水庫砌石混凝土大壩滲漏原因分析范文

本站小編為你精心準備了水庫砌石混凝土大壩滲漏原因分析參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《吉林水利》2017年第8期

［摘要］為消除大壩高水位蓄水運行工況下，壩體中部和右岸壩肩局部滲漏安全隱患，確保大壩綜合利用效益正常發揮。根據大壩滲漏現狀和鉆芯取樣分析資料，結合大壩結構應力和拱座整體穩定性復核結果，采取集外包結構混凝土、增設混凝土防滲面板和增補帷幕灌漿等為一體的防滲補強除險加固方案。施工后經高水位蓄水運行和汛期大流量防汛檢驗，滲漏補強工程質量合格率達100%，大壩滲漏問題得到有效處理。

［關鍵詞］砌石重力拱壩；水泥砂漿；充填灌漿；水電站

1工程概況

某水庫是一座以農業灌溉為主，兼顧防洪、引水發電、城市供水和生態旅游等功能的年調節水庫。壩址以上集雨面積2.358km2，主河流長3.56km，平均河床比降為3.19%。水庫正常蓄水位876.58m，相應庫容508.56×104m3，總庫容639.75×104m3，屬小（I）Ⅳ等水利工程。水庫最大設計壩高45m，壩頂高程881.58，壩頂拱弧長135m，壩頂寬5m，防浪墻高程882.58，上游坡比1:3。首部樞紐主要由砌石拱壩、輸水涵管和溢流壩等組成。工程于1997年03月開工，2001年10月建成交付使用。大壩建成投運后，各部位運行狀況良好。

2大壩滲漏原因分析

2009年5月初，為了為汛期做準備，對水庫進行高水位蓄水試驗時，在正常蓄水位876.58高程以下，大壩整體運行良好。但當蓄水位超過正常蓄水位0.5m時，發現右岸848.50m高程以上壩體及壩肩處存在局部滲漏問題，初步量算漏水量約76.2L/s；左岸壩基及847.50m高程壩體存在局部滲漏問題，漏水量約81.3L/s。當蓄水位不斷升高時，滲漏部位的滲水量不斷增加，為了確保水庫大壩安全，決定降低水位全時段監視運行。2010年10月枯水期，結合工程運行狀況采取帷幕灌漿補強加固處理，共在水庫846m高程及右岸壩肩處設置12個帷幕灌漿孔進行防滲處理。經處理后，壩體局部滲漏問題得到控制，但依然存在局部滲漏問題，由于滲漏量少，大壩雖未得到全面處理，但不影響大壩運行安全，決定大壩處理后繼續監視運行。2013年汛期，大壩滲漏量突然急劇增大，尤其是正常水位876.58以上運行時，滲漏問題越來越嚴重，滲漏量達到267.5L/s，呈現射流狀、孔流滲水等問題，已嚴重威脅到大壩的與運行安全，除險加固安全評定為三類壩。

根據水庫歷史檔案資料、運行管理資料、現場地質勘探和壩體鉆芯分析，水庫大壩滲漏主要表現為壩體散浸現象，施工材料質量達不到設計標準、壩體填筑質量較差等是導致大壩滲漏的主要原因。筑壩鋪土過厚、砌石整體不均勻、碾壓不實，尤其是分期分塊填筑存在少壓、漏壓等問題，加上后期運行的風化侵蝕和白蟻蟻害，壩體內部隱裂隙高度發育、蟻道相互串通導致壩體有效防滲厚度和截面減少，部分砌石材料透水率遠超規范5Lu防滲限值，串孔、漏水等問題不斷加劇[1]。水庫運行至今近15年里，在諸多因素的共同作用下，壩體和壩肩滲漏問題不斷加劇，雖采取過工程措施進行防滲加固，但受資金、養護技術等因素的制約，工程仍存在較大安全隱患。在大壩除險加固中，對大壩整體安全穩定性進行全面復核，并結合復核成果采取合理的工程措施進行防滲處理，確保水庫大壩綜合利用效益的安全穩定、高效優質發揮尤為必要。

3大壩穩定性安全復核

由于水庫壩體和壩肩滲漏問題沒有得到徹底處理，高水位蓄水運行條件較差，長期處于帶病運行工況，大面積滲漏和濕軟問題嚴重影響到水庫效益的正常發揮。尤其是水庫蓄水位從未達到設計校核洪水位，大壩是否安全穩定不確定。為準確評估大壩結構整體安全穩定性，在大壩除險加固過程中，對大壩結構應力和抗滑穩定性進行全面計算復核，為除險加固方案的合理確定提供詳細技術參數指標[2]。

