高岭头一级水电站大坝坝基渗漏处理及效果分析

江兴南，李 涛

（1.浙江省水利水电质量与安全监督管理中心，浙江 杭州 310012；2.中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，浙江 杭州 310014）

1 工程概况

高岭头一级水电站大坝位于浙江省文成县石垟乡，距文成县城约50 km，工程所在流域属飞云江水系。水库总库容1 778万m3，正常蓄水位793.77 m，电站装机 16 MW，设计水头 461 m，是一座以发电为主的中型水利枢纽工程。大坝为混凝土双曲拱坝，最大坝高63.2 m，顶拱中心弧长220 m，拱坝厚高比0.269（见图1和图2）。枢纽工程等别为Ⅲ等，大坝为3级建筑物。工程于1987年11月25日开工，1995年10月基本建成，2002年通过竣工验收。

2 渗漏异常情况简介

大坝于1994年10月下闸蓄水，1995年基本建成，运行初期，大坝渗流正常。1998年2月，库水位持续在788 m高程以上运行，又遭遇连续低温天气，廊道内排水孔出水量大增致使廊道被淹，总渗漏量实测最大达163.2 m3／d。经勘探查明，河床段坝底上游侧接触面透水率普遍较大，可能已局部张开或产生裂缝，由于种种原因，2008年前并未进行处理。从1998年3月至2006年7月的监测资料分析看，渗漏量与库水位相关性较好，与气温关系不密切，库水位在770～792.5 m之间运行， 渗漏量在 8.75～394.75 m3／d 之间变化，总体表现为库水位高时渗漏量较大，库水位低时渗漏量较小。2005年以来，实测最大渗漏量仍达 367 m3／d。

图1 大坝下游立视图Fig.1 Elevation view of the downstream of the dam

图2 溢流坝段剖面图Fig.2 Profile of the overflow section of the dam

3 渗漏处理方案

3.1 设计方案

为提高坝基的渗透稳定性、混凝土的耐久性和左坝肩基岩的变形模量，减少拱座的压缩变形，提高坝体安全稳定性，进行补强加固是必要的。根据勘探检查报告成果分析，对左岸坝肩基岩、大坝混凝土与基岩接触面、左岸帷幕进行灌浆处理。参照规范及其它类似工程的处理经验，本工程经防渗加固处理后的透水率应在3.0 Lu以下。

（1）左坝肩防渗加固

左坝肩基岩加固采用水泥灌浆，灌浆材料选用42.5普通硅酸盐水泥。①灌浆范围：主要对左坝肩拱槽岩体、F3断层与左拱槽之间的岩体、F3断层混凝土洞塞区域进行固结灌浆补强，灌浆范围处于大坝10～15号坝段下游侧岸坡。②灌浆孔布置：设置3排灌浆孔，排间距为4m。③灌浆孔深度：第Ⅰ、第Ⅱ和第Ⅲ排灌浆孔孔深分别钻至相应位置的大坝拱槽基岩面高程下的10 m、8 m和8 m。④灌浆施工：灌浆段长度不大于 5 m，灌浆压力 0.6～1.0 MPa，按两序孔进行。灌浆孔布置见图3。

图3 左坝肩基岩灌浆孔布置Fig.3 Layout of the grouting holes on the foundation rock of left dam abutment

（2）大坝混凝土与基岩接触面灌浆

坝体混凝土和基岩接触面采用化学灌浆的方法封堵。①灌浆范围：加固范围为7～12号坝段，水平长度约80 m的范围。②灌浆孔布置：沿原帷幕位置布置一排，孔斜为倾向上游3°～5°，孔距3 m。③灌浆孔深度：灌浆孔应穿过接触面钻至基岩面高程下2 m，必要时可加深1 m。④灌浆施工：采用全孔一次灌浆，采用LW／HW水溶性聚氨酯材料。灌浆孔布置见图4。

图4 大坝混凝土与基岩接触面灌浆孔布置Fig.4 Layout of the grouting holes on the interface between dam concrete and foundation rock

（3）左岸帷幕防渗加固

左岸工程地质条件较差，左岸岸坡与河床连接处范围8～12号坝段浅层基础透水率普遍较大，采用水泥灌浆对原大坝防渗帷幕进行加固，材料水泥采用42.5普通硅酸盐水泥。①灌浆范围：大坝7～12号坝段，与兼有13～15号坝段帷幕防渗加固作用的坝后第Ⅰ排坝基补强灌浆孔交错、叠加。②灌浆孔布置：灌浆孔设置一排，孔斜与原帷幕灌浆一致，孔距2 m。③灌浆孔深度：参考原防渗帷幕深度，本次帷幕加固灌浆孔应深至大坝基岩面高程下10 m。④灌浆施工：采用自上而下分段灌浆，每段长度不大于5 m，灌浆深度控制在大坝基岩面高程以下，灌浆压力 0.6～1.0 MPa，按两序孔进行。 灌浆孔的布置见图5。

