布西水电站渗漏原因分析

李伟

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，昆明650011）

1 工程基本情况

1.1 枢纽基本情况

布西水电站位于四川省凉山州木里县，水库总库容2.52×108m3，装机容量20MW，Ⅱ等大（2）型工程。枢纽主要由大坝、泄洪洞、泄洪放空洞组成，大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高135.8m，正常蓄水位3 300.00m。

布西水电站属峡谷型水库，坝址左岸坝基（肩）及上游部位岩性主要为变粉细砂岩、板岩、结晶灰岩（Pk1），右岸坝基（肩）部位岩性均为大理岩（Cq），岩溶形态主要是沿裂隙面溶蚀拓宽，发育受地质构造控制，形成地表出露型和隐蔽型宽缝状溶洞，总体右岸溶洞数量最多，其次为左岸，河床最少。

1.2 渗漏发展情况

布西水电站2010年下闸蓄水，2012年以后渗漏问题逐步突显，运行期间采取过面板裂缝处理、止水更换、帷幕补强灌浆等处理措施，但渗漏量仍逐年增大。布西大坝的渗漏发展过程及处理措施如表1所示。

表1布西大坝渗漏发展及治理过程

2 渗漏原因综合分析

2.1 前期资料分析

为全面分析布西大坝渗漏的原因，收集了前期的设计、施工、历次治理以及监测资料，并进行了初步分析，根据初步分析结论2019年进一步开展了物探、补充勘探等工作。

2.1.1 防渗体系设计及施工分析

布西大坝防渗系统采用了面板、趾板及防渗帷幕。趾板部位设置了2排帷幕灌浆孔，左右岸帷幕采用单排孔，排距1.5m，孔距2m，灌浆最大压力为2MPa，设计透水率q≤3Lu，灌浆均采用垂直孔。运行期间进行了右岸趾板及坝肩补强灌浆，但渗漏问题仍未解决。根据前期地勘资料，坝址区岩溶裂隙多为陡倾角，倾角约75°～80°，按原灌浆帷幕的孔、排距计算，灌浆孔穿过裂隙的实际斜距约为8～12m，一般帷幕的扩散半径约为1～2m，采用垂直孔将会影响帷幕效果，如果考虑孔斜，效果会进一步降低。此外，施工期间，帷幕灌浆压力为2MPa，对于岩溶地区，该压力亦偏小。

根据施工资料，左岸泄洪洞进口段的开挖会产生岩石松动圈，混凝土高趾墙、底板与基岩接触的部位可能产生接触渗漏，且帷幕在混凝土浇筑前实施，后期也未进行接触灌浆，这些因素也会导致局部存在渗漏通道[1]。

2.1.2 渗流监测资料分析

大坝右岸布置有4个绕渗观测孔，均采用自动化记录。2018年9月11日起采用测绳实测，通过与数据比对发现，右岸各绕渗孔的观测数值差异均较大，本文仅列右岸6#绕渗孔的对比成果（见图1）。据实测值可以看出，右岸绕渗孔内水位与库水高度相关，考虑到绕渗孔布置于帷幕线上，可以初步推断该区域存在渗漏的通道。

图1右岸6#孔观测孔成果图

布西大坝量水堰完整的年际观测资料包括2012—2019年的观测成果（见图2和图3）。2013年前，因大坝一、二期面板存在错缝，因此，其渗漏量较大，后面板进行了修复处理，故本次主要分析2013年之后的观测成果。由图2和图3可以看出量水堰在库水位约3 260m，量测数据为零，渗漏量与库水位之间呈线性关系，且斜率逐年变大，说明水库的渗漏是逐年增大[2]。

图2量水堰总渗漏与库水位关系

2.1.3 量水堰总渗漏与库水位关系

通过对量水堰零测值时对应的库水位变动做了进一步分析（见图4），成果如下：

图3量水堰零测值时渗漏量与库水位的关系

图4量水堰零测值时库水位变化情况

1）量水堰零测值时，上升期库水位总是高于下降期库水位，坝址区的岩溶、裂隙较为发育，库水上升时，首先要填充岩溶的裂隙及孔洞，导致下游量水堰观测出现“滞后”现象。库水下降时，两岸地下水较为平稳，此时量水堰零测值对应的库水位变化高程应为水库渗漏的入口，后期的补充勘探也印证了这一结论[3]。

