桐柏抽水蓄能电站上库大坝右岸坝肩渗漏分析及处理措施

2017-06-05徐建国

浙江水利科技 2017年3期

关键词：渗水量主坝坝基

刘浩，徐建国

（ 1.国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州 311122；2.安吉县老石坎水库管理局，浙江安吉 313301）

桐柏抽水蓄能电站上库大坝右岸坝肩渗漏分析及处理措施

刘浩1，徐建国2

（ 1.国家能源局大坝安全监察中心，浙江杭州 311122；2.安吉县老石坎水库管理局，浙江安吉 313301）

通过地质勘探和监测数据分析等手段，对桐柏抽水蓄能电站上库大坝下游面右岸坝肩渗流原因进行了分析，为确保大坝安全，采取了“库岸帷幕灌浆+坝基帷幕灌浆”防渗补强措施，取得了较好的效果。

渗漏；均质土坝；帷幕灌浆

1 工程概况

浙江桐柏抽水蓄能电站由上库、下库、输水系统、地下洞室群、地面开关站、中控楼等部分组成，工程等别为Ⅰ等工程，工程规模属大(1)型。

上水库利用已建的原电站水库经加固处理后改建。原水电站水库主、副坝建于1958年，均为均质土坝，块石护面，加固后主坝及副坝连成一体，坝顶总长472.37 m，坝顶宽8.00 m，主坝最大坝高37.49 m，副坝最大坝高10.00 m。主坝上游采用堆石体填筑，堆石体与原均质土坝间设反滤层、过渡层；下游坝坡增设贴坡排水，在下游坝脚约40.00 m处设置浆砌石挡墙，挡墙和坝脚之间清除覆盖层后，先填筑厚度5.00 m的透水堆石料，与原均质土坝下游坝脚的排水棱体相连，以保证坝基排水，然后再填筑弃渣料。副坝上游边坡为1:3.2，下游坝坡为1:2.0；加固后上游边坡结构型式与主坝相同，由于已满足等级提高后的坝坡稳定要求，下游坝坡不需要加固。

坝址区覆盖层浅薄，基岩表部构造，风化裂隙发育。主坝坝基花岗岩表部以弱风化为主，岩体较破碎～较完整，岩石透水性较弱。局部右坝肩受裂隙发育影响，岩体较破碎，属极强透水，基岩中、下部风化较浅，裂隙不甚发育，岩体较完整～完整，岩石透水性能较差，为微透水和极微透水。

2 上库右岸坝肩渗水

2009年8月12日“莫拉克”台风过后，大坝巡检时发现，上水库下游面右岸坝肩388.00 m高程附近护坡有渗水现象，并有塌陷和雨水冲刷的痕迹，同时伴有少量的沙粒，渗水流量与库水位有明显关系，高水位时最大渗水量约0.05 L/s（天晴时），库水位低于392.00 m时无渗水。

3 渗漏原因分析

3.1 工程地质

据原地质测绘资料，右坝肩地表N40 ～ 50°E，SE（或NW）∠70 ～ 90°和N50 ～ 60°W，NE∠5 ～ 15°两组微张开节理较发育；钻孔中孔深10.90 m（高程389.00 m）以上岩芯，陡倾角∠70 ～ 90°节理和缓倾角∠5 ～ 15°节理亦较发育。因此，渗漏通道由上述2组张开节理切割形成的极强透水带构成，具备库水向外集中渗漏的通道。

为进一步查清可能的渗水通道，2013年8 — 9月在右岸坝肩进行了地质补勘工作，在右岸坝肩、388.00 m渗水点上方坝顶、388.00 m渗水点附近坝肩分别新增3个地质钻孔YUPZ1、YUPZ3、YUPZ2，该3个孔也兼作水位观测孔，JUP1、JUP2为原坝基水位观测孔（见图1）。根据新钻孔YUPZ1资料，孔深8.70 ～ 11.60 m（高程387.39 ～ 390.29 m）发育2条倾角∠70 ～ 85°石英细脉和多条∠70°、∠5 ～ 15°的微张开节理，岩芯较破碎；孔深10.80 m（高程389.49 m），钻进回水消失；经过压水试验，试段（孔深8.10 ～ 13.00 m）透水率为247.05 Lu，渗透系数为2 650.70 m/d，属极强透水带。

