针对云南龙马水电站大坝渗漏成因分析及处理 5页

西北水电·2011年·增刊57文章编号：1006—2610(2011)S1—0057—O5云南龙马水电站大坝渗漏成因分析及处理李毅，李颖，白海林，张玉龙，黄仕俊(中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院，昆明650033)摘要：龙马水电站运行阶段，随着库水位不断上升，陆续出现大坝渗流量不断增加、变形增大、坝顶防浪墙施工缝张开等异常现象。通过分析大坝渗流量变化及其变形规律，当蓄水高度超高97m后的大坝变形和渗漏量均有突变增大趋势，还分析了绕坝渗流、引水洞、排沙洞、溢洪道、降雨量等影响因素。分析结果表明，由于大坝面板缺陷促成渗漏量不断增加，变形随之增大，这为大坝检查及处理提供了决策依据。文章着重介绍了与大坝渗漏有关所取得的监测成果，对面板坝变形特点及薄弱部位进行总结。关键词：面板堆石坝；监测；渗流；变形；龙马水电站中图分类号：TV698．12文献标识码：AGeneticanalysisandtreatmentofleakageinLongmaconcretefacerockfilldaminYunnanuYj，LIYing，BAIHai-lin，ZHANGYu-long，HUANGShi-jtin(I4ydrochinaKunmingEngineeringCorporation，CHECC，Kunming650031，China)Abstract：DuringtheoperationstageofLongmahydropowerstation，theriseofreservoirwaterlevelcausestheincreasingofdamleakageanddeformation，andtheopeningofconstructionjointsofdamcrestwavewal1．Thepaperanalyzesthevariationofdamleakageanddamdeformationlaw．Itindicatesthattheleakageanddeformationincreaseabruptlywhenthewaterlevelishigherthan97m．oftheinfluencefactorssuchasbypassseepage，headracetunnel，sand—sluicingtunnel，spillwayandrainfallarealsoanalyzed．Theresultsshowthatdamfacedefectscausetheincreaseofdamleakageanddeformation，whichprovidesbasisfordecisionmakingondam．inspectionanddefectstreatment．ItalsointroducesthemonitoringdatarelativetotheSdamleakageandsumsupthedeformationfeaturesofdam．Keywords：concretefaceroekfilldam；monitoring；leakage；deformation；Longmahydropowerstation程643．0113，库容5．986x10m。1工程概况2007年3月大坝蓄水，之后监测到大坝渗流量龙马水电站位于云南省思茅地区墨江县和江城与库水位变化呈正相关关系，渗流量184L／s。进一县界把边江河段上，是李仙江干流规划中7个梯级步分析大坝渗流量与库水位的关系，当库水位超过开发方案的第4个梯级电站，坝址位于把边江右岸高程610ITI以后渗流量明显增加，但影响大坝渗流支流勐野江汇口下游7．5km处，距昆明公路里程量增加的因素很多，如面板施工缝和周边缝张开、绕425km。坝渗流、岸坡地下水、降雨量、引水洞、排沙洞、溢洪枢纽建筑有混凝土面板堆石坝、溢洪道、引水发道过流期间也有可能向坝体渗流，促成渗流量汇集电系统、排沙洞、地面厂房以及开关站等。其中拦河而增大。坝最大坝高135．0m，坝顶长度为315．0m，坝顶高2大坝监测成果分析收稿日期：2011-08-222．1监测布置作者简介：李毅(1966一)，男，云南省昆明市人，工程师，主要从大坝监测项目主要有变形、渗流、应力、应变和事岩土工程现场岩石力学试验、安全监测研究工作．