马鹿塘水电站二期工程大坝渗水成因浅析

第２８卷　云南水力发电　第４期　ＹＵＮＮＡＮ　ＷＡＴＥＲ　Ｐ０ＷＥＲ　１４３　马鹿塘水电站二期工程大坝渗水成因浅析　赵磊　（云南大唐国际文山水电开发有限公司，云南文山６６３６００）　摘要：马鹿塘水电站二期工程大坝蓄水后渗流量变化与库水位涨落相关性明显，且水位逐步上涨过程中在大坝坝脚浆砌石排水　渠上游出现渗水点，针对此现象采取了一系列检查处理措施，并就检查处理情况结合相关监测成果对大坝坝脚渗水的成因进行初　步分析，为大坝后续的蓄水运行提供依据。　关键词：大坝；渗水；分析　中图分类号：　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—３９５１（２０１２）０４—０１４３—０４　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—３９５１．２０１２．０４．０４１　１工程概况　出现４处明显渗水点，实测大坝总渗漏量１０５　Ｌ／ｓ　马鹿塘水电站二期工程位于云南省文山州麻栗　（包括坝脚渗水点渗水流量ｌ５　Ｌ／ｓ左右）；库区水位　坡境内盘龙河上，工程以发电为主要开发目的，采用　２０１０年最高蓄至高程６１５．８０　ｒｎ时，坝脚排水渠上游　混合式开发，核准装机容量２４Ｏ　ＭＷ。工程等别为Ⅱ　共出现９处渗水点，实测大坝总渗漏量１３３　Ｌ／ｓ（包　等大（２）型，最大坝高１５４　ｒｎ，水库总库容５．４５６　５×　括坝脚渗水流量２５　ｕｓ）；库区水位回落至高程５９４．　ｌ（）８　ｍ３，具有年调节能力。电站设计正常蓄水位６２７　５０　ｍ，时坝脚渗水点全部消失。２０１１年蓄水运行过　ｒｎ，设计洪水位６２８．６９　Ｉｎ，校核洪水位６３２．５６　ｍ。电　程中，库水位升至高程５９７．５０　ｍ时坝脚浆砌石排水　站于２００９年１１月１０　Ｅｔ下闸蓄水，２０１０年５月全部　渠上游再次出现渗水点；库水位升至高程６１５．８０　ｍ　机组投产发电。　时坝脚渗水点数量为９个（渗水点分布位置与２０１０　工程枢纽建筑物主要由混凝土面板堆石坝、左　年出现的位置基本一致），实测大坝总渗漏量１３７　Ｌ／　ｓ；库水位升至蓄水以来最高水位高程６２３．３０　ｒｎ时，　岸岸边溢洪道、左岸放空隧洞、右岸引水隧洞、调压　坝脚排水渠上游共出现１１个渗水点，实测大坝总渗　井、压力钢管道、地下发电厂房及附属洞室等组成。　漏量２２２．８０　ＩＪｓ（包括坝脚渗水点渗水流量５０　Ｌ／ｓ左　大坝及溢洪道为１级建筑物，其它主要建筑物级别　右）。　为２级，次要建筑物为３级，临时建筑物为４级。　从大坝蓄水后运行至今，大坝坝址下游量水堰　混凝土面板堆石坝坝顶高程６３４．００　ＩＴＩ，趾板最　实测流量与库水位涨落相关性较为明显（相关系数　低开挖高程４８０．００　ｍ，坝顶长度约４９３．４０　ｍ，坝顶宽　０．９），且坝脚浆砌石排水渠上游出现的渗水点流量　度１０　ｒｎ。上游坝坡１：１．４，下游坝坡设“之”字形马　变化也与库水位的变化有一定的相关性。坝脚浆砌　道，综合坡比１：１．３。坝体分为垫层区、过渡区、主　石排水渠上游各渗水点渗水清澈，流量变化平稳，渗　堆石区及下游次堆石区，并在面板上游５３２．００　ｍ高　水出流无泥沙带出。见图１。　程以下设坝前覆盖料。　