云峰大坝左坝头缺陷处理效果评价

2013-03-24王晓丽

东北水利水电 2013年10期

王晓丽

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春 130021）

1 概况

云峰水电站位于吉林省集安市青石镇，在中朝界河鸭绿江中游，是干流上已开发的4座水电站中最上游的一级。水库正常蓄水位318.75 m，电站装机容量400.00 MW。云峰大坝为混凝土宽缝重力坝，最大坝高113.75 m，坝顶长828 m，坝顶高程321.75 m。

2006年5月，在上游面加固工程施工中发现左坝头渗漏水严重，同年6月开始，云峰电厂对左坝头地下观测孔水位资料进行了整理分析，并组织进行了左坝头地质勘察，委托设计单位对左坝头渗漏水成因进行分析，根据坝体抗滑稳定、渗流稳定分析结果拟定处理方案及措施，完成技施设计。该工程2008年4月初开工，10月基本完工。

2 设计情况

2.1 左坝头渗水情况

2006年4月，云峰发电厂对大坝281廊道和坝腔渗水进行了全面检查，其中，左岸3～8号坝段281廊道坝体排水孔渗水、5～6号缝、坝体下游面排水管以及2～24号坝段空腔顶部均存在渗水现象，在水库水位低于280 m时，主要来源于坝顶施工积水及坝顶雨水，在库水位高于腔顶（286.75 m）时，主要与库水位有关，与左岸山体水关系不明显。2号坝段（岸坡坝段）地质勘探洞渗水主要与降雨有关，渗水来源于左岸山体水。

2.2 坝段坝体混凝土质量检测

为全面了解2号坝段混凝土质量情况，在2号坝段坝顶布置5个孔位进行混凝土钻孔取芯试验，孔深要求从坝顶钻至基岩以下2 m，取芯直径110 mm。上述5个孔位的混凝土芯样相对完整，取芯率较高，但基础以下2 m范围内的岩石都比较破碎，坝基混凝土与岩石结合一般，由于施工扰动已经分离，共钻取21个混凝土强度试件。

试验结果表明，2号坝段坝体混凝土试件轴心抗压强度换算成标准抗压强度后全部超过20 MPa，说明坝体混凝土质量良好，但基岩与坝体混凝土胶结一般，坝基浅层岩石破碎，坝体水平施工缝存在贯通现象，压水试验时，孔间水串通，局部混凝土破碎。

2.3 左岸坝段的坝体渗水来源及原因分析

根据左岸坝段的坝体水平施工缝资料、地质资料、固结灌浆和帷幕灌浆资料，左岸岸坡坝段的渗水范围、渗水点位置、渗水量大小以及各个渗水点渗水量大小与库水位和雨水的相对关系分析渗水来源及其成因如下：①河床坝段坝体水平施工缝渗水与库水位关系比较密切，而2号坝段渗水与库水位关系不大。②无论库水位高低，2号坝段地质勘探洞都有水流淌，大雨过后山体地下水位明显抬高，勘探洞内渗水量明显增大。说明2号坝段地质勘探洞渗水主要与降雨有关，且渗水来源于左岸山体地下水。③左坝头渗水与基础岩石破碎、施工期处理不彻底的复杂的地质条件有关。④云峰大坝从坝顶开始，向下每3 m左右设置水平施工缝，2号坝段318.75～305.60 m高程设置施工缝共5条。钻孔过程中发现：水平施工缝处混凝土普遍胶结差，压水试验时，在跨越水平施工缝段混凝土透水率明显较其他段位大。

2.4 左坝头缺陷处理措施

左坝头的缺陷处理措施：2号坝段坝基进行固结灌浆、帷幕灌浆、坝体水平施工缝灌浆处理，坝基内及左岸山体设置排水孔。

2.4.1 固结灌浆

云峰工程2号坝段位于左坝肩部位，基础高差较大，坝体高度 0.2～31 m，上游坡 1∶0.2，下游坡1∶0.63，考虑到工程现状及施工等各方面因素，确定坝基和坝体的固结灌浆范围为坝轴线下游侧的所有坝基及坝体范围。

云峰大坝左岸基础岩石相对破碎，而且坝基分布断层较多，大坝建设期左坝头不稳定岩石和破碎岩石并没有彻底挖除，根据不同类型灌浆孔的处理条件，并结合本工程的实际地质情况，设计固结灌浆深度8 m，孔距2.5 m，梅花形布置。坝体固结灌浆孔位置与坝基固结灌浆孔位置相同（即坝基与坝体固结灌浆同时进行），灌浆深度与坝体对应点高度相同。