温度，坝体内部和表面都布置有监测仪器。n58李毅，李颖，白海林，张玉龙，黄仕俊．云南龙马水电站大坝渗漏成因分析及处理坝体内部变形监测布置了7个观测条带，坝纵位孔、渗流汇集量水堰。分别为0+80m，0+160m和0+240m；高程分别为2．2大坝渗流量与库水位相关性分析533。573和608111，采用水管沉降仪和引张线水平位大坝蓄水后，库水位的变化与通过坝尾量水堰移计观测方法。大坝表面变形布置有6条视准线，观测到的渗流量呈正相关关系，见图1。当库水位采用视准线法和水准测量方法观测。高于610m高程后的渗流量明显增加，库水位下降面板内部监测仪器有钢筋计、应变计、温度计、后渗流量又随之减小。库水位610m到设计正常蓄测缝计、电平器。水位639m，高差29m为最大坝高21％，但所增加大坝渗流监测仪器有渗压计、绕坝渗流监测水的渗流量占总量约80％。图l库水位一量水堰流量变化过程图2008年6月7日库水位高程在610m的渗流道，从而促成渗流量汇集增大。量46．5L／s，7月8日的库水位633m的渗流量117(1)坝体内部渗流L／s。在此期间库水位上升23m的渗流量增幅约大坝施工初期对坝轴线上游清基比下游低1270L／s。渗流量变化量与库水位变化量的比值约m，使得坝前趾板能够置于基岩具有较好的防渗功3：1，即库水位每上升1m，渗流量约增加3L／s。能。2008年1O月10日，库水位到达设计正常蓄水2008年9月21日一10月10Et，库水位从632位639m高程，坝前轴距0—185m部位的水位高程m上升到639m，渗流量从128L／s增加到184lJs，通过渗压计观测为539．2m，高出坝基31m而形成当库水位上升7m，渗流量增加了56L／s，渗流量变一定渗透水头，坝后轴距0+182．9m的水位高程为化量与库水位变化量的比值约8：1，即库水位每上526．69m，该断面坝体内部水力坡度为3．37％，见升1m，渗流量约增加8L／s。图2。坝体内部水位上升说明水库蓄水后向坝内渗2008年12月11日库水位比正常蓄水位下降了7m，渗流量减小了52IMs。大坝库水位在高程流。一种可能是面板施工缝包括周边缝局部张开形632—639nl范围波动，渗流量变化量为总量的成的渗流，另一种可能是随着库水位上升压力增加通过面板周边帷幕向坝内渗流。30．4％，而7m的坝高仅为最大坝高135m的面板靠两岸的垂直施工缝和周边缝布置有测缝0．2％，由此说明大坝渗流量的变化在高水位运行期更加明显。2009年3月随着库水位下降到高程605m，大坝渗流量减小为“零”，说明量水堰本身可能存在渗漏需进行检查处理，前期观测到的最大渗流量只是相对值，比实际还要大。2．3影响大坝渗流量的主要因素根据监测成果分析，大坝蓄水后，随着库水位不图2龙马水电站坝体内部水位线图单位：m断上升，坝体内部水位也有所上升，说明潜在渗流通n西北水电·2011年·增刊59计观测，实测到垂直缝最大开度1．69mm，不可能造墙变形观测无变化，巡视检查溢洪道过流期间未出成止水损坏而形成渗漏，周边缝部位面板与趾板的现向坝体渗漏迹象，紧靠溢洪道左边墙布置的10号开度也不明显，当然，应该注意到监测点控制范围是水位孑L水位变化平稳。极其有限的。(4)降雨量(2)绕坝渗流龙马水电站雨季高峰期一般是每年的7月或8大坝左右岸共布置有11个水位孔，见图3。通月，也正是大坝水位变幅较大期间，暴雨过后量水堰过监测孔内的水位变化可反映出库水位变化对大坝流量变化通常比前1天增加约10L／s，说明岸坡地渗流量是否存在影响。下水和地表水向堰内汇集量较少。大坝蓄水前后岸坡水位总体相对稳定，在库水2．4大坝变形与渗流量相关分析位上升阶段或雨季期间的观测孔水位未曾明显上监测成果表明，大坝渗流量的变化与坝体的变升，可以排除岸坡水位变化对大坝渗流的影响。其形具有相关性，当渗流量增加，变形速率也明显增中水位孔HW一1位于左岸帷幕灌浆线上游40m，库大。2008年10月大坝在高水位639m高程运行阶水位变化与观测孔内水位变化有关，最大变幅上升段，坝顶的2条视准线和L3变形速率都明显上28Ill，属正常变化。左坝肩3号孑L位于帷幕灌浆线升，其中面板顶部测线中部测点TP一5一个月内下游，如果发生绕渗则该孔水位将发生变化，大坝在平均沉降速率达2．