３大坝检查处理情况　２大坝渗水情况　针对坝脚浆砌石排水渠上游出现渗水点的问　电站蓄水发电后，布设于坝址下游的量水堰实　题，采取了一系列的检查处理措施，为进一步分析大　测过流量随库水位上涨而逐渐增大，监测数据显示　坝坝脚渗水原因提供依据。　渗流量的大小与库水位的涨落情况相关性较明显。　３．１大坝面板水上检查　当库区水位升至高程５８３　ｍ时，布设于大坝坝脚的　库水位回落至高程５６３　ｉｎ附近时对大坝面板高　浆砌石排水渠上游（高程４８６　ｍ）出现轻微湿斑；库　程５６３　ｉｎ以上部位进行全面检查，检查发现高程　水位升至高程６０５　ｍ时，后坝坡坝脚排水渠上游共　收稿日期：２０１２—０２—０７　作者简介：赵磊（１９８４一），男，甘肃武威人，工学学士，助理工程师，主要从事水电站水工建筑物运行期管理工作。　云南水力发电　２０１２年第４期　图１大坝坝后排水系统分布及坝脚渗水点位置示意图　５６３　ｍ以上大坝面板总体较为完好、平整，面板无明　显的裂缝，施工期裂缝并经修补部位无明显的扩张　及延伸；面板张性缝缝表面不锈钢保护罩无变形损　坏现象，保护罩接头部位较为严密，探查发现罩内粉　煤灰密实无流失，打开保护罩端头部位发现接缝两　侧面板无明显的剪切、错动现象；面板１Ｏ条压性缝　总体情况良好，发现位于最大坝高附近３条压性缝　接缝部位混凝土有轻微挤压碎裂现象，未对两侧面　板完好性造成明显破坏；位于高程５６５　ｍ的面板一、　二期施工分缝部位混凝土无挤压碎裂或拉伸破坏现　象，施工分缝部位面板总体较为平整。　检查发现右岸周边缝保护罩无明显挤压变形及　损坏，保护罩接头平整严密，将高程５９７　ｍ及高程　５６５　ｍ处保护罩拆除并清理罩内粉煤灰后发现右岸　周边缝最大开度约１　ｃｍ，面板与趾板无明显剪切及　错动。检查发现左岸周边缝保护罩整体变形较明　显，接头部位变形、张开现象较为普遍，打开高程　５９５　ｍ及高程５７０　ｍ处保护罩发现高程５９５　ｍ以下　罩内粉煤灰填料不同程度流失，高程５７０　ｍ以下部　位保护罩内粉煤灰几乎全部流失，但左岸周边缝两　侧面板与趾板无明显剪切及错动，分缝最大开度１．５　ｅｍｏ　３．２大坝面板水下检查　大坝面板水下检查发现左岸周边缝高程　５５９．８０—５６３　ｍ区段及高程５４９．６０　５５０．３０　ｍ区段　保护罩内粉煤灰不同程度流失，发现高程５４９．６０　ｍ、　５５７．９０　ｍ、５５８．５０　ｍ及高程５６０．５０～５６２．９０　ｍ区段　保护罩接头有不同程度变形。在高程５５９．８０～５６３　ｍ及高程５４９．６０～５５０．３０　ｍ区段保护罩接头处做墨　水渗漏试验发现高程５６０．５０　ｍ、５６１．７０　ｍ及５６２．５０　ｍ处有轻微吸墨水现象，发现高程５６１．２０　ｍ处吸墨　现象较明显。　同时，检查发现高程５４３．７０　ｍ处安置于保护罩　上方的三向测缝计混凝土保护墩表面有局部开裂现　象，共计３条裂缝，其中最长７５　ｃｍ，最短５０　ｃｍ，裂缝　最大深度１０　ｅｍ，裂缝未贯穿，在裂缝附近做墨水试　验无吸墨现象。大坝右岸周边缝水下部位因右岸近　坝库岸边坡滑塌导致高程５６０　Ｉｎ以下部位保护罩全　部被掩埋，无法探查，检查右岸周边缝附近面板完整　性良好。　