云峰水電站大壩防滲性能分析與評價

宋恩來

（東北電網有限公司,遼寧 沈陽 110181）

云峰水電站位于吉林省集安市青石鎮,在中朝界河鴨綠江中游。電站以發電為主,兼有防洪、灌溉、轉運木材等綜合效益;共裝機4臺,總容量400 MW,多年平均發電量15.0億kWh。總庫容38.95億m3,有效庫容26.62億m3,為不完全多年調節水庫。

電站為一等大（1）型工程,大壩為Ⅰ級建筑物,按1 000年一遇洪水設計,相應流量21 100 m3/s,相應洪水位319.26m,按10 000年一遇洪水校核,相應流量27 100 m3/s,相應洪水位320.50 m,壩頂高程321.75 m,正常蓄水位318.75 m,死水位281.75m。大壩為混凝土寬縫重力壩,最大壩高113.75m,壩頂長828.0 m,共55個壩段,其中28～48號為溢流壩段,49～52號為中孔非常泄洪壩段,16～27號為朝鮮轉運木材壩段;除左岸2～8號、右岸48～50號和53～56號為重力壩段,其余均為寬縫重力壩段;一般壩段寬15m。

壩基巖石為凝灰集塊巖、板巖（透鏡體）和后期侵入的玢巖、花崗斑巖等。凝灰集塊巖抗壓強度50～80MPa,有機質板巖抗壓強度40 MPa,玢巖抗壓強度100MPa,花崗斑巖抗壓強度120 MPa。在壩基共發現斷層103條,其中最大的斷層是F12,斷層兩側影響帶巖石強度一般不超過40 MPa,分布于48～50號壩段,斷層影響帶包括46～51號壩段;另有緩傾角斷層F15,位于50～53號壩段。

1959年10月主體工程開工,1965年3月蓄水,同年9月第一臺機電發電,1967年4月竣工, 1991年9月移交。電站為中朝兩國共有,由中方負責運行管理。

1 混凝土壩防滲的重要性

用混凝土做材料修建大壩的歷史還不到200年。由于混凝土本身密實性相對較好,起初對混凝土壩強度和穩定考慮較多,不重視其抗滲性能,如豐滿大壩在設計時除混凝土強度外沒有抗滲和抗凍要求。新中國成立后,隨著壩工技術的發展,逐步認識到滲漏不僅使水量損失影響發電效益,還能引起混凝土熔蝕、凍融和凍脹破壞、減少大壩使用壽命,嚴重的還影響大壩安全泄洪,開始重視大壩的防滲問題。1978年頒發的《混凝土重力壩設計規范》SDJ21—78和1985年頒布的《混凝土拱壩設計規范》SDJ145—85對混凝土抗滲均作出了規定; 1999年發布的《混凝土重力壩設計規范》（DL5108—1999）[1]明確提出“大壩混凝土除應滿足設計上對強度的要求外,還應根據大壩的工作條件,地區氣候等具體情況,分別滿足耐久性（包括抗滲、抗凍、抗沖耐磨和抗侵蝕）及低熱性等方面的要求。”但由于要求力度不夠和施工質量缺陷等原因,滲漏問題仍沒有很好解決。文獻[2]在調查的32座高壩中,每座大壩都存在不同程度的滲漏,有的還很嚴重,甚至威脅大壩的安全。為此,在2003年發布的《混凝土壩安全監測技術規范》（DL/T5178—2003）提出“混凝土壩必須進行滲流監測。監測項目包括揚壓力、滲透壓力、滲流量及水質監測。”

