布西水電站滲漏治理

李 偉

(中國(guó)電建昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650011)

1 概述

布西大壩蓄水后滲漏量逐年增加，為了保證大壩運(yùn)行的安全穩(wěn)定，2019年進(jìn)行了壩址區(qū)滲漏原因的全面分析，2020年進(jìn)行了相應(yīng)的治理，治理后滲漏量明顯減少，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期。滲漏原因分析及相應(yīng)的治理措施，對(duì)巖溶地區(qū)的大壩滲漏治理有一定的借鑒意義。

2 基本情況

2.1 樞紐及滲漏情況

2.2 滲漏原因及通道

2019年在綜合前期設(shè)計(jì)及施工資料、補(bǔ)充物探檢測(cè)、地勘工作的基礎(chǔ)上，基本查明了滲漏原因及通道。

1)左岸滲漏通道。左岸趾板混凝土與基巖接觸帶(約高程3 257.4 m以上的部位)、泄洪洞控制段底板混凝土與基巖接觸部位存在滲漏情況。屬裂隙型滲漏+缺陷導(dǎo)致的接觸滲漏。滲漏通道自庫(kù)區(qū)左岸岸坡、泄洪洞底板及趾板接觸帶→沿左岸壩軸線下游壩體與壩基表部破碎巖體→進(jìn)入量水堰左側(cè)。

3)面板滲漏。根據(jù)面板檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2018年進(jìn)行了面板脫空處理后，2019年檢測(cè)時(shí)仍發(fā)現(xiàn)27處脫空，板脫空區(qū)域主要位于大壩右部18號(hào)、21號(hào)、22號(hào)、28號(hào)和29號(hào)面板，在高程上主要分布于EL.3 237 m～EL.3 259 m之間。同時(shí)面板亦發(fā)現(xiàn)多處止水破損及面板裂縫。

3 滲漏治理方案

布西大壩的滲漏處理采用了綜合治理措施，根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況，采取了針對(duì)性的帷幕灌漿處理，同時(shí)對(duì)大壩面板破損部位、脫空部位進(jìn)行了修復(fù)。

3.1 右岸帷幕防滲處理

右岸大理巖及結(jié)晶灰?guī)r區(qū)域多為陡傾角的溶蝕裂隙，在前期的歷次治理中也進(jìn)行鉛直孔過帷幕灌漿處理，但是效果不明顯。本次設(shè)計(jì)結(jié)合右岸的滲漏分析，采取了斜孔帷幕灌漿處理的方案。

1)帷幕軸線的確定。右岸帷幕灌漿軸線沿原有的帷幕軸線布置，擬布置2排灌漿帷幕，上游側(cè)為主帷幕，下游側(cè)為副帷幕。

2)帷幕灌漿邊界確定。帷幕灌漿頂界按正常蓄水位高程3 300 m控制。帷幕灌漿起點(diǎn)自趾板帷幕灌漿高程3 240.00 m以上。

帷幕灌漿終點(diǎn)位于右岸灌漿洞末端。帷幕灌漿底界主要依據(jù)地勘壓水試驗(yàn)成果，同時(shí)結(jié)合原帷幕灌漿底界的情況綜合確定，孔深以進(jìn)入透水率小于3 Lu且位于地下水位以下的相對(duì)隔水層5.0 m控制，設(shè)計(jì)灌漿深度介于45 m～143.7 m之間。

3)帷幕灌漿設(shè)計(jì)。帷幕孔距2.0 m，排距1.5 m，梅花形交錯(cuò)布置，灌漿軸線總長(zhǎng)度253 m。趾板部位主帷幕、副帷幕右傾20°，壩肩部位主、副帷幕鉛直左傾20°，形成交叉的帷幕網(wǎng)。帷幕灌漿采用孔口封閉法，自上而下進(jìn)行灌漿，分Ⅲ序加密。

灌漿材料采用普通硅酸鹽水泥，水泥細(xì)度通過80 μm方孔篩的篩余量不大于5%，初擬灌漿水灰比為5，3，2，1，0.5，灌漿壓力控制見表1，帷幕設(shè)計(jì)剖面見圖2。

表1 帷幕灌漿壓力表

3.2 左岸固結(jié)灌漿

根據(jù)地勘成果，左岸放空洞混凝土底板與基巖接觸部位、混凝土澆筑存在一定缺陷，因此在左岸放空洞閘室段結(jié)合左岸帷幕灌漿進(jìn)行固結(jié)補(bǔ)強(qiáng)。

泄洪洞固結(jié)灌漿頂界為3 295.00 m，固結(jié)灌漿底界以高程3 285 m控制。

固結(jié)灌漿共布置6條灌漿軸線，泄洪洞閘室上游側(cè)布置4排灌漿孔，灌漿孔排距3 m，孔間距分別為1.5 m，0.75 m(閘墩邊側(cè))；閘室下游布置2排，灌漿孔排距2.5 m，孔間距分別為1.5 m，0.75 m(閘墩邊側(cè))。固結(jié)灌漿孔深10 m，每5 m一個(gè)灌段，按照分排分序加密的原則，初擬Ⅰ序孔灌漿壓力為0.5 MPa，Ⅱ序孔灌漿壓力為1 MPa。

先實(shí)施泄洪洞軸線、閘墩邊側(cè)3條縱向軸線的灌漿孔(軸線上先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔)，再實(shí)施泄洪洞軸線兩側(cè)灌漿孔(先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔)。

3.3 左岸帷幕灌漿

左岸帷幕灌漿軸線基本按照原設(shè)計(jì)帷幕軸線的走向，其中灌漿軸線在泄洪洞進(jìn)口混凝土基礎(chǔ)段為了便于施工，同時(shí)兼顧混凝土側(cè)墻與基巖接觸的部位的固結(jié)灌漿，適當(dāng)調(diào)整了軸線的走向。

