浅析飞仙关电站主厂房至左岸非溢流坝基础防渗效果

郑培溪 唐红林 张 龙

(云南鲁布革顾问有限公司，云南 昆明 650051)

水库蓄水运行后，若防渗系统失效，则基础渗压水位、渗漏量等将明显升高和增大，不仅造成水量损失，还会危及大坝安全。定期进行监测数据采集和人工巡查，结合地质、设计、施工等情况及时综合分析评判，尤其重视发展趋势和相互关联，是确保大坝安全运行的重要工作。

1 工程概况

飞仙关水电站位于四川省雅安市青衣江干流飞仙关处，为河床式水电站，装机容量2×50MW，枢纽建筑物从左至右包括左岸非溢流坝、安装间及副厂房、主厂房、冲沙泄洪闸、右岸非溢流坝等。正常蓄水位623.00m，相应库容2210万m3，死水位622.00m，坝顶高程630.80m，最大坝高42.8m。工程区地震基本烈度为Ⅶ度。

电站于2014年5月下闸蓄水后，主厂房至左岸非溢流坝帷幕下游侧基础渗压水位及左岸绕渗水位均较高。本文拟根据渗流监测资料，分析评价其可能原因及基础防渗效果，以期为电站运行提供参考。

2 工程防渗处理措施

左岸非溢流坝—岸坡段：长142m，采用灌浆帷幕防渗。其中，覆盖层深度17m，采用三排帷幕，孔距1.8m，排距0.8m。基岩面至相对隔水层(q<5Lu)深度32.5m，采用单排帷幕，孔距1.5m，帷幕深入相对隔水层以下3m。因紧邻318国道的飞仙关大桥施工时仍在通行，无条件形成幕包墙，因此与左岸非溢流坝采用L形连接，覆盖层帷幕灌浆线平行左岸非溢流坝坝轴线10m后折向下游，再向左穿过国道318、省道210后与山边相连。

主副厂房、冲沙泄洪闸、右岸非溢流坝段：采用灌浆帷幕防渗，总长度225.4m，设计帷幕深度30m，帷幕两端伸入相对隔水层，中间河床深槽部位采用悬挂式帷幕，帷幕厚0.8m，布置一排，孔距1.5m。

3 渗流监测设计

为监测主、副厂房及左岸非溢流坝段基础渗压及其沿程变化情况，设计布置了D-D(坝0+184.29)、E-E(坝0+203.81)监测横剖面，相应在建基面沿水流向布置渗压计11支(P5～P13、P7-1、P8-1，P9已失效)，其中P5、P6位于厂房进水流道建基面，P7、P7-1、P8、P8-1位于1号机组建基面，P10位于左岸储门槽建基面，P11位于渗漏集水井建基面，P12位于检修集水井建基面，P13位于GIS楼梯步建基面。同时，沿建基面轴线布置5支测压管(UP9～UP13)，管底深入建基面以下1m。测压管、渗压计均位于帷幕后，布置纵剖面见图1，D-D、E-E监测横剖面布置参见图4、图5。另外，在左坝肩布置绕渗孔3个(PK6～PK8)，以监测库水绕左岸渗流情况(见图1)。

图1 测压管、渗压计布置纵剖面

4 渗流监测成果分析

4.1 基础渗压水位过程线

由典型渗压水位过程线图及监测成果(见图2、图3)可知，2014年5月18日，水库下闸蓄水。至5月28日，库水位由606.00m上升至617.50m，上升11.50m，各测压管和渗压计水位均有所升高。其中，紧靠帷幕下游侧，主厂房的UP9、P5，安装间及副厂房的P10，左岸非溢流坝的UP10～UP13等7支仪器渗压水位升幅较大，介于5.63～9.41m；其余距帷幕较远的8支仪器中，P6、P11升幅也较大，分别为7.42m、6.04m，另6支相对较小，在2.22～4.61m之间。后期均随库水位升降周期性波动。说明水库蓄水对基础渗压水位影响较大。

图2 左岸非溢流坝测压管UP10～UP13水位过程线

图3 D-D剖面渗压计P5～P7水位过程线

4.2 渗压水位空间分布

从渗压水位顺河向典型分布情况(见图4、图5)看，主厂房D-D剖面紧临帷幕下游侧的P5与库水位水头差较小，为3.43m，随着与帷幕距离增大，渗压水位迅速降低，靠近下游侧则接近尾水位，渗压水位分布总体正常，但局部地段防渗效果不佳。安装间及副厂房E-E剖面的渗压水位分布呈中间集水井部位低，上、下游侧高，说明上、下游侧渗水均流向中部的集水井，与实际情况相符，但紧靠帷幕下游侧的P10渗压水位较高，与库水位水头差仅2.05m，亦表明局部地段防渗效果欠佳。