可見,電站運行后,大壩（包括壩基和兩岸壩基）必須有足夠的防滲性能,這不僅關系到水庫的水量損失,更重要的是滲漏能產生有害的破壞作用,影響大壩安全運行及其耐久性。云峰大壩在施工期部分澆筑塊混凝土早期受凍,降低了抗滲性能,由于滲漏壩體表面凍融和凍脹破壞比較嚴重。壩基還存在斷層、右岸壩頭陡坡和左岸壩頭存在缺陷對壩體穩定不利,如滲漏嚴重,將影響大壩安全。為防止大壩滲漏和消除因滲漏造成的各種隱患,對斷層壩段進行特殊處理,對凍融和凍脹破壞嚴重的大壩溢流面、下游壩面及岸坡壩段進行補強加固,并在上游壩面采取了防滲加固處理,以確保大壩安全運行。

2 壩基防滲性能

2.1 原設計壩基防滲處理

大壩壩基巖石滲透性很小,壩基距地表面20～25 m以下巖石的單位吸水率小于0.01 L/ min.m.m。為降低壩基滲漏,對壩基進行了帷幕灌漿和固結灌漿,并對斷層進行了特殊處理。

2.1.1 帷幕灌漿

大壩基礎帷幕全長850m,為接地式水泥防滲帷幕,單排孔,孔距4m,孔深45～65 m。帷幕中心線距上游壩踵9.0m,在距中心線下游0.5m處設置一排傾向下游14°排水孔,孔距一般4.0 m,共230個。設計規定：壩基帷幕后滲透壓力折減系數為0.3,帷幕體防滲標準,單位吸水率為0.01 L/min.m.m。帷幕灌漿總計為54 270m,其中輔助帷幕為3 220 m。

2.1.2 固結灌漿

根據壩基裂隙情況,鉆設孔深8m,孔、排距各4m的灌漿孔進行固結灌漿。對裂隙、小斷層采用與裂隙相交的傾斜孔進行固結灌漿。固結灌漿合計25 860 m。

2.1.3 斷層處理

F12斷層為順河平推斷層,斷層及影響帶位于45～50號壩段,斷層破碎帶通過了48號壩段上游齒槽和50號壩段下游齒槽。斷層影響帶左側從46號壩段的上游到47號壩段下游,右側從50號壩段到51號壩段下游止,橫跨6個壩段。底部寬度在上游側15m,中部8～10m,下游側9 m。處理措施如下。

a.采用深挖回填混凝土塞方法。處理深度采用一倍斷層寬度9m左右,實際處理深度為7.65～8.75 m;開挖邊坡為1∶0.75。

b.混凝土塞。按固端深梁計算,設計采用R200鋼筋混凝土,為了防止產生裂縫,在塞與側壁巖石接縫頂部和澆筑塊施工縫均設置并縫鋼筋。

c.防滲設計。在斷層上游設置截水墻（長32 m、寬3 m、深20.25 m）,底部高程為187.75 m。在截水墻下面設防滲帷幕：帷幕深度至高程148m;帷幕厚度取8 m,帷幕孔為兩排;輔助帷幕孔兩排。

d.在斷層范圍內進行深度為10 m的固結灌漿,其孔距為4m、排距為3m;在斷層影響帶范圍內進行固結灌漿。

e.把混凝土塞向上、下游分別延長10 m和7 m,并在下游設置長14 m的截水齒墻。

2.2 運行期對壩基防滲處理

大壩運行后發現有23個壩段揚壓力系數超過設計標準0.3。為了降低壩基揚壓力和漏水量, 1976～1987年對揚壓力系數超限壩段進行了帷幕補強灌漿。

補強帷幕設計：帷幕孔深入相對不透水層3～5m;孔距一般3m;灌漿段總長2 603m,注入水泥46.1 t,水泥單位注入量17.7 kg/m。對15個帷幕檢查其合格率為82.32%,其后對不合格部分又進行了補充灌漿。補強灌漿后防滲作用達到了要求,但降低揚壓力效果不明顯。為此又補鉆26個排水孔,并對原排水孔進行了掃孔,才將揚壓力降低下來。

2.3 壩基滲流監測成果分析

2.3.1 壩基揚壓力

1995～2009年監測表明,河床壩段揚壓力系數最大值為0.01～0.30;岸坡壩段揚壓力系數超限,如用監測孔內水位控制則僅有2個壩段稍微超限。在高水位時,岸坡壩段揚壓力也基本在允許范圍內。顯然,河床壩基和岸坡壩段揚壓力系數均在控制范圍內。