1)帷幕軸線的確定。布西電站在建設(shè)期間進(jìn)行過帷幕灌漿及補(bǔ)灌工作，為了保證本次處理效果，軸線基本按照原設(shè)計(jì)帷幕軸線的走向，其中灌漿軸線在泄洪洞進(jìn)口混凝土基礎(chǔ)段為了便于施工，同時(shí)兼顧混凝土側(cè)墻與基巖接觸的部位的補(bǔ)強(qiáng)。

2)帷幕灌漿邊界確定。帷幕灌漿頂界按正常蓄水位高程3 300 m控制。帷幕灌漿起點(diǎn)自原趾板帷幕灌漿高程3 240.00 m以上。帷幕灌漿終點(diǎn)在左岸灌漿洞末端。

3)帷幕灌漿底界主要依據(jù)地勘壓水試驗(yàn)成果，同時(shí)結(jié)合原帷幕灌漿底界的情況綜合確定，孔深以進(jìn)入透水率小于3 Lu且位于地下水位以下的相對(duì)隔水層5.0 m控制，設(shè)計(jì)灌漿深度介于10 m～80 m之間。

4)帷幕灌漿設(shè)計(jì)。沿趾板及壩肩單排布置帷幕軸線，孔距1.5 m，帷幕灌漿孔為鉛直孔，采用Ⅲ序加密，孔口封閉法，自上而下灌漿。灌漿總長(zhǎng)度205 m。灌漿材料及壓力同右岸帷幕一致。

3.4 面板缺陷處理

1)脫空部位處理。

a.脫空區(qū)在面板上布置注漿孔，孔徑40 mm，注漿孔間排距3 m，每塊面板一個(gè)脫空區(qū)沿面板坡向不少于2排孔，且上排孔應(yīng)布置在脫空區(qū)頂部，兩端的灌漿孔距離面板分縫2 m。b.脫空區(qū)注漿采用自流式充填脫空間隙灌漿，注漿時(shí)原則由孔口自流注入，不起壓，從面板脫空區(qū)下部開始往上逐級(jí)注漿。c.脫空部位采用水泥、粉煤灰(Ⅱ級(jí))混合漿液灌漿處理，當(dāng)脫空區(qū)域小于2.5 cm混合漿液材料比例(重量比)為水泥∶粉煤灰∶水=1∶9∶10，大于2.5 cm混合漿液材料比例(重量比)為水泥∶粉煤灰∶水=1∶9∶5。

灌漿結(jié)束檢查合格后采用與面板同強(qiáng)度的NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿進(jìn)行封堵。

2)A型裂縫(縫寬小于0.2 mm的淺表裂縫)處理。

a.對(duì)混凝土基面進(jìn)行打磨處理(裂縫兩側(cè)各10 cm)，除去混凝土表面浮皮和污物。將裂縫兩側(cè)各7.5 cm處打磨成倒三角形，沿裂縫走向兩端各延伸2 m，其深度約為3 mm。b.高壓水清洗混凝土表面灰塵、浮渣，至表面干凈。待混凝土表面干燥后，用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)混凝土表面較大的孔洞。c.裂縫表面晾干后,沿打磨區(qū)域涂刷界面劑，刮涂20 cm 寬的SK單組分聚脲柔性防護(hù)涂層，并復(fù)合10 cm寬單層胎基布。

3)B型裂縫(縫寬大于0.2 mm、小于0.5 mm的非貫穿性裂縫)。

a.沿混凝土裂縫兩側(cè)交叉打45°斜孔與縫面相交，孔徑為φ18 mm,孔距為30 cm～40 cm,孔深為裂縫深度2/3。造孔后，進(jìn)行清孔。b.灌漿孔上安裝灌漿嘴，檢查灌漿孔是否與縫相通。c.對(duì)豎直裂縫，灌漿自下而上逐孔灌注，對(duì)于水平裂縫，灌漿自一端向另一端逐孔灌注。起始孔開始進(jìn)漿時(shí)灌漿壓力為0.3 MPa，根據(jù)進(jìn)漿速度逐級(jí)緩慢提升，灌漿正常結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為：縫面溢漿或者在0.5 MPa最高壓力下，不再有漿液灌入，再持續(xù)灌注屏漿5 min后即可結(jié)束。灌漿材料選用SK-E改性環(huán)氧樹脂漿材。d.灌漿結(jié)束待灌漿材料固化后，卸除灌漿嘴，采用環(huán)氧砂漿封堵灌漿孔。

4 治理效果評(píng)價(jià)

目前，布西大壩滲漏治理后的觀測(cè)資料，庫(kù)水位為3 297.04 m(距離正常蓄水位3.0 m)，滲漏量為108.6 L/s，較2019年最高水位3 295.67 m時(shí)的滲漏量694 L/s減少了585.4 L，減少約84.35%，同國(guó)內(nèi)同類型工程比較，布西大壩目前滲漏量已較小，總體上治理效果十分明顯，治理后的效果對(duì)比見圖1。

5 結(jié)語(yǔ)

1)面板堆石壩的滲漏除了面板、止水外，壩基及繞壩滲漏也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。特別是巖溶地區(qū)，其滲漏問題更加復(fù)雜，需要采取多種手段、全面分析，準(zhǔn)確找到滲漏通道是確保治理效果的關(guān)鍵。

2)對(duì)于巖溶發(fā)育且裂隙以陡傾角為主的地區(qū)，采用常規(guī)的鉛直孔進(jìn)行帷幕灌漿效果可能達(dá)不到預(yù)期，采用更多穿過裂隙的斜孔帷幕可取得較好效果。