某面板堆石坝渗流量突增原因分析及治理

刘坚

（云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，云南 普洱，665000）

0 引言

某面板堆石坝防渗系统主要由坝基帷幕、周边趾板帷幕、坝肩防渗帷幕和钢筋混凝土面板组成。2016 年1 月初，在库水位上升过程中，发现大坝渗流量异常增大，最大渗流量为158 L/s，突然增大近50 L/s。随即开展了加密观测，排查和治理大坝面板渗漏缺陷。

1 治理前各项监测数据

1.1 量水堰监测

2016年1月初，库水位自629 m上升至636.5 m（1 月22 日）过程中，发现大坝渗流量异常增大，最大渗流量为158.32 L/s，较近4年最大渗流量增加近50 L/s。之后随水位下降对渗流量进行了加密监测（每天1次），成果揭示当库水位降至628 m左右时，大坝渗流量显著下降，基本恢复至往年水平。2016年3 月下旬，库水位617 m 时量水堰渗流量仅约13.24 L/s。量水堰测值情况与库水位存在一定相关性，且高水位区量水堰测值增幅较大。

图1 治理前量水堰与库水位关系Fig.1 Relation between the weir level and reservoir level be⁃fore treatment

1.2 绕坝渗流

从大坝两岸地下水位孔测值看，大坝左岸存在绕坝渗流现象，右岸绕坝渗流现象不明显。

1.3 渗压计

从渗压计监测成果看，自大坝蓄水以来，临近大坝左、右坝肩区域和较低高程位置渗压计测值与库水位相关性较差，大坝坝基趾板后低高程部位渗压计测值与库水位相关性较好。

综合量水堰、左右岸坝肩地下水位孔、大坝渗压计测值与库水位关系，结合大坝渗流量在高水位区增量较大，初步判断渗流量主要来源于大坝左坝肩区域，且呈现出一定的增大趋势。

图2 治理前左、右岸绕坝渗流测值Fig.2 Measured by-pass seepage values on both the left and right bank before treatment

图3 治理前大坝渗压计测值Fig.3 Measured values by osmometer before treatment

2 水下物探检查

2017年3月在公用系统检修期间，利用水质清澈且库水位较高（635 m）的有利时机进行水下物探检查：在库区采用伪随机流场拟合法对整个工作区域进行了面积性的普查，对发现的异常部位进行了加密测试，确定渗漏区域；采用侧扫声呐技术对水下大坝面板进行扫描，确定大坝面板是否有明显的缺陷；在伪随机流场拟合法发现的渗漏异常区开展连通实验，确定渗漏异常区水体与下游量水堰水体的连通关系；在库区开展一定量的三维声学流速探测，测试渗漏区的大致流速，辅助分析渗漏类型；在坝后坝脚与量水堰间的耕地内开展自然电场法，辅助分析渗漏过水范围。

2.1 伪随机流场拟合法探测结果

大坝左、右岸周边缝附近共存在5个疑似渗漏区，分别为：①号区，位于左岸趾板周边缝附近，高程620～635 m 之间；②号区，位于库区左岸趾板周边缝附近，高程570～600 m之间；③、④和⑤号区，均位于库区右岸趾板附近，高程分别为603～608 m、568～571 m 和559～562 m。其余面板及垂直缝范围未发现明显渗漏点。

图4 伪随机流场拟合法成果图Fig.4 Result by pseudo-random flow field fitting method

2.2 侧扫声呐结果

面板混凝土表面结构完好，没有发现较大的鼓包、凹陷、破损等缺陷。

图5 侧扫声呐成果图Fig.5 Result by side-scan sonar

2.3 示踪试验结果

疑似渗漏区投入食盐后63 h，下游量水堰水体电阻率出现陡降的趋势，据此认为此时食盐随渗水抵达量水堰，说明异常区水体与量水堰水体是连通的。同时也说明渗漏流速较小，非管涌渗漏的表现，主要异常区至量水堰距离约315 m，估算流速约0.001 4 m/s，流速较小。

图6 投盐后量水堰水体电阻率变化曲线Fig.6 Change of electrical resistivity of the weir water after add⁃ing salt