壩基存在大斷層的48、49、50號壩段,壩基揚壓系數均小于0.1（設計標準0.3）,壩基存在緩傾角的50～53號壩段揚壓系數均小于設計值0.3。說明斷層部位基礎防滲良好。

表1 1975～2009年大壩漏水量統計表

2.3.2 壩基漏水量

大壩運行初期,壩基漏水量較大,有6個壩段大于4.0 L/min,占壩基總滲漏量近50%。1975～1988年多年平均漏水量為73.77 L/min,最大為204.79 L/min。經多年的帷幕補強灌漿,防滲效果明顯,1993～2002年觀測總漏水量有所減少,多年平均漏水量為37.01 L/m in,1995年最大為78.95 L/m in。2003～2010年觀測表明,多年平均漏水量為38.35 L/min,最大為51.90 L/min。漏水量較大的壩段有2、9、10、30、31、42、43、45、46、47號壩段,其中46號壩段漏水量最大,為8.24 L/min。上游面加固后,2009年水位在288.85～311.47m,漏水量為31.65 L/min,2010年1～9月平均水位303.57m,漏水量為45.37 L/ min。見表1。

壩基存在大斷層的48、49、50號壩段,壩基漏水量較小,一般小于1 L/min,說明斷層部位基礎防滲良好。

1993年后壩基漏水量相對穩定,總體來看不大。滲漏量與上游水位關系密切,年均值滲漏最大值出現在2007年高水位年,為51.90 L/min。上游壩面補強后與補強加固前的壩基漏水量基本相當,關系不明顯。

3 壩體混凝土防滲性能

上游面混凝土標號：在275.75m高程以上和以下均為R200號。

上游面防滲標號：在275.75 m高程以上S4, 271.75m以下S8。

上游面抗凍標號：在275.75 m高程以上D150,271.75 m以下D50。

3.1 混凝土受凍及其對抗滲性能影響

3.1.1 施工期混凝土早期受凍

施工期混凝土受凍比較嚴重,在7個冬季（旬平均氣溫-16.1～-7.2℃）澆筑的混凝土約為70萬m3,約占大壩總混凝土量的1/4。共有202個澆筑塊受凍,其中分布在上游側第Ⅰ分塊有109塊,基礎澆筑塊有71塊,其它部位為22塊。在同一壩段同一高程受凍面積超過50%以上的有13、18、19、23、24、26、45、47、48、50、51、52號共12個壩段,更嚴重的是在同一高程上下游各澆筑塊全部受凍的壩段有13、23、24、48號共4個壩段。

3.1.2 對各種性能的影響

模擬試驗表明,混凝土受凍后其抗壓強度最大降低20%～45%,抗剪強度最大降低26%～47%,粘結力損失40%～70%。對抗滲影響更大,嚴重受凍的混凝土結合面單位吸水率ω為不受凍混凝土的20倍。

現場試驗和超聲波檢測也表明,200號混凝土受凍部位的抗壓強度比未受凍的要降低4.1%～26.5%;抗剪斷粘結力降低14%～44%,抗滲標號達不到設計S8的要求。從壩體取出10個試件作抗凍試驗,僅有1個試件凍融次數達到100次,2個試件達75次,其余7個試件都小于50次。對受凍混凝土的整體來說,其抗滲性能降低更多。