图4 D-D剖面坝基渗压水位顺河向典型分布

图5 E-E剖面坝基渗压水位顺河向典型分布

4.3 渗压系数

坝基渗压系数α是评价闸坝安全性的重要指标之一，其计算公式如下：

α=(Hi-H0)/(H1-H0)，H0≥H2

(1)

α=(Hi-H2)/(H1-H2)，H0

(2)

式中Hi——渗压水位；

H0——下游水位；

H1——上游库水位；

H2——基岩面高程。

库水位较高时的典型渗压系数见表1。由表1可知，左岸非溢流坝UP10～UP13测压管水位渗压系数在0.54～0.97之间，超过规范及设计值，坝基防渗效果较差；主、副厂房及安装间距帷幕较近的UP9、P5、P6、P10渗压系数也偏大，分别为0.63、0.90、0.84、0.44，其余与帷幕距离较远的仪器渗压系数则较小，在0.00～0.25之间，可见局部地段防渗效果不佳。渗压系数与渗压水位过程线和分布图反映情况一致。

表1 典型渗压系数计算结果

4.4 左岸绕坝渗流

左岸绕坝渗流可直观反映左岸防渗帷幕效果(见图6、图7)。可见，左岸绕渗水位与库水位正相关，两者最小水头差小于4.0m，随着与帷幕距离增大，水位下降趋势缓慢，至与帷幕距离大于100m后，水位下降才较明显。说明左岸防渗帷幕效果不佳，库水可能绕过帷幕本身或其端部、底部向下游渗透，进而壅高山体地下水位以及左岸非溢流坝和厂房局部地段的基础渗压水位。

图6 左岸绕渗水位过程线

图7 左岸绕渗水位典型分布

4.5 厂房渗流量

巡查发现厂房水轮机层边墙等部位有多个渗水点，经对流量较大的4个渗水点集中引排，采用容积法观测表明，最大约1.2L/s，与库水位正相关。若加上其他暂无法观测的渗水点，估计总渗流量将大于2L/s。

5 原因分析

5.1 帷幕与左岸非溢流坝接头处存在薄弱部位

根据地质资料，坝基上部为砂卵砾石及粉土层，下部基岩为泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩。设计左岸非溢流坝段覆盖层采用三排帷幕，基岩面至相对隔水层(q<5Lu)采用单排帷幕；河床深槽段采用悬挂式帷幕。

因各种主客观原因，左岸帷幕与左岸非溢流坝采用L形连接，未形成幕包墙，两者接头处可能未形成防渗整体，以致帷幕后基础渗压水位明显较高且与库水位正相关。

5.2 帷幕本身存在缺陷

灌浆帷幕施工时，对检查孔发现的q>5Lu的部位进行了补灌，复测q≤5Lu，满足设计要求。但因检查孔比例一般为10%左右，其余约90%未检查的帷幕段仍可能存在q>5Lu而未进行补灌的情况。因此，不排除帷幕本身存在缺陷导致帷幕后基础渗压水位较高的可能性。

5.3 帷幕深度或宽度不足

帷幕深度和宽度是设计经论证和计算后确定的，若帷幕与左岸非溢流坝接头处、帷幕本身质量较好，即使有部分库水通过帷幕底部或端部渗透，其量值也较小，水头随与帷幕距离增大会较快折减。由此推测，此种原因导致的可能性较小。

6 结 语

飞仙关水电站主厂房至左岸非溢流坝紧靠帷幕下游侧基础渗压水位较高，与库水位正相关，渗压系数介于0.54～0.97，左岸绕渗水位也较高，且厂房内有多个渗水点。表明局部地段防渗效果欠佳。

综合监测、地质及防渗措施等因素，分析认为最可能原因为左岸帷幕与左岸非溢流坝之间未形成防渗整体，但不排除帷幕本身存在缺陷的可能性。

建议在加强观测的同时，对枢纽建筑物的抗渗稳定性进行复核计算，并采用地质雷达等补充手段进一步检测帷幕及接头部位，查清渗水通道，必要时采取工程处理措施，确保电站的长期安全运行。