某面板堆石壩滲流監測與成果分析評價

【摘要】某電站蓄水后，面板壩壩后出現滲水，通過對大壩壩基滲流、周邊縫滲流、繞壩滲流及壩后流量的持續監測及對監測成果的分析評價，為判斷滲流通道及滲漏產生原因、檢驗工程治理效果及開展下一步工程治理措施提供了依據。

【關鍵詞】面板堆石壩；壩后滲漏；滲流監測；分析評價

1、工程概況

某水電站樞紐由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道、右岸導流洞、左岸引水隧洞、沖沙洞及左岸岸邊主、副廠房等建筑物組成。混凝土面板堆石壩壩頂高程742 m，趾板建基高程602m，最大壩高140m，壩頂軸線長450m，壩頂寬度為10m，上、下游壩坡均為1：1.4，在面板上游660m高程以下設粘土鋪蓋及蓋重料，提高面板及趾板的防滲安全性。面板下游側依次設墊層料、過渡料和堆石料區，下游壩坡設1.0m厚干砌石護坡。

該電站水庫蓄水后壩后出現滲水，庫水位低于660m高程，滲水較少，不大于30 L/s；庫水位達到723.8m高程，壩后量水堰滲水量約為1761 L/s；庫水位回落至704m高程，壩后滲水量相應降至1277L/s。此后采取了右岸帷幕補強灌漿、左岸帷幕灌漿消缺、壩前粘土拋填等一系列工程治理措施后，庫水位在705m高程時，壩后滲水量降至586 L/s，蓄至正常蓄水位737m高程，壩后量水堰流量約為963 L/s。

2、滲流監測設計概況

滲流對壩體和壩基穩定有重要影響，為了保證大壩安全和水庫蓄水效益，該電站面板堆石壩滲流監測項目包括壩基滲流監測、周邊縫滲流監測、繞壩滲流監測和壩后滲流量監測。在大壩壩基布置了10支滲壓計進行壩基滲流監測，通過監測堆石體與壩基接觸部位滲透壓力，掌握壩基滲流情況。在左右岸及河床部位周邊縫止水下部布置10支滲壓計進行周邊縫滲流監測，滲壓計與三向測縫計對應布置，通過綜合分析周邊縫的開合狀態與止水下部滲透壓力的變化情況了解周邊縫的工作狀態。在左右岸灌漿廊道端頭、左右岸壩肩及岸坡沿流線大致走向共布置8個水位孔，監測繞壩滲流的變化情況。在大壩下游堆石體末端設置擋水墻，在擋水墻頂部布置1座梯形量水堰，進行壩后滲流量監測。

3、滲流監測成果分析評價

3.1 壩基滲流監測

大壩壩基滲壓計DB-B-P-01～03是在趾板水平段帷幕后3m鉆孔（孔深66m）分段埋設的鉆孔滲壓計，DB-B-P-4～10布設于后壩建基面，其中DB-B-P-08、09、10三支滲壓計在施工期間損壞，DB-B-P-04、07兩支滲壓計在蓄水后監測過程中儀器數據異常判定為損壞。由于壩基滲壓計損壞近半，在后壩坡665m、630m、625m高程補打了3個水位孔（DB-HW-13～15）加強壩體內部水位變化監測。壩基滲壓計監測成果見圖3.1-1，DB-HW-13～15水位孔監測成果見圖3.1-2。

從監測成果圖3.1-1～2可以分析得出：

（1）滲水治理前壩基水位高程在621.24m～637.59m之間，滲水治理后即蓄水前壩基水位高程在616.82m～629.85m之間，蓄至正常蓄水位737高程后，在621.91m～637.04m之間；滲漏處理前最大水位高程為637.59m，蓄水前為629.85m，現為637.04m，位于DB-B-P-02測點。

（2）自2015年5月開始進行的滲水治理以來，壩基滲壓計水位高程有所減小，隨著庫水位的抬升有所增加，但增加幅度較治理前明顯減小。

（3）新增的水位孔DB-HW-13～15在灌漿和黏土拋填施工期間數據無明顯變化，至2015年11月導流洞排水孔施工后，水位孔內高程由617.67m～623.33m下降到616.75m～619.16m，說明導流洞排水孔對壩體及邊坡內部含水有減排作用。

3.2 周邊縫滲流監測

在大壩趾板周邊縫后布置了10套滲壓計，與三向測縫計配套埋設相互驗證，從右岸到左岸依次為DB-P-01～10，其中DB-P-06數據異常，判定為失效。趾板周邊縫滲壓計監測成果見圖3.2-1。

從周邊縫滲壓計監測成果圖3.2-1可分析得出

（1）滲水治理前周邊縫后滲水水位高程在622.69m～711.12m之間，滲水治理后即蓄水前在621.87m～711.26m之間，蓄至737m高程后，在628.27m～724.16m；處理前最大水位高程為711.12m，滲漏治理后為711.6m，蓄水后最大為724.16，位于DB-P-02測點。

（2）在右岸進行新增帷幕施工過程中及歷次蓄水情況來看，DB-P-02、03水頭變化與庫水位變化相關性較為明顯， DB-P-02、03位置與面板滲漏1區（圖3.2-4）位置吻合，對應當時檢測的J30、J31垂直縫，說明該部位可能存在滲漏點。在經過面板周邊縫滲漏治理后，本次蓄水期間DB-P-02與庫水位仍有較為明顯的相關性，與庫水位相差約13m，分析主要原因：①檢測出的面板J30、J31垂直縫水上部分未完全修補完成，②在趾板帷幕有裂隙性縫隙與DB-P-02相交。