穩定復核表明,如考慮受凍為嚴重和輕微各占一半時,大壩在正常運行工況下抗滑穩安全系數降低30%,由不凍混凝土的4.23降為2.93,小于規范3.0的要求。

3.2 大壩混凝土凍融和凍脹破壞

混凝土受凍,降低了抗滲性能,大壩運行后,大壩漏水逐年加劇。由于漏水量大,不僅溶蝕壩體混凝土,還使混凝土濕潤或飽和,造成大壩溢流面、上下游面凍融和凍脹嚴重破壞。

3.2.1 大壩溢流面凍融和凍脹

28～48號為共21孔溢流壩段,堰頂高程306.25m。溢流面表面1～4 m厚度范圍內,混凝土設計標號為R200號S4D150。在堰頂曲線段（高程281.75m）和反弧段（高程248.65m以下）分別設置Φ16mm和Φ19 mm間距為30 cm的方格形鋼筋網,同時每1.5 m2設有兩根Φ25 mm插筋與鋼筋網相連接。溢流面直線段沒有配置鋼筋。

大壩運行后發現,經過溢流或未曾溢流的壩面,均出現混凝土層狀剝蝕、脫落和局部鋼筋裸露等破壞現象。破壞面積11 000 m2,占溢流面的33.6%。鉆孔取樣得知,壩面表部0.20 m混凝土強度在11.0～13.0 MPa,深部強度超過20 MPa,經分析破壞原因是凍融所造成的。

3.2.2 大壩下游面凍融和凍脹

大壩下游壩面朝南,每年壩面溫度正負變化達到130次以上,因此混凝土受凍融破壞即早又普遍。在調查面積22 332 m2中,已有13 640 m2出現剝蝕、脫落、掉塊等破損現象,破損率為61.8%,占擋水壩段下游面積的27.2%。破損面積最大的是22號壩段,破損率達89.2%;破損率最小的5號壩段也達10%。破損深度在2～6 cm占破損面積64.2%,6～10 cm占25.5%,10～20 cm占9.8%,大于20 cm占0.44%;破損深度最大達28 cm（14號壩段）,最小為5 cm（3號壩段）。

下游面成片破損,混凝土預制模板縫處草樹叢生,其混凝土強度有所降低。試驗表明,深度在20～30 cm強度標號平均為15.6 MPa,約有95%低于設計標號20 MPa,深度在50～60 cm強度標號平均為19.7 MPa,低于設計標號的有53%,深度在80～100 cm強度標號平均為24.8 MPa,但仍有19%低于設計標號20 MPa。

3.2.3 大壩上游面凍融和凍脹

大壩上游面破損范圍較廣,剝蝕深度較大,尤其是溢流壩所有的閘墩、破損更為嚴重,混凝土脫落、鋼筋外露并銹蝕。在調查面積24 633 m2（高程292.00～321.75 m）中,破壞面積為1 257 m2,破損率為5.1%,剝蝕深度為1.0～25.0 cm。破損嚴重的壩段破損率為10.6%～22.0%。其中35、36號壩段鋼筋裸露并已銹蝕。破損較輕的壩段破損率為1.1%～3.0%。中孔進口胸墻表面局部有剝蝕、空洞、裂縫和鋼筋外露等缺陷。49號壩段胸墻在高程285.0 m處有較大空洞;51號壩段在高程285.0m處有一水平貫穿裂縫;52號壩段胸墻在高程273.0 m處有一條水平貫穿裂縫。

水下視頻檢測5～56號壩段（高程290.75～281.75m）,檢測面積13 500 m2,占水下總面積67.8%。檢查發現壩面預制模板表層剝蝕破損嚴重,深度一般在5 cm之內,少量達10 cm,剝蝕破損面積為439.8 m2,占檢測面積的5.9%。其中24號壩段剝蝕破損面積達40.8 m2;模板錯位、縫間沖蝕隨處可見,沖蝕淘空深度為10～15 cm;在壩段橫縫及模板縫出現空洞破壞,深度大15～40 cm;模板裂縫共546條,長度均小于4 m,縫寬為0.5～10mm,多數有鈣質析出,個別模板鋼筋外露,裸露面積約49.5m2。

3.3 大壩補強加固

為保證大壩安全及其耐久性,從1986年開始至2008年先后對溢流面、下游壩面、上游壩面進行補強加固。壩基存在F15緩傾角斷層,對51、52號壩段抗滑穩定不利,2008～2010年修建了混凝土抗滑墩,以提高抗滑穩定性。加固情況主要數據見表2。