面板水下部分检查发现分缝保护罩内粉煤灰密　实、保护罩无变形，保护罩端头以上部位接缝部位混　凝土有轻微受挤压碎裂现象，接缝两侧面板表面平　整，无裂缝及挤压破坏现象。　３．３趾板灌浆帷幕压水试验　趾板灌浆帷幕压水试验采用在左、右岸趾板帷　幕灌浆线后各选一处造孔做压水试验，抽查趾板灌　浆帷幕的效果。左右岸绕坝渗流观测孔均选在高程　５９５　ｍ进行造孔及压水试验检查，左岸检查孔深度　为４３．５　ｍ，右岸检查孑Ｌ深度３６．５　ｍ，均深入至趾板　灌浆帷幕最大深度以下，左右岸压水试验均采用单　点法与五点法进行。两个检查孔内压水试验均为８　段，其中左岸检查孔试验最大透水率２．６４　Ｌｕ，最小　０．０４　Ｌｕ，平均值１．２８　；右岸检查孔试验最大透水　率２．２０　Ｌｕ，最小值０．０　Ｌｕ，平均值０．７１　Ｌｕ，两岸趾　板灌浆帷幕压水试验检查结果完全满足设计防渗标　准３　ｈ。　４主要监ｉ贝０指标对比分析　４．１渗流监测　电站大坝２００９年１１月下闸蓄水，未蓄水前坝　址下游量水堰即有过流现象，实测最大流量１　１．９　Ｌ／　ｓ，最小５．２６　Ｕｓ。电站蓄水后，坝址下游量水堰实测　过流量随库水位的涨落相应变化，与库水位变化相　关性明显，下闸蓄水以来库区水位最高蓄至高程　６２３．３０　ｍ（未达正常蓄水位高程６２７　ＩＴＩ），实测最大渗　流量２２２．８０　Ｌ／ｓ。坝脚浆砌石排水渠上游渗水点自　赵磊马鹿塘水电站二期工程大坝渗水成因浅析　１４５　出现以来，出流量与库水位变化相关性明显，库水位　升至最高水位高程６２３．３０　ｍ时实测坝脚浆砌石排　５９５　ｍ以下至高程５５９．８０　ｍ区段保护罩接头处变形　明显、罩内粉煤灰流失明显，且在水面以下做墨水渗　漏试验发现高程５６０．５　ｍ、５６１．２　ｍ、５６１．７０　ｍ、５６２．５０　水渠上游渗水点流量５０　Ｌ／ｓ，坝脚渗水全部经引排　至坝址下游量水围堰。通过对大坝渗流量的对比分　析，电站大坝总渗漏量与国内同类型其他电站大坝　渗漏量相比属偏大。　４．２渗压监测　有吸墨水现象，库水位回落至高程５５９　ｍ以下拆　除该区段保护罩进一步检查发现该区段分缝附近趾　ｍ板、面板完整性较好，该区段分缝最大开度１．５　ｅｍ，　监测数据分析左岸周边缝无明显的剪切及错动。因　大坝监测数据分析：坝前趾板ｘ线下游，最大　此，总体分析后认为高程５５９．８０～５６３　ｍ区段周边　监测断面坝纵０＋２３３．１５９处渗压观测孔内３支渗　压计（Ｐ一１０、Ｐ一１１、及Ｐ一１２）Ｎ值自大坝蓄水后测　值迅速上升，尤以Ｐ—ｌ２变幅最大，水位增高约６６　ｍ，且测值与库区水位涨落相关性明显。　埋设于大坝右岸周边缝底脚垫层料中的Ｐ一０６　（坝纵０＋２７１．５０，高程４８０　ｍ）及Ｐ一０７（坝纵０＋　２９８．００，高程５１９．５０　ｍ）渗压计测值自蓄水后与库水　位的变化有一定的相关性。埋设于左岸周边缝底脚　垫层料中的Ｐ一０２（坝纵０＋０５６．５０，高程５４２　ｍ）渗　压计测值随库水位的变化最为明显，尤其在２０１１年　运行过程中，当库水位上涨至高程６０３　Ｉｌｌ以上时　Ｐ一　０值出现高于库水位的现象，此后运行过程　Ｐ一０２测值变化一直与库水位相关性较为明显。　４．３绕坝渗流监测　施工期共布设８个位于坝轴线下游的绕坝渗流　观测孔（左右岸各４个），其中在左、右岸帷幕灌浆平　洞末端各布设１个。