05mm／d，坝顶【3测线测点TP一高水位运期的1O月，3号孔水位有过短暂上升，但5变形速率达1．6mm／d。2条测线上测点变形规律水位较低。虽然右岸帷幕灌浆线下游9号孑L的水位都呈现中部大两端小的变化特点，存在不均性沉降，波动性较大，但是与库水位变化无相关性，10号水水平位移都偏向下游。位变化仅受季节性影响。面板顶部L2测线：坝O+160m沉降最大238．9mm，水平位移也最大137mm，方位角50。指向下游；变形规律性是中部大，两端小。观测时段2007年9月1日—2009年2月9日，从面板施工完成到初测滞后了约2个月。测点变形过程见图4，5。b~／mm图3绕坝渗流监测水位孔布置示意图(3)排沙洞、引水洞、溢洪道过流影响为排查排沙洞有压段对大坝渗流量的影响，2007-09012008-03-29200~10-252009OS232009-12-192010-07-1720U-02-122009年2月22日关闭了检修门，打开工作门放水日期后处于无压状态，截止2009年3月9日，排沙洞处图4大坝面板顶部沉降过程线图无压15d，大坝渗漏量减少26．8L／s，在相同时段内水平位移／m库水位累计下降9．4m。据原有监测资料分析库水位在高程617．5—608．1lrlCl平均下降1ITI后的大坝渗流量约减小2—3L／s，扣除库水位下降影响因素，说明排沙洞有压状态对大坝渗流量无影响。2007-09-012008-03-292(X~-10-252009-05-232009-12-192010-07-l72011,-02-12引水洞过流阶段，当库水位下降到605m高程，日期量水堰渗流量为“零”，大坝基本无渗流量，从而说图5大坝面板顶部水平位移过程线图明引水洞过流对坝体渗流量的影响较小。坝体顶部L3视准线：坝0+160m沉降最大溢洪道2008年7月正式投入防洪渡汛，最大泄161．1mm，水平位移也最大113．2mm，方位角51。洪流量达3600m／s，观测大坝渗流量未曾明显增指向下游；变形规律与L2类似，观测时间段2008年加。溢洪道底板下的监测仪器显示无较高水压，边4月23日—20O9年2月9日，从大坝总体填筑完成n60李毅，李颖，白海林，张玉龙，黄仕俊．云南龙马水电站大坝渗漏成因分析及处理到初测滞后约13个月。2007年3月底大坝填筑高(4)面板表面裂缝：面板高程625m以上表面程640m，后期开始防浪墙施工、继续填筑加高3rn。裂缝183条，大部分宽度小于0．2mm，宽度大于0．22．5大坝防浪墙裂缝开度变化特征mm的裂缝共l0条(蓄水后产生)，测得裂缝深度大2008年10月，是大坝首次蓄水到设计正常水于100mm的裂缝4条，最深为128．8mm，其余大部位阶段，巡视检查大坝防浪墙出现了明显的施工缝分裂缝深度均未超过面板钢筋保护层厚度。张开，坝纵0+21m和0+315m部位较为明显，在之综合以上检查结果分析认为，虽然0+21m桩后的2个月内，坝纵0+21In部位开度变化量约20号部位施工缝开度较大但未形成内外贯穿，铜止水mm，坝纵0+315m部位开度变化7mm，其变化规律基本上完好，不可能形成渗流通道；面板表面裂缝尽在库水位上升阶段裂缝不断扩张。管数量多但开度较小且未贯通；溢洪道边墙与面板从上述监测成果来看，龙马水电站大坝2007年结合部周边缝开度较大，铜止水已损坏，延伸总长3月4日下闸蓄水，由于当时三期面板还未浇筑及36m，明显形成向坝体渗流的通道。右岸面板与溢其它因素，通过冲沙洞控制水位上升，2008年10月洪道边墙的结合部位，将止水铜片一端置于溢洪道才至正常蓄水位639m高程。在蓄水高度超过100边墙内另一端置于面板内，最终面板沉降较大，结果m后，陆续出现坝顶防浪墙两端施工缝张开，坝后量发生张拉破坏。坝体中部沉降后，使得面板中部受水堰流量明显增加，观测最大值为184L／s，通过与到来自两侧的压应力集中，最终导致混凝土挤压破类似工程比较观测值偏大1J，同时影响到大坝的坏。稳定，监测数据显示月内平均沉降速率达到2．05mm／d，有突变。大坝存在某些缺陷需进行处理。2009年2月12日，由大唐国际组织国内知名专家分析原因认为，大坝填筑工期紧，上升速度快，面板浇筑前预留沉降期较短，坝体填筑完成后变形较大。针对大坝存在的问题，专家提出建议：首先把库水位逐渐放空到高程605m，对面板以上部位进行全面性检查，发现缺陷及时处理。