3.3.1 大壩上游面防滲及補強加固

上游面采用抗裂混凝土C25F300W 10（二級配）。同時摻加網狀聚丙烯纖維以提高壩面混凝土的抗滲能力和限裂能力,以提高大壩上游面抗滲、抗凍、抗老化的能力。

表2 云峰大壩加固工程主要數據表

a.擋水壩段加固

對上游面280.75～321.75 m（壩頂）開挖60 cm后再澆筑60 cm厚新混凝土。混凝土用錨筋掛鋼筋網及混凝土界面粘結劑與壩體老混凝土牢固連接,以增加壩的整體性。鋼筋網采用直徑16mm螺紋鋼,縱、橫向間距均為20 cm。錨筋采用直徑22 mm螺紋鋼,其長度L=3.0 m,間、排距1.5 m,梅花型布置,外露端部與鋼筋網焊接。錨筋錨固長度2.0 m。

對伸縮縫在新澆筑的混凝土范圍內設銅止水,并對距上游面1.5m范圍內的所有伸縮縫均用GB嵌縫止水材料進行充填,新增設銅止水在280.75 m高程處往壩內延伸與原壩體銅止水相接。

采用鑿槽填充法進行壩體裂縫缺陷處理,在新澆筑的混凝土內在緊鄰老混凝土裂縫處增設1～2排Φ25mm,長度3.0 m的并縫鋼筋,并縫筋間距為20 cm;架立筋直徑Φ16mm,間距20 cm。

b.溢流壩段加固

溢流壩段加固部位包括：壩體上游面、溢流堰上游側堰體、胸墻和閘墩。上游面的加固形式與擋水壩段相同。堰體與堰面的加固深度相同為60 cm,并保持與原堰面曲線一致;胸墻和閘墩的加固深度為30 cm。澆筑混凝土之前,先對閘墩的裂縫進行化學灌漿處理。溢流壩閘墩和胸墻新澆筑的混凝土采用二級配標號為C35F300W10的抗沖耐磨混凝土,同時摻加網狀聚丙烯纖維以提高壩面混凝土的抗沖耐磨、抗滲能力和限裂能力;混凝土用錨筋掛鋼筋網及混凝土界面粘結劑與壩體老混凝土牢固連接,以增加閘墩的整體性。

3.3.2 溢流面補強加固

溢流面開挖深度為0.30 m,新澆筑混凝土厚0.50 m;反弧段開挖深度0.50m,新澆筑混凝土厚0.50 m。鋪設鋼筋網,水平鋼筋Φ20 mm螺紋鋼,間距0.30m,錨固深0.70m。垂直鋼筋φ22 m,間距橫向為0.30m,縱向為1.20m,錨固深度為1.50 m。然后再澆筑真空混凝土。真空混凝土澆筑設計技術要求;抗壓和抗凍均為300號。指定使用撫順硅酸鹽大壩水泥525,水灰比不大于0.4,骨料為三級配。

3.3.3 下游壩面補強加固

補強范圍：擋水壩段全下游面。新澆筑混凝土為C20F200。

高程318.75 m以下開挖深度60 cm,新澆筑厚60 cm混凝土;高程318.75m以上開挖深度30 cm,新澆筑混凝土厚30 cm;壩頂開挖深度20 cm,新澆筑混凝土厚20 cm。新老混凝土連接采用垂直壩面插筋,鋼筋為Ⅱ級Φ22mm,梅花型布置,間距橫向3.0 m、縱向1.5 m,錨固深度2.5 m,外露40 cm;鋼筋網用Ⅱ級Φ16mm鋼筋綁扎,縱橫間距25 cm,保護層厚20 cm。高程318.75 m以上,錨固深度為1.3 m（右岸為0.9 m）,外露20 cm,保護層厚10 cm。壩面高程318.75 m以下曲線段,鋼筋錨固深度1.1m,外露40 cm,保護層厚20 cm。

