貴州貓跳河紅楓大壩防滲結構監測分析

2015-03-22 05:10:02程淑芬

電力勘測設計 2015年5期

程淑芬，鐘輝

(中國水電顧問集團貴陽勘測設計研究院，貴州貴陽 550002)

1 工程概況

紅楓水電站位于貴州省清鎮市，距貴陽市約30 km，是貓跳河流域七個梯級電站中的龍頭電站。水庫按百年一遇洪水設計，千年一遇洪水校核，設計總庫容6.42億 m3，正常高水位時庫容6.01億 m3，死庫容1.59億 m3，調節庫容4.42億 m3，水庫為不完全多年調節，電站廠房裝機容量20 MW。紅楓水電站為Ⅱ等工程，大壩為二級建筑物。

紅楓水電站大壩為木斜墻堆石壩，壩頂高程1241.3 m，最大壩高52.5 m，壩頂長290 m，壩頂寬8.55 m，是國內唯一采用木斜墻防滲的堆石壩。紅楓水電站于1958年動工興建，1959年下閘蓄水，1960年5月建成發電，至今正常運行50余年。

紅楓水電站大壩防滲木斜墻設計使用壽命為15年，運行期間管理單位對木斜墻進行了多次維修，并于1989年進行壩體防滲結構改建，從根本上提高壩體防滲性能。壩體防滲結構改建主要是在壩體上游側的干砌石體中灌注高濃度的混合材料漿，以鉆孔灌漿心墻防滲體取代木斜墻防滲，于1991年11月灌漿結束。為了解改建后的心墻防滲體防滲效果，設置了壩體浸潤線和心墻防滲體揚壓力監測項目。

2 改建后防滲結構監測布置

2.1 壩體浸潤線監測布置

壩體浸潤線共設置5個監測斷面，分別布置在壩橫0+066 m、0+099 m、0+128 m、0+155 m、0+202 m樁號，每個斷面在防滲體中設3個水位孔，0+099每個斷面還在防滲體前、后設有水位孔，水位觀測孔布置詳見表1。

水位觀測孔孔口位于大壩表面、孔內安裝花管護壁，并安裝滲壓計。水位孔水位采用滲壓計遙測同時可采用電測式水位計進行人工比測。

表1 壩體浸潤線水位孔分布

2.2 心墻防滲體揚壓力監測布置

鉆孔灌漿心墻防滲體揚壓力監測共布置4個斷面，分別在壩橫0+047 m、0+084 m、0+140 m和壩橫0+167 m樁號，在各監測斷面防滲體底部布置3支滲壓計，布置詳見表2。

表2 防滲體揚壓力水位孔分布

3 工程效果分析

3.1 改建后壩體浸潤線觀測分析

壩體改建防滲結構鉆孔灌漿心墻防滲體于1991年11月灌漿完成，其壩體浸潤線水位觀測孔也相繼安裝埋設，于1992年7月開始觀測并持續至今。選取水位孔埋設后所觀測的早期、中期及近期的數據整理見表3。結合水位孔早期(1993.9.22)、中期(2001.6.29)及近期(2009.5.26)的觀測數據，分別繪出其中兩個斷面的壩體浸潤線，見圖1、圖2。

圖1 壩橫0+128斷面壩體浸潤線

圖2 壩橫0+100斷面壩體浸潤線

表3 壩體浸潤線水位觀測孔早期、中期、近期觀測水位

由表3和圖1、圖2可以看出：

(1)每個水位觀測孔基本都受庫水位的影響，同步漲跌趨勢略滯后于庫水位。后排水位孔變化趨勢較前排水位孔平緩。

(2) 5個監測斷面水位觀測孔測值變化規律基本一致，由每個斷面的第一排水位孔到第三排水位孔，水位依次從上游經過壩體、鉆孔心墻防滲體，除個別斷面外大部分都消減15～25 m的水頭，說明壩體防滲結構效果明顯。

(3)由已繪出壩體浸潤線可看出，上游水位經過木斜墻后水頭仍有適當折減，說明防滲木斜墻并未完全失效。其次，上游水位在經過鉆孔心墻防滲體后大幅折減，并與下游水位持平，說明心墻防滲體防滲效果顯著，起到了良好的防滲作用。

3.2 改建后心墻防滲體揚壓力觀測分析

鉆孔心墻防滲體揚壓力觀測同樣于壩體心墻灌漿結束之后，于1992年5月開始觀測并持續至今。根據測壓管測值分別繪出4個斷面的早期(1993年5月26日)和近期(2009年5月26)壩體心墻防滲體揚壓力分布圖，見圖3～圖10，其中圖3～圖6為1993年的，圖7～圖10為2009年。

由圖3～圖10可以看出：

(1) 1993年5月26日各斷面的防滲體底部前、中、后部的水位孔水位高程依次降低，防滲體底部揚壓力明顯折減。但是，由于受到下游水位的影響，個別時段防滲體后部揚壓力大于防滲體中部。

(2) 2009年5月26日各斷面的防滲體底部揚壓力明顯折減，但壩橫0+047 m和壩橫0+083 m兩個斷面防滲體中部的揚壓力均大于防滲體前部揚壓力，其規律和1993年不符，也不符合揚壓力折減的一般規律。對比各測點的測值，這種異常現象始于2001年3月份，該項目曾在2000年時進行過監測儀器更新改造，可能與儀器更新改造時防滲體中部的測壓管封閉不嚴實或基準值讀取有誤有關。

(3)為進一步了解2009年5月26日各斷面防滲體底部揚壓力折減情況，將各斷面的揚壓力折減系數計算如下，見表4。