尼尔基水利枢纽左副坝渗漏问题分析及处理

耿俊永，张 龙，江烨山

（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161005）

尼尔基水利枢纽左副坝渗漏问题分析及处理

耿俊永，张 龙，江烨山

（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161005）

自尼尔基水利枢纽建成蓄水以来，随着水库水位的升高，左副坝下游渗水量较大，由于坝后渗水未设置排水通道，致使下游排水棱体处开始有较大面积积水，浸没影响问题日渐突显。文中在分析渗漏原因的基础上提出了修复处理措施，并对渗漏排水处理工程进行了后期监测，证明工程对坝下浸润线的降低起到了一定的作用。

渗漏；浸没；水库安全；尼尔基水利枢纽

1 工程概况

在水库大坝的运行管理中，安全稳定一直是重中之重，而渗漏能导致大坝管涌、滑坡及扬压力增高等问题威胁水库大坝的安全稳定，应予以高度重视。

尼尔基水利枢纽工程左副坝为粘土心墙土石坝，位于嫩江左岸二级侵蚀阶地上，右端通过混凝土连接墩与主坝相接，坝壳为砂砾石填筑，在与主坝连接处有长57.76 m的粘土心墙堆石过渡坝段。左副坝全长1 459.29 m（桩号0+077.30～1+536.59 m），坝高23.00 m。上下游坡比均为1.00∶2.75，上游采用混凝土护坡，下游干砌石护坡。左副坝粘土心墙顶宽3 m，顶高程为218.50 m，心墙上、下游坡比为1.0∶0.2，心墙中心线位于坝轴线上游，距坝轴线2 m，粘土心墙伸入基础黄土状壤土层中2.0 m；心墙与下游坝壳以及下游坝壳与地基间设反滤层，厚度分别为3 m和1 m；上下游坝脚设块石棱体，坝基防渗采用天然粘土铺盖，建基高程198～220 m。坝后150～180 m的一、二级侵蚀堆积阶地和漫滩上为大克浅屯。

2 渗漏问题

水库自2005年9月蓄水以来，随着水库水位的升高，左副坝下游渗水量较大，由于坝后渗水未设置排水通道，在桩号0+700～1+160 m范围下游排水棱体处开始有较大面积积水，地表冬季结成冰面，夏季形成明流，渗水通过过水路面流入大克浅屯。位于左岸副坝下游附近的大克浅屯随着蓄水高程的增高及蓄水时间的增加，浸没影响问题逐渐突显出来，特别是水库水位达到213.37 m以上时，农户家的个别水井出现井水外溢、井水混浊、菜窖渗水和室内潮湿等现象，影响了百姓的正常生活。

3 渗漏原因分析

3.1 地质条件

据尼尔基水利枢纽工程前期勘察资料，左副坝0+700～1+160 m地段正好位于古河床深埋藏谷处，地表地形较平缓，地面高程188～197 m，谷底最低基岩面高程156 m，覆盖层厚1.6～32.1 m，为粘土、淤泥质粘土、含碎石粘土、中细砂、含泥砂砾石、含碎石壤土和碎块石等。地层主要为：上部17～28 m厚的黄土状壤土和黄土状粘土层；中部有2～5 m厚的淤泥质粘土层；下部为细砂、含泥砂砾石层。原地下水位埋深6.8～14.7 m（水库建设前左岸副坝附近钻孔资料），地下水水位高程183～186 m。目前大克浅村地下水位埋深1.5～3.0 m。

尼尔基水利枢纽左副坝经计算，下游坝坡地基渗透稳定，渗流量很小，未做防渗处理。

3.2 安全监测分析

左副坝1+078剖面处于原古河道位置，在该处设有一个监测断面，布设有钢弦式渗压计25支（PZ-03—PZ-27）、钢弦式温度计6支。

3.2.1 坝基渗流

根据监测数据分析，坝基深层渗流受上游蓄水影响，与库水位变化趋势一致，越靠近上游侧受库水位影响越明显，见图1。

坝基渗流分析显示，坝基渗压水位受库水位影响，测值变化趋势与库水位基本一致。202.5～205.0 m高程处，渗压水位测值自上游向下游递减；建基面下205 m高程坝脚处，渗压计PZ-11在2009年10月库水位接近216 m后，有明显渗压变化，之前未观测到渗压变化。2006年9月，当库水位达到213 m时，PZ-11下部2 m处的PZ-17观测到明显渗压变化。该剖面坝脚下游长期有积水现象，综合现场巡视检查情况，初步判断该剖面存在渗流情况。根据监测资料分析，从渗压分布示意图可知，心墙下游侧渗透压力大于心墙内部渗透压力，可推断渗流以坝基渗流为主。心墙上游侧及底部受库水位及坝基渗流影响，渗透压力在高水位时显著升高。