為將滲漏水排出,在左岸315.00 m、右岸313.75 m高程以下增設壩面排水管,軟式排水管直徑D=100 mm,豎向間距3.0 m,橫向間距10 m。排水管總長7 000m。

3.4 壩體滲漏監測分析

3.4.1 壩體混凝土

1971年壩體滲漏比較嚴重,經過灌漿處理后,漏水量減少,但漏水部位增加。漏水部位主要是伸縮縫、水平施工縫、縱縫、灌漿管、受凍混凝土及裂縫等。1993～2002年壩體滲漏量年均值為131.49 L/min。第二次定期檢查后調查,2004年滲漏量為54.39 L/min,2005年滲漏量為53.63 L/ min,2006年由于庫水位較低,滲漏量為8.22 L/ min,2007年滲漏量為30.76 L/min,上游面在加固過程中的2008年滲漏量為15.82 L/min（見表1）。

上游面補強加固后,2009年漏水量為13.10 L/m in。2010年1～9月末最高水位318.75m,平均庫水位303.57 m,由于高水位持續時間較長,壩體滲漏量為22.48 L/min,顯然,上游面補強加固對壩體漏水量影響較大,加固效果顯著。

3.4.2 伸縮縫、水平施工縫、縱縫等滲漏

壩體滲漏水受上游水位及伸縮縫、水平施工縫、縱縫、灌漿管、受凍混凝土與裂縫等的影響,大壩加固滲漏后漏水有所減少,但效果限于280.75m以上部位。其原因是大壩上游側第一分塊,在281.75 m以上冬季最冷時期澆筑混凝土的共10塊,而在死水位281.75m以下冬季最冷時期澆筑混凝土的共有99塊。可見上游面補強加固對第1分塊受凍混凝土影響有限。

3.4.3 橫縫滲漏

2002年前在廊道內可以看到幾乎所有的橫縫均不同程度滲漏水,其中5/6、11/12、25/26、27/28、47/48號壩段橫縫漏水量較大,而47/48號壩段漏水量最大,1991年實測值達63.12 L/ min;經化學灌漿處理后,1999年為7.0 L/m in。上游面防滲補強加固后,原滲漏水較大的橫縫漏水量均有明顯減少,2008年8月21日（庫水位309.45m）漏水量為0.54 L/min。

3.4.4 壩腔及廊道滲漏水

2002年8月10日（水位307.12m）檢查壩腔及廊道發現,壩腔滴水有20個壩段,流水有14個壩段,共34個壩段。281 m高程廊道,伸縮縫漏水33處,滲水11處;251m高程廊道伸縮縫漏水30處,滲水6處。

上游面防滲補強加固后,壩腔及廊道滲漏水明顯減少,2006年4月21日（水位277.77m）檢查有16個伸縮縫漏水;2008年8月22日（水位309.65m）檢查有16個伸縮縫滲水。

3.4.5 大壩下游面滲水

下游面加固前,壩面存在大量滲水點,2002年8月10日（水位307.12m）有17個壩段,共有34處漏水;2002年10月10日（水位309.20 m）有26個壩段,共有31處漏水。

2010年8月23日（水位318.40 m）,大壩下游面滲漏水量部位及滲漏量較加固前有明顯減少,現有5處。

下游面加固時,對下游壩面的滲水點用軟管引排至6、8、13、51、52號壩段廊道出口,其中6號壩段廊道出口的引排管出水量相對較多,實測最大達2.1 L/min,上游面防滲加固完成后,滲水量明顯減少,最大測值為0.27 L/m in。

4 兩岸壩頭防滲性能

4.1 右岸壩頭滲流

大壩右岸53～56號壩段基礎山體較陡,坡度為60°～75°,主要由玢巖組成,山坡中部（高程280 m以上10 m）有后侵入的花崗斑巖巖脈;下游側為凝灰巖類。巖石平均抗壓強度60 MPa。