2）量水堰零测值对应的上升期库水位高程有不断降低的趋势，说明水库的渗漏通道在不断扩大。2013年进行了面板的缺陷处理、防渗帷幕补强，2018年进行了面板处理，因此，图4中有2个明显的拐点，这说明大坝的渗漏有一部分是由面板或者止水破损引起的，但2018年面板处理后，量水堰零测值对应的库水位仍低于2013年全面处理之后的水位，说明主要的渗漏通道已不是大坝面板。

2.2 物探检测分析

2019年，布西大坝采用了人工现场检查、裂缝超声检测技术、伪随机流场拟合法、电磁波CT、反磁通瞬变电磁法等综合的物探检测。根据探测成果，共发现7个高电流密度异常区，编号为①～⑦（见表2）。推测库区渗漏的主要渗漏通道（见图5）如下：

库区右岸：大坝坝体与坝肩接触位置、引水隧洞转弯段附近岸坡（即③号、⑤号异常区）→沿右岸坝轴线下游坝体及其下部大理岩岩溶通道→进入量水堰右侧。

库区左岸：岸坡、泄洪洞底板及趾板接触带（即①号异常区）→沿左岸坝轴线下游坝体与坝基表部破碎岩体→进入量水堰左侧。

表2布西水电站水库渗漏异常区成果表

图5布西大坝渗漏通道分析图

2.3 地勘分析

为进一步确定水库渗漏原因，补充地勘在左岸布置3个钻孔，右岸布置8个钻孔。

2.3.1 左岸补充地勘成果分析

根据左岸地质勘察及检查孔压水试验成果，坝基岩性主要为板岩、变粉细砂岩夹灰岩，XJC-8及XJC-14钻孔内泄洪洞底板混凝土与基岩接触带的透水率分别为61.40Lu、26.82Lu，存在较为突出的接触带渗漏问题。因此，左岸泄洪洞底板基础和趾板坝基渗漏主要在高程3 257.4m以上的趾板混凝土与基岩接触带以及泄洪洞底板基础以下约25m的范围，与物探伪随机流程探测法成果的①号渗漏异常区范围基本一致。同时根据左岸检查孔资料分析，左岸地下水明显受库水补给，地下水位降落漏斗部位存在相对集中渗漏通道，属裂隙型渗漏[4]。

2.3.2 右岸补充地勘成果分析

根据右岸地质勘察及检查孔压水试验成果，趾板基础岩性均为大理岩；XJC-5钻孔内接触带透水率为11.15Lu，接触面连接不紧密，存在宽张裂隙；XJC-6钻孔内接触带附近岩体透水率为5.23Lu，发育4条溶蚀裂隙和陡倾角裂隙。

图6右岸渗漏范围分析图

因此，右岸存在趾板混凝土与基岩接触带渗漏；由于右岸近坝边坡在3 257m高程以上分布较大范围的大理岩，且与库水接触，钻孔揭露的大理岩内发育小型溶洞和溶蚀裂隙，故右岸坝基及绕坝渗漏的型式主要为溶蚀裂隙+岩溶管道型，渗漏通道水平方向主要为中层（高程3 240～3 260m）和下层（高程3 200～3 225m）岩溶带，垂直方向主要为连通上、中、下层的陡倾角溶蚀裂隙。上述趾板接触带和坝基及绕坝渗漏的范围与物探伪随机流程探测法成果的③号渗漏异常区范围基本一致。

3 结语

通过本文的分析与对比，得出以下结论：

1）岩溶地区的渗漏问题十分复杂，既有工程建筑物质量问题又有地质原因，因此，对于类似工程需要采用全面的检测及分析手段。

2）岩溶地区的防渗帷幕设计及施工同非可溶岩地区有一定差异，应根据实际地质条件选择适宜的帷幕形式、排数、灌浆压力及材料。