贵州猫跳河红枫大坝防渗结构监测分析

2015-03-22 05:10程淑芬

电力勘测设计 2015年5期

程淑芬，钟辉

(中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院，贵州贵阳 550002)

1 工程概况

红枫水电站位于贵州省清镇市，距贵阳市约30 km，是猫跳河流域七个梯级电站中的龙头电站。水库按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核，设计总库容6.42亿 m3，正常高水位时库容6.01亿 m3，死库容1.59亿 m3，调节库容4.42亿 m3，水库为不完全多年调节，电站厂房装机容量20 MW。红枫水电站为Ⅱ等工程，大坝为二级建筑物。

红枫水电站大坝为木斜墙堆石坝，坝顶高程1241.3 m，最大坝高52.5 m，坝顶长290 m，坝顶宽8.55 m，是国内唯一采用木斜墙防渗的堆石坝。红枫水电站于1958年动工兴建，1959年下闸蓄水，1960年5月建成发电，至今正常运行50余年。

红枫水电站大坝防渗木斜墙设计使用寿命为15年，运行期间管理单位对木斜墙进行了多次维修，并于1989年进行坝体防渗结构改建，从根本上提高坝体防渗性能。坝体防渗结构改建主要是在坝体上游侧的干砌石体中灌注高浓度的混合材料浆，以钻孔灌浆心墙防渗体取代木斜墙防渗，于1991年11月灌浆结束。为了解改建后的心墙防渗体防渗效果，设置了坝体浸润线和心墙防渗体扬压力监测项目。

2 改建后防渗结构监测布置

2.1 坝体浸润线监测布置

坝体浸润线共设置5个监测断面，分别布置在坝横0+066 m、0+099 m、0+128 m、0+155 m、0+202 m桩号，每个断面在防渗体中设3个水位孔，0+099每个断面还在防渗体前、后设有水位孔，水位观测孔布置详见表1。

水位观测孔孔口位于大坝表面、孔内安装花管护壁，并安装渗压计。水位孔水位采用渗压计遥测同时可采用电测式水位计进行人工比测。

表1 坝体浸润线水位孔分布

2.2 心墙防渗体扬压力监测布置

钻孔灌浆心墙防渗体扬压力监测共布置4个断面，分别在坝横0+047 m、0+084 m、0+140 m和坝横0+167 m桩号，在各监测断面防渗体底部布置3支渗压计，布置详见表2。

表2 防渗体扬压力水位孔分布

3 工程效果分析

3.1 改建后坝体浸润线观测分析

坝体改建防渗结构钻孔灌浆心墙防渗体于1991年11月灌浆完成，其坝体浸润线水位观测孔也相继安装埋设，于1992年7月开始观测并持续至今。选取水位孔埋设后所观测的早期、中期及近期的数据整理见表3。结合水位孔早期(1993.9.22)、中期(2001.6.29)及近期(2009.5.26)的观测数据，分别绘出其中两个断面的坝体浸润线，见图1、图2。

图1 坝横0+128断面坝体浸润线

图2 坝横0+100断面坝体浸润线

表3 坝体浸润线水位观测孔早期、中期、近期观测水位

由表3和图1、图2可以看出：

(1)每个水位观测孔基本都受库水位的影响，同步涨跌趋势略滞后于库水位。后排水位孔变化趋势较前排水位孔平缓。

(2) 5个监测断面水位观测孔测值变化规律基本一致，由每个断面的第一排水位孔到第三排水位孔，水位依次从上游经过坝体、钻孔心墙防渗体，除个别断面外大部分都消减15～25 m的水头，说明坝体防渗结构效果明显。

(3)由已绘出坝体浸润线可看出，上游水位经过木斜墙后水头仍有适当折减，说明防渗木斜墙并未完全失效。其次，上游水位在经过钻孔心墙防渗体后大幅折减，并与下游水位持平，说明心墙防渗体防渗效果显著，起到了良好的防渗作用。

3.2 改建后心墙防渗体扬压力观测分析

钻孔心墙防渗体扬压力观测同样于坝体心墙灌浆结束之后，于1992年5月开始观测并持续至今。根据测压管测值分别绘出4个断面的早期(1993年5月26日)和近期(2009年5月26)坝体心墙防渗体扬压力分布图，见图3～图10，其中图3～图6为1993年的，图7～图10为2009年。

由图3～图10可以看出：

(1) 1993年5月26日各断面的防渗体底部前、中、后部的水位孔水位高程依次降低，防渗体底部扬压力明显折减。但是，由于受到下游水位的影响，个别时段防渗体后部扬压力大于防渗体中部。

(2) 2009年5月26日各断面的防渗体底部扬压力明显折减，但坝横0+047 m和坝横0+083 m两个断面防渗体中部的扬压力均大于防渗体前部扬压力，其规律和1993年不符，也不符合扬压力折减的一般规律。对比各测点的测值，这种异常现象始于2001年3月份，该项目曾在2000年时进行过监测仪器更新改造，可能与仪器更新改造时防渗体中部的测压管封闭不严实或基准值读取有误有关。

(3)为进一步了解2009年5月26日各断面防渗体底部扬压力折减情况，将各断面的扬压力折减系数计算如下，见表4。