3大坝检查及处理2009年3月，库水位逐渐下降放空检查发现：图6大坝周边缝铜止水断开图(1)右岸溢洪道边墙与面板结合部桩号0+315m，周边缝止水橡胶板被揭开，原设计1．2cm施工缝张开最大宽度约15cm，裂缝从上往下由宽变窄，延伸总长约36m，高程640～619m。由于坝体与溢洪道边墙间产生不均匀性沉降，止水GB三复合橡胶盖板已展开绷紧，面板向下沉降后铜止水断裂开度最大约10em，见图6。(2)中部3条垂直缝(桩号0+156m、L1与R1面板间J13缝；桩号0+144m、L1与L2面板间的垂直缝J12；桩号0+132m、I2与【3面板间的垂直缝J11)两侧、面板内表层钢筋以上混凝土出现挤压破坏，见图7。(3)左岸桩号0+21m、面板L11与L12问垂直缝张开最大5era，并有相互错台现象，错台高差3—图7面板中部混凝土挤压破坏图5cm，裂缝延伸总长21m，高差640～628131。n西北水电·2011年·增刊61根据检查结果施工采取了针对性处理措施。～21．1％，最大减幅54．5％；下游坡面测点变形最(1)右岸周边缝止水损坏范围，首先把原铜片大减幅43．3％。止水重新置换，加长铜片鼻高以增大可延伸长度，止(3)溢洪道边墙与面板交接部位进行消缺处理水表面用粉煤炭套钢罩替代了原有的橡胶止水模后，在高程636m安装的测缝计卜21累计开度14．4式。mm，2010年开度变化7．7mm，说明该部位裂缝还(2)左岸0+21Irl施工缝处理，主要进行橡胶有所张开。止水的置换。5结语(3)面板中部混凝土挤压破坏区域，首先凿出内置钢筋以上混凝土，然后重新浇筑。(1)混凝土面板堆石坝具有变形大且持续变形(4)面板表面细小裂缝采取涂涮处理。时间较长的特点，从而容易导致防渗体系面板出现(5)新增监测仪器测缝计8支，对施工缝处理不同程度的应力集中、开裂、挤压破坏，渗漏量不断部位后期变化进行观测。增加。面板周边缝是防渗体系的薄弱部位，一方面2009年4月底，完成了面板检查、消缺等工作。施工填筑期间不便对该部位进行碾压，面板基础薄弱，在水压作用下产生剪切变形或破坏；另一方面周4大坝渗漏处理效果评价边缝以外帷幕灌浆不能达到预期效果而产生绕渗。龙马水电站后续监测成果表明，大坝渗流量处如果死水位以下的周边缝出现渗漏，无论检查或处理前后对比减小了30％左右，变形量有较大幅度减理都是非常困难的。小，处理之后效果明显。(2)龙马水电站施工期上升速度快，面板浇筑(1)大坝自蓄水以后经历了3次最高水位，第前预留沉降期较短，运行期坝体依然存在较大变形，1次2008年10月10Ft，库水位638．9m，量水堰流面板周边缝止水局部断开，成为大坝渗漏量偏大的量184L／s；第2次2009年8月20日，库水位638．4主要原因。m，量水堰流量129L／s；第3次2010年8月24日，(3)大坝处理后期观测成果说明，变形速率和库水位639．3m，量水堰流量125L／s。历年渗流量渗流量都有明显减小，但也应该看到在高水位运行对比不断减小。阶段的大坝渗流量125L／s依然很大，2010年度累(2)大坝2009年度累计最大沉降量65．1mm，计沉降54mm，局部施工缝继续张开，善未完全稳最大水平位移37．5mm，坝高1／2以下的变形20定，还需给予继续关注。mm内较小，基本稳定，高高程的变形还在继续，但参考文献：已历年相比有明显减小。面板顶部L2测线和下游坡面观测房上的监测点取得了2008年度完整资料，[1]魏迎奇，彭卫军，蔡红，等．新疆吉林台一级水电站混凝土面板与2009年度变形具有较好的可比性。堆石坝渗漏成因分析[M]．郑州：黄河水利出版社，2006．[2]齐立景，陈振文，张玉龙．巴山面板坝施工期观测[D]．／／土石水平位移：2008年度L2测线上测点的累计位坝技术——2oo8论文集．北京：中国电力出版社，2008．移为总量的62．8％～70．3％，2009年度减小到[3]龚有贵，缪买和，彭友勤．龙马水电站大坝混凝土面板裂缝修11．7％～16．3％，最大减幅53．7％；下游坡面测点复[J]．云南水力发电，2010，(】)：68—7O．变形最大减幅18．9％。[4]秦淑芳，周文斌．关于混凝土面板堆石坝监测仪器布置的探讨沉降量：2008年度I2测线上测点的累计位移fJ]．大坝与安全，2007，(2)：38—42．为总量的60．8％～68．9％，2009年度减ibN14．4％