电站蓄水以来８个绕坝渗流观　测孑Ｌ孔内水位一直较为稳定，未出现大幅度波动及　随库水位变化的现象。根据运行需要，２０１１年在　左、右岸帷幕灌浆平洞人口处又各新增１个绕坝渗　流观测孔，新增两个孔孔内水位自布设完成至今测　值亦较为稳定。通过对绕坝渗流观测孔灵敏性的进　一步验证，结合监测数据分析后认为大坝未出现绕　坝渗流现象。　５大坝渗水分析　５．１渗漏量与同规模大坝相比偏大　５．１．１局部渗漏通道存在的可能性　从大坝面板水上及水下检查结果来看，发现大　坝面板总体较为完好，仅压性缝分布区域面板接缝　表面混凝土有轻微挤压碎裂现象，布设于面板表面　的表层止水粉煤灰填料充填密实，保护罩规整完好，　可基本排除大坝面板存在较大渗漏通道。通过趾板　灌浆帷幕压水试验抽查、施工资料及运行期监测数　据的对比分析，也可基本排除绕坝渗流现象的存在。　通过面板水上、水下检查发现左岸周边缝高程　缝存在渗漏通道，不排除分缝铜止水片局部损坏或　施工期工艺导致细小渗漏通道的存在。由于面板水　下检查时库水位仅为５６３．５０　ｍ，因此水位５６３．５０—　５９５　ｍ区段是否也存在细小渗漏通道未能得到进一　步核实，但从该区段保护罩内粉煤灰填料的流失现　象分析，不排除该区段也存在渗漏通道的可能性。　５．１．２地下水、岸坡冲沟汇水对大坝实际渗漏量的　影响　电站坝址区为横向谷，地下水及岸坡冲沟汇水　较丰富。同时，电站量水堰并未设置在坝脚，而是设　置在离坝脚下游约２００　ｍ的坝后河流弯道，大坝蓄　水前量水堰即有过流现象，证明了地下水及岸坡汇　水在量水堰前集水池集中汇集，影响大坝实际渗漏　量的实情。同时，通过对大坝蓄水运行后的观察，发　现量水堰集水池底部经常有气泡冒出、右岸坝肩边　坡上部（高程６３４　ｍ以上）村寨生活用水常年丰沛、　右岸坝肩边坡排水渠常年有水流出，进一步验证了　坝址区地下水补给丰富，岸坡汇水在量水堰前端集　水池内汇集。因此，电站大坝渗漏量较同规模大坝　相比偏大，与其坝址区地下、地表水的影响，以及量　水堰布置的位置有一定的关系，目前量水堰实测的　渗漏量中已包含部分地下水及岸坡汇水。　５．２坝脚浆砌石排水渠上游出现渗水点　白坝脚浆砌石排水渠上游出现渗水点现象后，　渗水点数量随库水位上涨逐渐增多，渗水流量也相　应逐渐增大，坝脚浆砌石排水渠上游渗水点出流量　随库水位涨落而变化，因此可基本判断坝脚浆砌石　排水渠上游的渗水主要来自大坝渗水。　由于电站坝址区域两岸冲沟水流较大，为有效　引排冲沟水流，避免其进入量水围堰影响大坝渗水　量的观测，施工期在下游坝趾设浆砌石排水渠，将两　岸岸坡汇水经排水渠排至量水堰下游河道。通过电　站蓄水以来运行期间的观察，发现从坝内渗出的水　流均从浆砌石挡墙下方几个集中的出水点流出，且　出水点数量有限，可推断浆砌石排水渠底板下的排　水能力有限。随着库水位上升，坝体内渗流量逐渐　，　云南水力发电　２０１２年第４期　增大，当渗流量大于排水渠底板下的排水能力时，导　塘水电站二期工程大坝渗漏量偏大及坝脚排水渠上　致坝内水位壅高，先在坝脚浆砌石排水渠上游出现　游出现渗水点等问题成因的分析，为准确判定大坝　湿斑，后逐步形成集中出水点，随着坝前水位的继续　运行状态、为后续进一步的制定大坝检查处理及蓄　升高，坝脚出水点数量随之增多，渗水流量也相应增　水运行方案提供依据，同时也为面板堆石坝坝后排　大。　