4.1.1 陡坡壩段特殊處理

為保證陡坡壩段穩定和防滲采取如下處理措施。

a.壩基巖石挖成臺階形狀,以減少側向滑動力;將53號壩段改為重力壩段,以對54～56號壩段起側向支撐作用;將與巖石接觸的壩段右側上游面折向上游,利用水壓對岸邊的側向壓力,來壓緊岸邊并減少側向滑動力。

b.53～56號壩段各橫縫設鍵槽并進行灌漿,以形成整體;在56號壩段303.75m處增設橫縫;對基礎采用并縫澆筑方法,以加強整體性。

c.沿岸坡面全面設置1根1 m2、Φ25 mm、長2m的錨筋,并設置Φ25mm、間距0.2 m鋼筋網;在56號壩段上游面設置鋼筋網（Φ25mm、間距0.2m）,在并縫處設置并縫鋼筋（Φ25 mm、間距0.2m、長7m）。

d.為防止漏水,在大壩與巖石接觸處設兩道垂直止水銅片和一道水平止水鐵片;利用右岸混凝土輸送洞和294.75 m水平橫向廊道進行排水;對294.75 m以下部分,利用廊道以3 m間距打垂直排水孔排水。

e.右岸帷幕向岸邊延伸12m,孔距1～2m,孔深20～30m;接縫段灌漿壓力為1.6MPa,巖石段灌漿壓力為2.0 MPa。

4.1.2 滲流監測分析

a.揚壓力

1987～2009年監測表明,實測監測孔水位為242.6～293.1 m,設計控制水位為261.2～292.9 m,僅有1個測孔,稍超控制值,壩段平均值均在控制之內。

b.岸坡滲流

右岸共7個監測孔,2000～2009年監測表明孔內水位為301.94～316.74 m。分析認為,孔內水位與降雨及水庫水位有關,當地下水位較高時對陡坡壩段壩基滲壓有一定影響。孔內水位變化與水庫水位變化有一定的同步性,在降雨充沛時期,測孔水位有明顯上升趨勢。

4.2 左岸壩頭滲流

左岸山體平緩,不透水層埋藏較深。左岸2～8號壩段為實體重力壩段。

4.2.1 壩頭處理

設計要求挖出全部覆蓋層、堆積層、破碎巖石、順坡向的斷層面和節理裂隙面以上的不穩定巖石;并要求4～9號壩段開挖至基本是新的完整的巖石。對2/3號壩段橫縫設鍵槽,并進行灌漿以形成整體。施工時基本按要求進行,但有些部位處理不徹底。如9號壩段F47斷層右側半風化的巖石沒有挖出、2號和3號壩段沒有挖成平臺、2號壩段高程297m勘探平洞回填時洞內沒有清理,用開挖廢渣回填后進行灌漿,回填效果差,造成滲水等。

4.2.2 運行監測及檢查情況

2006年監測發現,2號壩段地質勘探洞漏水, 3～8壩段281廊道壩體排水孔漏水,5/6號壩段橫縫、壩體下游面排水管、2～10號壩段空腔頂部均存在滲漏水現象。

檢查還發現岸坡2號壩段埋有通向岸坡圓形混凝土管,洞口高程294.64 m,管末端下游側埋有3根內徑約2.5 cm的鋼管,這3根鋼管常年滲水來源于左岸山體水。通過鉆孔壓水試驗檢查,2號壩段原灌漿帷幕,基本沒有形成。壩體混凝土質量良好,但壩基淺層巖石破碎,壩體水平施工縫存在貫通現象,孔間有水串通,局部混凝土破碎。