2.4 三维声学流速探测结果

三维声学流速探测结果显示，左岸渗漏异常区的渗漏流速较小，平均值约为0.001 1 m/s，且分布较为均匀。

2.5 自然电场法结果

成果显示下游坝脚至量水堰之间区域中部位置存在一个低电位槽，推测为渗水区域。

图7 自然电场法成果图Fig.7 Result by self-potential method

在对上述所有成果进行综合分析后，推测渗水的大致范围为：库水→库区渗漏区散浸→趾板缝隙→大坝→坝后坝脚与量水堰之间的阶地→量水堰。物探结果与大坝日常检查数据分析结果存在相同之处。

3 治理

2018 年利用库水位较低的有利时机，根据2017年物探结果和相关监测数据的对比分析结果，对周边缝5 个渗漏区域抛投粉细砂（延长渗径，粉细砂在水流作用下进入渗漏区域达到自愈合效果）；对周边缝附近区域垂直缝、面板进行全面水下摸排检查，排查高水位状态下物探结果的失真性，并对发现的缺陷部位进行修复处理。

对高水位区大坝面板进行塞尺测缝检查，对缝宽大于0.2 mm 的大坝面板水平缝（127 m），采取骑缝灌浆、表面涂覆聚脲的方式进行治理，表面涂覆聚脲共86 m2。对大坝面板垂直缝SR 柔性填料流失部位进行柔性填料充填。

开展周边缝毗邻区域垂直缝检查过程中，在左岸4号、5号面板间垂直缝水下约14.2 m（对应高程约为598.3 m）位置，发现一处较集中渗漏点。该部位垂直缝防渗盖片破损，表面存在较大渗漏吸入现象，长度约17 cm，该部位上下部位盖片存在明显凹陷，内部塑性填料已流失。对该部位进行柔性填料充填并铺新的防渗盖片后进行封边处理。

2018年同时开展的工程有：对毗邻②号渗漏区进行了引水洞渗漏治理，治理方案为在614 m高程对引水洞左右岸两侧进行水泥灌浆，水泥灌浆治理共13孔，灌浆总进尺429 m，耗灰量90 t。

4 治理后各项监测数据

4.1 量水堰

治理后，渗流量得到了明显控制，且渗流量处于相对稳定状态。治理后量水堰复流时，对应库水位明显抬升，且复流渗漏量测值有所下降，详见表1。

表1 处理前后渗流量变化情况Table 1 Leakage amount before and after treatment

在不考虑降雨因素影响下，量水堰最大渗流量测值见表2。

表2 处理前后渗流量的变化情况Table 2 Leakage amount before and after treatment

表3 不同库水位条件下渗流量统计（正常蓄水位639 m，单位：L/s）Table 3 Statistics of leakage amount with different reservoir levels(normal pool level:639 m)

图8 治理后渗流量与库水位、降雨关系Fig.8 Relation among the leakage,reservoir level and rainfall after treatment

图9 治理后渗流量变化情况Fig.9 Leakage amount after treatment

4.2 绕坝渗流

从大坝左右岸地下水位孔测值看，大坝左岸绕坝渗流测值和库水位仍存在一定相关性，但相关性有所降低。

4.3 渗压计

从渗压计监测成果看，大坝蓄水以来，临近大坝左、右坝肩区域和较低高程位置渗压计测值与库水位相关性有所减弱，大坝坝基趾板低高程部位渗压计测值与库水位相关性有一定减弱。

图10 治理后左、右岸绕坝渗流测值Fig.10 Measured by-pass seepage values on both the left and right bank after treatment

治理效果：在不考虑降雨影响的情况下，渗流量较2017年年末减少84.27 L/s，目前最大测值稳定在130 L/s；左、右岸坝肩地下水位孔监测数据显示，水位孔水位与库水位相关性有所降低；大坝渗压计监测数据显示，渗压计测值均较治理前有不同程度的降低，且与库水位变幅相关性也明显降低，但与降雨相关性明显。

图11 治理后大坝渗压计测值Fig.11 Measured values by osmometer after treatment

5 结语

针对此次面板堆石坝渗流量突增问题，通过开展大坝缺陷排查与综合治理，大坝渗流量明显降低且稳定。从库水位与渗流量、渗压计、绕坝渗流水位孔等监测成果来看，渗流量增加区域已准确找到并得到了有效治理，最大渗流量由治理前的218 L/s降低至130 L/s，效果明显。