水、量测设施的设计及施工等提供一定的参考建议，　６结语　以便更好的为运行期水电站水工建筑物的管理工作　提供便利，切实增强水电站生产管理单位对大坝等　结合大坝检查结果及相关的监测资料，对马鹿　重点水工建筑物出现各类问题的管控水平。　（上接第３５页）　［２］黄佑生．一种新的水面线计算方法［Ｊ］．江西水利科技，２００１（￣　统水面线计算大量的调试以及水面类型判断，节约　‘　了大量时间，并且结果更加精确，所以既ｃ—Ｒ　计　］　Ｇｏｏｄ　ｅｌｌ　　Ｃ算溢洪道水面线方法能够在今后的水库设计中推广　０ｆ　ＥＩ面　一。　脚ｎｇＲ。　‘　：　，２０１０．　应用。　［４］李传奇，石雷．山东省济南市章丘大站水库大坝防洪标准复核　报告［Ｒ］．济南：山东省水利勘测设计院，２００８．　参考文献：　［５］刘洋，孙晓英，王俊英，等．ＨＥＣ—ＲＡＳ及ＳＯＢＥＫ—ＲＵＲＡＬ软件　［１］李炜．水力计算手册［Ｍ］．２版．北京：中国水利水电出版社，　推算山区天然河道水面线［Ｊ］．北京水务，２００８（６）：３４—３６．　２０ｏ６．　－三・｝÷｝＿｛．｝÷｝÷｝＿｛・｝Ｉ÷｝－｛・｝－＿；・｝｛．｝｛．｝　－｝ｕ｛．｝÷｝一｛・Ｈ・｝＿｛・｝＿｛・｝｛．｝｛．｝÷｝÷｝一｛・｝÷｝÷｝÷｝＿｛・｝＋｝｛．｝÷｝一｛・｝ｎ｛・｝手｝÷｝＿｛・｝＿｛・｝＿｛・｝÷｝　・｝＿｛・｝＿｛・｝　・｝＿｛・｝＿｛・｝－÷｝ｈ｛・｝　（上接第３９页）　维护，不仅可以延长使用寿命，而且在使用过程中也　能够缩短测流历时、减轻劳动强度且不受时间和断　可减少相关故障的发生频率。只有将理论上的研究　面位置的限制。因此，对于一般河流来说，ＡＤＣＰ确　与实际应用相结合，才能使ＡＤＣＰ的应用技术不断　实是一种比较理想的测流设备。但ＡＤＣＰ在“走沙　的发展，找到传统与现代水文测验方法的衔接点，为　现象”、潜水高流速的河流中的应用还需进一步研　ＡＤＣＰ作为流量测验基本手段铺平道路，并促进ＡＤ．　究。　ＣＰ应用范围的拓展。　在ＡＤＣＰ用于一些山溪性河流测验的过程中，　虽然会出现一些技术上的问题，但是只要认真分析，　参考文献：　勤做实验，根据不同的河床的形态采用不同的测量　［１］黄河宁．ＡＤＣＰ河流流量测量原理和方法［Ｒ］．美国亚迪仪器　模式，正确设置仪器参数，必能找到可行的解决方　（ＲＯＩ）公司．　［２］ＳＬ３３７－－２１ＸＩ６声学多普勒流量测验规范［ｓ］．　案。同时，在使用仪器后要注意外围设备的保养及　（上接第５７页）　利水电工程地质ＣＡＤ系统节理裂隙走向玫瑰花图　溢洪道轴线方位角为ＮＥ２５。，最发育节理倾向与溢　模块，大大的提高了节理玫瑰花图的制作效率和精　洪道轴线以３Ｏ。的角度相交，与溢洪道边坡为６０。相　度，在水利水电工程中的应用前景广阔。　交，ＮＥ倾角为０～５０￣，该组节理对溢洪道左边边　坡的稳定性不利。　参考文献：　［１］汤经武，杨学敏．微型计算机在地质构造解析中的应用［Ｍ］．　５结论　武汉：中国地质大学出版社，１９８９．　采用节理裂隙走向玫瑰花图来分析节理对工程　［２］黄运飞，冯静．计算机工程地质学［Ｍ］．北京：兵器工业出版　社，１９９２．　的影响，相对更直观，更全面，通过红河院设计的水　［３］徐开礼，等．构造地质学ＥＭ］．北京：地质出版社，１９８９．