力分布和准确分析重力墙稳定性，建议今后类似工程沿重力墙基础横断面方向布置2～3个测点。

3.2 绕坝渗流分析

图5为绕坝渗压计水位过程线。从图5可知，UL2～UL5四支绕坝渗压计水位比较稳定，介于171～183 m之间，与库水位相关性很小。该4支绕坝渗压计水位相对关系为UL2＞UL4＞UL3＞UL5，结合渗压计埋设位置（见图1），可推断出该4支绕坝渗压计水位主要受大坝右岸山体地下水影响。位于防渗帷幕墙后的UL1绕坝渗压计水位与库水位有一定相关性，特别是库水位高于200 m时。建议加强高水位下大坝右岸绕流观测。

图5 绕坝渗压计水位过程线Fig.5 Graph of piezometer level of bypass seepage

3.3 渗漏量

图6为大坝渗漏量和库水位过程线图，图7为大坝渗漏量和降雨量过程线图。从图6和图7可看出，当库水位低于200 m时，渗漏量较小，一般在2 L/s以内，最大渗漏量不大于5.6 L/s。当库水位高于200 m时，大坝渗漏量为12～19 L/s。根据现场观测人员描述，大雨后1个星期内渗漏量比较大，因此可见，坝后坡降雨入渗和两岸山体地下水对渗漏量影响较大。建议加强汛期及高水位期间大坝渗漏量观测，及时了解渗漏量变化趋势，必要时进行水质分析。

日期图6大坝渗漏量和库水位过程线Fig.6 Graph of dam seepage and reservoir level

图7 大坝渗漏量和降雨量过程线Fig.7 Graph of dam seepage and rainfall

4 大坝缝隙分析

图8为高程160 m、181 m和198 m处的新建混凝土重力墙与原防渗面板缝隙开合度过程线。从图8可知，目前新建混凝土重力墙与原防渗面板缝隙变量较小，均在0.85 mm以内。高程160 m处测缝计开合度在施工期间变化较大，最大开合度为0.82 mm，主要受混凝土重力墙施工影响；蓄水后SJ3和SJ6测缝计开合度逐步稳定，最大开合度为0.36 mm。高程181 m处测缝计开合度比较稳定，最大开合度为0.74 mm。高程198 m处测缝计最大开合度为0.62 mm。由此可知，新建混凝土重力墙与原防渗面板缝隙变形比较稳定，最大值为0.82 mm。

5 结论与建议

（1）新建混凝土重力墙基础扬压力与库水位正相关，基础扬压力系数不大于0.75。高水位情况下局部扬压力系数稍大于设计要求0.7，这可能与大坝未设置排水系统有关。建议今后类似工程沿重力墙基础横断面方向布置2～3个测点，以全面了解基础扬压力的横向分布。

（2）高水位情况下，最靠近防渗帷幕的UL1绕坝渗压计水位与库水位有一定相关性。建议加强大坝右岸绕坝渗流监测。

（3）高水位情况下，大坝渗漏量介于12～19 L/s，坝后坡降雨入渗和两岸山体地下水对渗漏量影响较大。建议加强汛期及高水位期间的大坝渗漏量观测，及时了解其变化趋势，必要时进行水质分析。

（4）新建混凝土重力墙与原防渗面板缝隙变形比较稳定，且变形量较小，最大开合度为0.82 mm。

图8 新建混凝土重力墙与原防渗面板缝隙开合度过程线Fig.8 Graph of cracks width between new concrete gravity wall and original impervious face-slab

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