3.2.2 坝体渗流

根据监测数据分析，坝体渗流受上游蓄水影响，与库水位变化趋势一致，越靠近上游侧受库水位影响越明显。PZ-23埋设在上游坝体，故其与库水位变化同步；208 m高程处的PZ-10埋设在下游砂砾石坝壳中，距坝轴线12.09 m，渗流压力接近于零，处在坝体浸润线上方，粘土心墙防渗效果较好，见图2。

图2 坝体渗流—上游水位对比过程线

3.3 地质勘测情况

在左副坝排水沟工程施工期间，为了更准确地找到左副坝渗漏的原因，在开挖断面进行了详细的地质勘测：开挖断面表层为腐殖土覆盖层，厚度约1.5 m。下层有较大面积的黄土状壤土，连续的粘土层贯穿整个开挖断面，在高程197～202 m之间，有粉质砂土壤夹层，并伴有水沙混合物析出；在高程199～201 m之间，在桩号0+790～0+826，0+958～0+969，1+096～1+426处出现3段透水性强的透镜体夹层。

综合地质条件、安全监测资料和地质勘测分析，大克浅屯正常生活、生产的地下水水源，主要是由于水库高水位运行时坝基渗流到排水棱体内的水补给下游。水库高水位运行时，坝基上部渗透比降相对较大，产生渗漏量，坝基渗水主要集中在排水棱体内。由于坝后上覆渗透系数相对较小的黄土状壤土、黄土状粘土和粘土等相对不透水层，排水棱体无正常排水通道，棱体内的水只能通过地表排至下游，影响大克浅屯生活、生产应是地表浅层渗流。

4 修复处理

解决浸没问题行之有效的办法就是排除渗水，切断渗水源头。2011年9月，对左副坝渗漏问题进行施工处理。施工方法：在左副坝下征地范围内布置排水沟，将坝脚处排水棱体内的渗水通过排水支沟引至排水主沟，主沟水排向左岸灌溉引水管的出口处，并在排水主沟盲沟下游边坡设置防渗土工膜，阻断水渗漏至下游大克浅屯。

左副坝渗漏排水处理工程采用钢筋混凝土排水盲沟，在坝脚下游主要沿205 m高程布置，到过水路面处为最低点（主沟终点，桩号0+832 m）。向主坝方向形成不低于0.5%的底坡，将渗水排入左岸灌溉管的出口处，出口处为主沟起点0+000 m桩号起点。排水沟全长896.4 m（含支沟），在桩号0+425.90 m和0+599.80 m处分别设有2个排水支沟，支沟将左副坝下游坝脚排水棱体内的渗水引入主沟中，支沟的底坡大于1%。排水沟主、支沟的排水管采用外径1.0 m、内径0.8 m的钢筋混凝土圆形花管，均单排布置，钢筋为φ16@20,混凝土为C20F100，一级配；开孔孔径1 cm，孔距20 cm，与钢筋错开布置，外包无纺布。排水管最小埋深2.1 m，排水管的周围回填砂砾石，排水沟折点及主、支沟交汇处采用2 m×2 m浆砌石井连接，井周采用浆砌石护壁护底，井顶设混凝土盖板。

5 后期监测及效果

左副坝渗漏排水处理工程，使坝体渗流到排水棱体内的水及高程199 m以上坝基渗流产生的渗漏量，通过排水沟排至导流明渠，有效降低了左副坝下游坝址浸润线高程，提升了左副坝的稳定性。2012年8月当地政府修建尼尔基直供灌区，搬迁部分村民，工程在距离坝轴线150 m左右修建混凝土灌渠，底高程为191 m，有效地截断了地表径流和浅层地下水的渗流，有效缓解了大克浅屯浸没影响。

2013年，水库持续高水位运行下，桩号0+700 m至1+160 m范围内地势最低处（过水路面处）已无表面积水。

为更全面地掌握渗漏排水工程的效果，针对大克浅屯部分农户家菜窖上水、井水自溢的现象，监测人员近几年亲临现场查看，水井已进行了封堵，菜窖已恢复了仓储功能，室内潮湿得到缓解，大克浅屯居民生活用水得到改善。

自工程完工至今，监测人员定期对涵管出水口进行水量测量。数据显示，出水口水量与库水位成正比增减，渗水量在0.73～4.69 L之间波动，左副坝涵管截水情况良好。安全监测资料显示，布置在排水盲沟两侧测压管数据保持稳定，证明工程对坝下浸润线的降低起到了一定的作用。

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2017-03-29