4.2.3 運行期對左岸壩頭處理

2008年4～9月對左岸壩頭進行處理。措施：2號壩段壩基固結灌漿、帷幕灌漿;壩體水平施工縫灌漿處理及壩基、左岸山體設置排水孔。

a.固結灌漿

固結灌漿孔宜采用分序加密法進行鉆孔灌漿,Ⅰ序孔孔距為5.0 m,Ⅱ序孔達到基本孔距為2.5 m。帷幕灌漿段長度采用5.0m,壩底接觸段長度不大于2.0 m。灌漿壓力：正常情況下,接觸段（≤2m）的灌漿壓力值為：Ⅰ序孔0.3MPa,Ⅱ序孔0.5 MPa;

b.帷幕灌漿

灌漿帷幕的位置：原有帷幕線的走向和深度, 2號壩段灌漿帷幕線的右端點在壩軸線下游側3.0～3.5 m,走向與2號壩段壩頂現有防浪墻平行,灌漿深度40 m左右。地質勘察可知,2號壩段灌漿帷幕基本沒有形成,2號壩段帷幕線位置布置在壩軸線下游側,距壩軸線2.5m,該帷幕線延伸至山體坡腳處,其直線長度25 m,灌漿孔深40～60 m（從壩頂高程321.75 m起計算）,孔距1.5 m;左岸山體坡腳處設置一排長度42m的灌漿帷幕,與現有坡腳擋墻平行布置,并保持1.5m左右的距離,灌漿孔深40 m。帷幕線總長度67 m。防滲標準控制在q=1～3 Lu。

c.排水

為降低壩基場壓力、排除岸坡地下水對2、3號等壩段的壩基和壩體滲水影響,排水措施包括設置壩基排水孔、坡腳排水溝岸坡排水孔。

壩基排水孔布置在基礎廊道的左端,向山體放射形延伸至坡腳帷幕線前1.50 m,其中豎向3排、水平4排,共計11孔。為了使2號壩段壩基排水孔滲水有序排放,在3號壩段基礎廊道左端設置排水溝,排水溝尺寸為30 cm×20 cm,與4號壩段281廊道排水溝連接。

另設置坡腳排水溝和鉆岸坡排水孔,為了降低山體地下水位,在左壩頭15 m范圍內壩頂高程以上山體部位設置3排孔距3.0m、孔徑110mm、孔深25m的排水孔;在壩體下游側304.0～316.0 m高程范圍內設置5排孔距3.0m、孔徑110mm、孔深25m的排水孔。

4.2.4 壩頭滲流監測分析

a.揚壓力

1987～2009年監測表明,實測監測孔水位為260.4～286.2 m,設計控制水位為264.4～291.1 m,可見各壩段揚壓力均在控制之內,未超過設計值。

b.岸坡滲流

左岸共9個監測孔,2000～2009年監測表明孔內水位為296.21～312.24 m,孔內水位多年都較穩定。分析認為,孔內水位與降雨及水庫水位有關,但2號壩段及地質勘探洞內的鉆孔水位變化較大,孔內水位變幅超過水庫水位的升降值,主要與降雨有關。

5 結論

a.云峰大壩在施工期部分澆筑塊混凝土早期受凍,降低了抗滲性能,由于滲漏造成大壩溢流面、壩體上下游表面凍融和凍脹破壞都比較嚴重。

b.對壩基進行帷幕補強灌漿,可減少壩基滲漏量,但對揚壓力降低有限;掃孔和增加排水孔對降低揚壓力效果明顯,使大壩揚壓力均達到設計要求。

c.在上游面采取防滲補強加固后,使壩體滲漏量明顯減少;對壩基滲漏量無大的影響,對280.75m高程以下的壩體影響有限。

d.溢流壩面和下游壩面補強加固可防止或減緩其凍融和凍脹破壞,但起不到防滲作用;如排水不暢,還將抬高壩體浸潤線,對壩體穩定不利。

e.兩岸壩頭處理后目前未發現異常,但應加強監測,以確保其安全。

[1] 國家電力公司華東勘測設計研究院.DL5108—1999混凝土重力壩設計規范[S].

[2] 李金玉,曹建國.水工混凝土耐久性的研究和應用[M].北京：中國電力出版社,2004.