临安市英公水库除险加固防渗监测与稳定分析

黄 新，戴春华

（1.临安市英公水库管理处，浙江 临安 311311；2.浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020）

临安市英公水库除险加固防渗监测与稳定分析

黄 新1，戴春华2

（1.临安市英公水库管理处，浙江 临安 311311；2.浙江广川工程咨询有限公司，浙江 杭州 310020）

英公水库大坝防渗加固设计为在大坝上游面设置防渗面板并结合基础和两坝肩帷幕灌浆处理。通过对埋设于坝基的测压管、量水堰和左右岸绕坝渗流监测设施等相关资料进行分析，表明大坝经加固后坝基与坝肩防渗稳定满足规范与设计要求，运行效果良好。

防渗加固；监测资料；英公水库

1 工程概况

英公水库是一座以防洪、灌溉为主，结合发电、养殖等综合利用的中型水利工程。水库位于钱塘江流域天目溪支流虞溪中下游（天目溪发源于西天目山北与安吉交界的桐坑岗，虞溪是天目溪的一条支流），流域内植被较好，森林覆盖率较高，农田及其他所占面积较少。水库周群山环抱，分水岭宽厚，组成库周的岩石为中厚层 ～ 块状中细粒砂岩夹薄层粉砂质泥岩。

英公水库大坝为混凝土砌块石重力坝，其正常蓄水位165.08m，设计洪水位170.03m，校核洪水位172.02m，保坝洪水位172.30m。经过20多年的运行，大坝坝体防渗效果差，坝基部分位置扬压力偏高，存在绕坝渗流问题。2009年3月经浙江省水利厅批准，大坝除险加固正式开始施工。

2 大坝防渗设计及监测仪器布置

大坝非溢流坝段加固标准断面见图1，渗流监测仪器布置见表1。本次除险加固的防渗设计及监测仪器布置如下：

（1）主坝上游原150#混凝土和200#混凝土防渗面板迎水面上设置纤维混凝土防渗面板。溢流坝段下游坝坡放缓至1∶0.75，对溢流堰进行重新加固处理，对溢流堰导墙进行加高处理。

（2）主坝两坝肩分别设置防渗帷幕，并使新设帷幕灌浆与原帷幕灌浆搭接，右岸帷幕延伸至相对不透水层线与正常蓄水位相交处，左岸帷幕延伸至与大劈山护岸工程帷幕相衔接，最终形成封闭的防渗系统。

（3）根据设计要求，在主坝左、右岸各布置4支绕坝测压管以监测其绕渗情况，坝基布置9支测压管监测基础扬压力，所有测压管内均安装渗压计；在坝基集中排水处设置5个量水堰以监测基础渗漏量。

表1 渗流监测仪器布置表

图1 大坝非溢流坝段加固标准断面图

3 防渗监测过程分析

3.1 坝基扬压力

坝基扬压力是坝体和基岩结合面的浮托力和渗透压力之和，为坝体的主要荷载之一，其大小直接影响坝体的稳定与应力，而影响扬压力大小的主要因素有上下游水位差、帷幕防渗效果及坝前淤积情况等。

（1）分析坝基扬压力时，一般都会分析扬压力系数，其计算公式为：

式中：HP为测压孔水位（m）；HS为上游库水位（m）；HX为下游水位（m）；HC为基岩高程（m）。

根据上述公式，取2015年1月1日至2015年12月31日间有观测数据时对应的最高库水位168.26m（2015年7月25日）计算各测压管的扬压力系数（见表2）。从表2可知：①河床坝段扬压力系数最大值为0.285（ZS9），最小值为0.173（ZS4）；②岸坡坝段扬压力系数最大值为0.371（ZS6），最小值为0.253（ZS7）；③参考SL 319—2005《混凝土重力坝设计规范》的相关规定，在坝基设有防渗帷幕及排水孔的条件下，河床坝段扬压力系数不超过0.3，岸坡坝段扬压力系数不超过0.4，英公水库河床及岸坡坝段各测压管扬压力系数符合规范要求。