3.2 渗流监测资料分析

高程388.00 m渗水点及水位观测孔平面见图1。

为分析右岸坝肩388.00 m高程渗水点渗漏量变化，2013年3月14日 — 4月19日，分别在早晨高水位及傍晚低水位时观测渗水量，同时记录观测时刻上库水位。渗漏量过程线见图2。

图1 高程388.00 m渗水点及水位观测孔平面图

图2 渗水点渗漏量过程线图

由图2可知，右岸坝肩388.00 m高程渗水点渗漏量同上库水位具有较好的相关性，上库水位较高时，渗漏量也较大；上库水位较低时，渗漏量随之减小。当上库水位低于392.00 m时，坝后坡渗水量较小有时甚至无渗水现象。

为进一步查清右岸坝肩388.00 m高程渗水点的来源， 2013年9月22 — 26日分别在早晨高水位及傍晚低水位时采用电测水位计人工观测右岸坝肩及坝顶新增测孔YUPZ1 ～ YUPZ3孔内水位，同时记录观测时刻上库水位，地下水位孔过程线见图3。该时段内，采用自动化观测的原坝基水位孔JUP1、JUP2水位过程线见图4。

图3 新增地下水位孔过程线图

图4 2013年9月原坝基水位孔JUP1、JUP2水位过程线图

由图3、图4可知，YUPZ1、YUPZ3孔内水位与上库水位相关性较好，变化趋势与上库水位基本一致。位于渗水点右侧的YUPZ2孔内水位变幅较小，与上库水位相关性不明显。原坝基测压管JUP1、JUP2水位较低，与上库水位亦无相关性。

3.3 渗漏原因

2005年3月原电站水库改建为抽水蓄能电站上库后，主坝右岸及坝基未做灌浆处理。由补充勘探资料可知，右岸坝肩岩体芯存在破碎带及强透水带。监测资料分析也进一步验证右坝肩渗水与上库水位有密切联系。

因此初步判断受裂隙发育影响，右岸坝肩存在渗漏通道。随着水库多年运行，水位频繁涨落，坝肩岩体裂隙逐年被冲蚀发展，右坝肩下游局部坝体填筑土中细砂含量较高，渗漏通道逐渐被贯通，进而导致坝后渗水量逐渐增大。

4 工程处理措施及处理效果

针对上库主坝右岸下游渗水的问题，参考类似工程，设计采用“库岸帷幕灌浆+坝基帷幕灌浆”的防渗处理方案[1-3]。布置库岸帷幕1 ～ 2排，沿上库环库公路方向延伸绕过右坝肩山包，向下深入强透水带及相对隔水层（q≤3.00 Lu）以下5.00 m；右坝肩坝基帷幕灌浆向下深入相对隔水层（q ≤ 3.00 Lu）以下5.00 m，向上深入坝体0.50 m，孔距1.50 m，单排孔。库岸帷幕灌浆与右坝肩坝基帷幕相接，沿上库环库公路方向延伸绕过右坝肩山包。

防渗工程于2014年9月27日开工，2014年12月15日竣工。共完成灌浆孔147个，布设检查孔15个，共进行了压水试验59段次，接触段和基岩透水均小于3.00 Lu。各孔段透水率均满足设计防渗要求。

渗灌浆施工的实施验证了右岸坝基节理较为发育，节理性质剪切闭合居多，透水性较强，进行帷幕灌浆处理是必要的。从监测数据来看，2014年10月20日 — 11月6日388.00 m高程渗水量基本维持在48 ～ 53 mL/s，11月7日至工程完工已基本无渗水量，说明防渗帷幕已形成，处理效果较好。