（3）DB-P-05、06、07自蓄水以后一直保持著20m以上的水頭，對應面板滲漏3區（圖3.2-2）綜合考慮該部位可能存在滲漏點，滲透壓力約在200kPa。

3.3 繞壩滲流監測

在兩壩肩的防滲帷幕端頭和幕后，布置了8個水位孔觀測繞壩滲流水位以及兩壩肩的地下水位變化情況。由于DB-HW-01水位孔在帷幕灌漿過程中被堵以及DB-HW-07、08水位孔自埋設完成后一直處于無水狀態，在左右岸帷幕端頭和幕后又新增了DB-HW-09～12和B-HW-16～17水位孔，以便更好的反映出繞壩滲流和兩岸的地下水位。繞壩滲流監測成果見圖3.3-1

從繞壩滲流監測成果圖3.3-1可分析得出：

（1）右岸DB-HW-02～04水位孔滲水處理前水位高程在648.19m～708.67m之間，蓄水前在650.3m～706m之間，蓄至正常蓄水位后在650.59m～716.06m；左岸DB-HW-05～06水位孔滲水處理前水位高程在716.11m～719.64m m之間，蓄水前在715.31m～717m之間，蓄至正常蓄水位后在715.31m～716.18m；新增DB-HW-09～12水位孔2015年5月底完成埋設并取定初始值，水位高程在630.89m～704.58m之間，蓄水前在623.381m～704.58m之間，蓄至正常蓄水位后在626.25m～704.8m。

（2）水位孔主要反映大壩庫水繞壩滲流與兩岸岸坡地下水位的關系，從過程曲線圖可以看出，在蓄水以后，隨著庫水位不斷上升DB-HW-2、3、12水位孔水位相對變化較大，其余水位孔蓄水期間與上游水位變化相關性不明顯。目前隨著上游庫水位上升，各水位孔水位也有一定幅度的變化。

（3）2016年8月23日泄洪沖沙洞放空，DB-HW-12水位孔較21日相比水位孔下降0.85m，與前期3月初進行檢查時有明顯減小，說明泄洪沖砂洞補漏處理有一定的效果。

3.4 壩后滲流量監測

下閘蓄水后壩后滲流量持續攀升，庫水位達到723.8m時，壩后量水堰滲水量達到1761L/s。之后采庫水位降至704m時（采取工程措施前），壩后滲水量為1277L/s，滲流量隨庫水位的升降而明顯增減，其變化與庫水位的變化具有明顯的相關性，說明壩后滲流途徑相對較短、動態變化相對較快。

隨著右岸補強灌漿、左岸帷幕灌漿消缺、壩前粘土拋填等措施的實施，壩后滲流量呈減小趨勢，降至931.19L/s，對應庫水位704.1m。隨著導流洞排水孔的實施，在庫水位704.1m下，壩后滲水量為670.47L/s。考慮同期導流洞排水孔的排水量，壩后總的滲水量接近1100 L/s，扣除排水孔混入山體的地下水，壩后滲水量仍在900 L/s左右。

2016年3月初引水隧洞及泄洪沖砂洞進行放水檢查，在兩洞放空期間庫水位上升約1m，壩后量水堰流量從684.4L/s下降至630.2L/s，位于左岸700公路的DB-HW-12水位孔水位高程降低了4m。引水隧洞充水發電，壩后壩量水堰及DB-HW-12水位孔數據無變化。3月中旬泄洪沖沙洞放水，量水堰流量回升至699L/s，DB-HW-12水位孔水位高程回升3.2m。從以上變化情況可以看出，左岸滲水與泄洪沖砂洞有一定相關性。

2016年7月隨著新一輪的滲水處理措施實施完成，壩后量水堰流量降至585.98L/s，實時庫水位705.1m。7月21日開始蓄水，后壩滲流量隨著庫水位上升而增加，在蓄水過程中發現當庫水位超過724m以后，隨著庫水位抬升壩后量水堰滲流量反應時間有所滯后，分析主要原因為：滲漏主要以裂隙性滲漏為主，外加左右岸帷幕在705m以上均進行過處理，庫水位抬升相對滲漏途徑距離增加，從而導致滲流量反應時間推遲。截止9中旬庫水位736.7m，后壩量水堰流量962.94L/s。從量水堰滲流量數據來看，滲水處理前后滲流量有明顯減小，特別是高水位對比（見圖3.4-1）。

4、結語

本文對該電站下閘蓄水以來，歷時2年的壩基滲流、周邊縫滲流、繞壩滲流及壩后流量監測成果進行了簡要的分析評價，監測成果一方面可用于分析判斷滲漏通道及滲漏產生的原因，從而為采取合理的工程措施提供了依據，另一方面監測成果可用于檢驗治理效果。監測成果表明，大壩滲流在蓄水期與上游庫水位呈一定相關性，在滲水處理前后，壩基、周邊縫滲透壓力水頭，繞壩滲流水位孔水頭及壩后滲流量均有所減小，表明相關處理措施取得了一定的效果。同時，根據蓄至正常蓄水位的流量監測數據，該大壩壩后滲流量依然高于常規水平，下一步將繼續采取工程治理措施，有效降低壩后滲流量。