表2 坝基测压管扬压力系数表

（2）根据2005年5月至2015年12月的监测数据，绘制坝基测压管水位变化过程线（见图2），分析如下：

所有测压管水位与库水位相关性不明显，埋设高程较低的ZS1～ ZS3、ZS4、ZS8、ZS9与库水位间的差值均大于20.00m，埋设高程较高的ZS5～ ZS7与库水的差值相对较小，表明坝基帷幕灌浆效果较好。所有扬压力测压管中，ZS6与库水位间的差值最小，表明该部位扬压力偏大，当大坝在高水位运行时，由于ZS6附近排水减压孔的存在，使ZS6扬压力没有随库水位的升高而升高，排水减压取得一定效果。

图2 坝基测压管水位变化过程线图

3.2 绕坝渗流

右岸、左岸绕坝测压管水位过程线见图3。由图3可知：RC1与库水位间的相关性最好，RC2与库水位间的相关性相比RC1弱，RC3在前期与库水位相关性较好，但后期一般，RC4与库水位间相关性很小。比较测压管水位与库水位间的差值，RC1差值最小，在6.00m左右，RC2、RC3的差值相差不大，均在10.00m左右。

左岸RC5、RC6与库水位间的相关性较好，而RC7、RC8与库水位间的相关性较小。RC5与库水位间的差值在4.00m左右，RC6在前期差值较小，但后期差值增大且无大的变化，在13.00m左右。在库水位高于165.00m时，各测压管水位变化不大。各绕坝测压管水位无异常现象，其渗流符合一般规律。

图3 绕坝测压管水位变化过程线图

图4 坝基渗漏量过程线图

3.3 渗漏量

本工程量水堰均为直角形，其渗漏量计算是通过测量三角堰上的水头，可采用公式：

式中：Q为渗漏量（L/s）；H为堰上水头（m）。

坝基WE1～ WE5量水堰渗漏量过程线见图4，各监测断面渗流量变化不大，量水堰最大渗流量小于0.24L/s，数值较小，且与库水位的相关性不明显，表明大坝基础渗流情况稳定，无异常现象。

4 防渗稳定性计算与验证

为了进一步验证大坝的防渗稳定性，计算不同特征水位下的扬压力系数与渗流量。取特征水位如下，计算结果见表3。

（1）台汛期限制水位为164.60m，在2012年9月29日实测水位为164.60m，取相应测压管数据进行计算。

（2）正常蓄水位为165.08m，在2012年7月20日实测水位为165.08m，取相应测压管数据进行计算。

（3）梅汛期汛限水为166.08m，在2012年4月3日实测水位为166.08m，取相应测压管数据进行计算。

表3 扬压力系数计算结果表

从表3可知：

（1）台汛期限制水位下，河床坝段扬压力系数最大值为0.249（ZS9），岸坡坝段扬压力系数最大值为0.322（ZS6）。

（2）正常蓄水位水位下，河床坝段扬压力系数最大值为0.262（ZS9），岸坡坝段扬压力系数最大值为0.344（ZS6）。

（3）在梅汛期汛限水位下，河床坝段扬压力系数最大值为0.253（ZS2），岸坡坝段扬压力系数最大值为0.394（ZS6）。

根据相关规定，在坝基设有防渗帷幕及排水孔的条件下，河床坝段扬压力系数不超过0.300，岸坡坝段扬压力系数不超过0.400[1]。各特征水位下，英公水库河床坝及岸坡坝段各测压管扬压力系数符合规范要求。

5 结 语

综上对各监测仪器资料分析表明，英公水库除险加固后，坝基扬压力与库水位间的相关性不大，各测压管扬压力系数在规范允许范围内，主坝左右岸绕渗的可能性较小，坝基5个量水堰的渗漏量均不大，大坝整个防渗体系运行情况正常，除险加固效果良好。

英公水库库容相对库区集雨面积来说偏小，在遭遇暴雨时库水位上升较快，在今后运行过程中若遇前述状况，建议监测数据加密测次。当自动化系统出现故障时及时维护，确保监测数据的完整性。建议在每年年末对监测资料进行整理分析，评价大坝的工作状态。

[1] 中华人民共和国水利部．混凝土重力坝设计规范：SL 319—2005[S]．北京：中国水利水电出版社，2005．

TV698.1

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1008- 701X(2017)06- 0066- 03

10.13641/j.cnki.33- 1162/tv.2017.06.018

2017-06-11

黄 新(1973- )，男，工程师，大学本科，主要从事水利工程管理工作。

（责任编辑 姚小槐）