2号坝段在以往的灌浆过程中，在没有灌浆压力的情况下，大量浆液流失。因此，本工程应采用可控灌浆，通过现场试验，选择灌浆工艺达到理想的灌浆效果。

2.4.2 帷幕灌浆

灌浆帷幕的位置：云缝大坝资料显示，原有帷幕线的走向和深度，2号坝段灌浆帷幕线的右端点应该在坝轴线下游侧3.0～3.5 m左右，走向与2号坝段坝顶现有防浪墙平行，即与坝轴线夹角42°；灌浆深度40 m左右。通过设计前期地质勘察可知，2号坝段灌浆帷幕基本没有形成，而且大坝运行多年以来，从3号坝开始段至右岸所有坝段都进行过帷幕补充灌浆工作，唯独2号坝段始终没有进行补灌。

为了更好的拦截左岸山体地下水，保证新设帷幕与其他坝段（3号坝段）帷幕良好连接，帷幕线呈“y”型布置，即2号坝段帷幕线位置布置在坝轴线下游侧，距坝轴线2.50 m，并与坝轴线成40°夹角布置，该帷幕线延伸至山体坡脚处，与坡脚处帷幕线相交，其直线长度25 m，灌浆孔深40～60 m（从坝顶高程321.75 m起算），孔距1.5 m；左岸山体坡脚处设置一排长度42 m的灌浆帷幕，与现有坡脚挡墙平行布置，并保持1.50左右的距离，灌浆孔深40 m。帷幕线总长度67 m。

2.4.3 排水

为降低坝基扬压力、排除岸坡地下水对2,3号号等坝段的坝基和坝体渗水影响，设计采用如下几种排水措施：①坝基排水孔；②坡脚排水沟；③岸坡排水孔。

坝基排水孔主要布置在基础廊道的左端头部位，向左岸山体放射延伸至坡脚帷幕线前1.50停止，其中竖向3排、水平向4排，共计12孔（其中1孔打在检查洞位置，不能成孔），在廊道端头部位孔距比较集中。为了使2号坝段坝基排水孔渗水有序排放，需在3号坝段基础廊道左端头及上游侧设置排水沟，排水沟尺寸为30 cm×20 cm，右端头与4号坝段281廊道排水沟连接。

坡脚排水沟：由于左岸山体雄厚，地下水位较高，经常有山体水渗出后流向坝顶，为减少渗水其影响范围，在山体坡脚处设置50 cm×50 cm的排水沟，排水沟从帷幕线交点开始向下游延伸至坝顶下游侧2.0 m左右结束。排水沟应采用预制混凝土盖板覆盖。

岸坡排水孔：坝头增设帷幕灌浆后可能会使山体地下水位升高，为了降低山体地下水位，减小渗压，设计在左坝头15 m范围内坝顶高程以上山体部位设置三排孔距3.0 m，孔径110 mm，孔深25 m的排水孔；在坝体下游侧304.00～316.00 m高程范围内设置五排孔距3.0 m，孔径110 mm，孔深25 m的排水孔。

3 灌浆与排水效果评价

3.1 2坝段水平施工缝灌浆效果

2号坝段水平水工缝灌浆质量检查手段主要是从坝顶向基础部位钻孔取芯，孔径91 mm，共钻取两孔。其中一孔深度26 m，混凝土质量较好，岩芯比较完整，315.91，312.42，305.60，302.20，299.20这5个高程的水平施工缝接缝质量都很好，只有308.98 m接缝有黄色钙化物，质量稍差；另一孔深度17 m，混凝土质量较好，岩芯比较完整，315.91，312.42，308.98，305.60m 计 4 个高程的水平施工缝接缝质量较好。

但是从左坝头绕坝渗流、坝体漏水量等方面看，灌浆与排水效果还不错。

3.2 绕坝渗流观测情况

从5个绕坝渗流孔的观测数据看，位于帷幕灌浆及排水影响区域内的地1孔和地8孔的水位在左坝头施工结束后孔内水位都明显降低，说明帷幕防渗效果显著，山体和坝体排水畅通，左坝头帷幕灌浆和排水达到了预期的效果。

3.3 2号坝段漏水观测情况

根据2号坝段近年的观测数据分析，左坝头加固后，2号坝段漏水量减少，漏水最大值也小于施工前漏水量。说明左坝头坝基缺陷实施固结灌浆和帷幕灌浆处理效果显著，达到了预期的设计目的，加固是成功的。

3.4 大坝下游面漏水检查情况

大坝基础廊道在3号坝段结束，即2坝段没有廊道，左坝头缺陷处理施工前，通过2号坝段坝体检查洞流出的山体水直接排到3号坝段基础廊道内，致使3号坝段下游面经常能看到渗水现象，2号坝段本身也存在渗水现象，如2005年汛后检查2号坝段下游面有一处渗漏水，2007年9月，库水位308.94 m时，3号坝段下游面301 m和303 m高程有漏水点。而左坝头缺陷处理后，2009年11月，库水位307 m时，再次检查，2号坝段和3号坝段坝体下游面渗水现象全部消失。说明2号坝段缺陷处理后，水平施工缝固结灌浆发挥作用，防渗效果得到改善。