3.1工程基本特性

從竣工資料可知拱壩拱圈中心角為118°，拱半徑54.5m，壩頂拱弧長135m。拱壩為漿砌石填筑結構，壩體內部設一層厚1.0m素混凝土防滲心墻。根據鉆芯勘探結果，確定大壩壩基巖體為Ⅲ2類―Ⅳ類玄武巖，漿砌石干密度為2.72g/cm3，砂漿標號為125號（M12.5），砌體塊石飽和抗壓強度為39―47MPa，壩體內部防滲心墻混凝土強度為C15。根據《水工建筑物荷載設計規范》（SL744-2016）中的推薦荷載組合[3]，選取基本組合（正常蓄水位876.58m+溫降作用）和特殊組合（校核洪水位877.88m+溫降作用+地震荷載），兩種荷載組合工況對大壩結構應力和抗滑穩定性進行計算復核。

3.2壩體結構應力復核壩體結構應力分析

采用《ADSC-CK拱壩多拱梁應力分析程序》，將整個拱壩看成由水平拱圈和垂直懸臂梁兩種主要結構體系組成，分載網格采用“7拱15梁”拱梁網格布置。

3.3拱座穩定分析

大壩右岸含有裂隙的巖體，根據地質分析成果表明：拱座滲水部位存在的潛在滑裂面其摩擦系數f=0.75，粘聚力C=0.61MPa。巖體容重按23kN/m3，拱座揚壓力折減系數按α＝0.36。采取剛體極限平衡法進行計算，得出存在滲水問題的拱座抗滑穩定安全系數成果。

4大壩防滲補強加固處理

4.1大壩除險加固措施

大壩壩體結構應力和右岸拱座抗滑穩定分析成果表明，大壩結構整體安全穩定性較好。但由于壩體中部和右岸壩肩存在滲流問題，尤其是在高水位蓄水運行條件下，滲漏量增大給大壩安全穩定運行埋下巨大安全隱患[5]。因此，針對大壩壩體滲漏問題，結合大壩滲漏主要是由于施工質量差、砌石密實度低等原因引起等分析結果，主要采取以下措施對大壩進行防滲除險加固處理，即：

（1）外包混凝土增加壩體防滲性能：在壩體壩基、左岸壩肩和右岸壩肩三邊布置外包混凝土，其中壩基處最高可達16.0m，厚度在壩冠處為0.8―1.8m，壩端處為3.0―4.0m。基座底部混凝土深入壩基巖石內部約1.5m。通過外包混凝土，讓壩體下部所受荷載應力向壩肩巖體傳導，可以有效增加壩體和壩基防滲帷幕結構的整體抗滑穩定性。

（2）增設鋼筋混凝土面板：壩體原采用混凝土防滲心墻防滲，但由于施工質量較差，壩體在高水位蓄水運行時滲漏較嚴重，在壩體上游表面增設鋼筋混凝土防滲面板，可以有效增加壩體整體防滲性能。防滲面板頂部至校核洪水位877.88m以上0.5m，底部壩基與新建的外包混凝土連接。根據大壩整體結構和上游防滲指標要求，混凝土防滲面板厚約40―65cm，即頂部寬40cm，底部寬65cm，與左、右岸壩肩連接部位防滲板厚約2m。

（3）增補帷幕灌漿：在壩基和兩岸壩肩增補帷幕灌漿，沿壩基座延伸到左右岸壩肩巖體內部，形成連續、完整的防滲帷幕體，有效增強壩體和壩肩防滲性能和降低滲透壓力，有效防治壩體滲漏問題。灌漿孔按照單排布置，孔距2.0m，最大孔深達35m。

4.2大壩防滲補強應用效果分析

（1）壩體透水率檢測：經防滲加固處理后的混凝土砌石拱壩，壩體整體得到有效加長、加厚，使壩體結構原有應力重新分布，安全穩定性得到有效增強。為檢測防滲結果，根據壩體整體結構，共選擇24個試驗段（右岸12個、左岸6個和壩基6個）進行測試分析，結果表明：24個試驗段砌體透水率為0.79―4.28Lu，均滿足規范要求的5Lu指標，防滲合格率為100%，大壩壩體和壩肩滲漏問題得到有效處理。

（2）運行效果：2014年11月01日，大壩防滲除險加固工程竣工投運，歷經2015年和2016年高位蓄水運行和汛期考驗，壩體及兩岸壩肩滲漏量監測值均為零，也未發現局部濕軟問題。增設防滲面板及增補帷幕灌漿，大壩整體防滲效果良好，滲漏問題得到有效處理。

參考文獻：

[1]吳建廉.文子水庫大壩滲漏原因分析及處理[J].廣東水利水電，2011，（10）：48-50.

[2]朱伯方.拱壩設計與研究[M].北京：中國水利水電出版社，2002：310-315.

[3]劉華麗，彭輝.基于多拱梁分載法的高拱壩應力分析[J].云南水力發電，2009，25（03）：26-29.

[4]張永祥，張林洪，于國榮，等.某水庫大壩除險加固措施的設計及驗證[J].科學技術與工程，2011，（26）：6482-6485.

[5]潘永，徐生有.小型砌石拱壩壩體漏水處理方案探討[J].小水電，2010，（01）：15-17.

作者：丁勇杰 單位：新疆阜康市水利管理總站