（4）基础排水孔的封闭与恢复

整个灌浆施工期间，为尽可能封闭基础渗漏水通道，减少浆液从基础排水孔漏失，将大坝基础灌浆廊道内的排水孔暂时封闭，待灌浆工程结束后再恢复。根据工程特点，在廊道灌浆施工前，先对廊道拱冠轴线左侧的排水孔进行水泥灌浆封闭，封闭深度控制在大坝基岩面以下，待各类灌浆加固完成后再进行扫孔、打孔，恢复排水孔的功能。

3.2 施工处理

图5 大坝左岸帷幕防渗加固灌浆孔布置图Fig.5Layout ofcurtaingroutingholesontheleftbankofthe dam

大坝坝基灌浆补强工作于2008年12月18日正式开工，2009年1月14日完成混凝土与基岩接触面的化学灌浆施工，2009年4月10日完成全部灌浆施工。灌浆施工过程严格按照设计和规范要求，坝基渗漏处理灌浆成果见表1。由表1可知，从检查孔检查结果看，施工质量较好，达到了预期效果。各补强加固部位具体施工情况如下。

（1）左坝肩防渗加固

左坝肩布置3排灌浆孔，共60个，其中第Ⅰ排27个，第Ⅱ排17个，第Ⅲ排16个，分两序施工。左坝肩基岩单位注浆量和透水率越靠下游越大，这与原勘探成果一致，符合预期。从检查孔检查情况看，平均单位注浆量 8.73 kg／m， 平均透水率 0.29 Lu，均小于3 Lu，满足设计要求。

（2）大坝混凝土与基岩接触面灌浆

原设计27个灌浆孔，实际扩大处理范围，向右岸延伸约42 m，总灌浆孔35个，其中1序孔21个，2序孔14个。从施工获得的岩芯情况看，混凝土与基岩接触面附近存在相对破碎的区段，相对破碎段厚度 0.2～1.0 m，从廊道左岸向右岸逐渐变薄，与前期勘探成果基本一致。从检查孔检查看，最大透水率 0.5 Lu，平均透水率 0.33 Lu，均小于 3 Lu，满足设计要求。

（3）左岸帷幕防渗加固

左岸帷幕灌浆共布置40个孔，其中1序孔20个，2序孔20个。从检查孔检查情况看，平均单位注浆量 6.94 kg／m，最大透水率 0.21 Lu，平均透水率 0.19 Lu，均小于 3 Lu，满足设计要求。

4 处理效果分析

多年的监测资料表明：大坝坝基渗漏处理以前，库水位在790 m以上时，如遇连续低温天气，廊道渗漏量增大，最大渗漏量为 394.75 m3／d，平均渗漏量约 100 m3／d；库水位在 780～790 m 时，最大渗漏量为 160 m3／d，平均渗漏量约 70 m3／d；库水位在780 m 以下时，最大渗漏量为 79.64 m3／d，平均渗漏量约20 m3／d。大坝坝基灌浆处理以后，2009年4～10月，库水位在780 m以下时，平均渗漏量为0.3～0.5 m3／d，库水位在 780 m 以上时，渗漏量不超过 1.0 m3／d。受台风“莫拉克”的影响，水库最高水位为792m，此时，渗漏量仍不超过1.0m3／d。由此可以说明，大坝坝基灌浆补强处理的措施是合适的，处理效果是显著的。

表1 坝基渗漏处理灌浆成果统计表Table 1 :Statistics of anti-seepage grouting of the dam foundation

5 结 语

高岭头水电站一级拱坝在运行3年后遭遇低温高水位这一不利工况，致使坝踵接触面局部张开，渗流出现异常，困扰电厂十余年。大坝坝基灌浆处理后，渗漏量明显减小，处理效果显著，水库可恢复正常水位运行，提高了经济和社会效益。为确保大坝安全，今后若再遇长时段高水位低温运行工况，仍需加强坝基渗流监测和分析。对拱坝而言，低温高水位和高温低水位均为不利工况，运行中均应尽量避免，通过科学合理的调度避免上述情况的发生。拱坝本身有较高的安全裕度，局部渗流异常一般不会影响大坝的安全，但仍应及时分析成因并尽早处理，不仅可以消除缺陷，也为管理大坝积累宝贵的经验。