龍馬面板堆石壩滲漏水下檢查及處理效果分析

董永

摘 要：龍馬面板堆石壩滲漏量在2016年1月庫水位上升過程中異常增大，2017年大壩滲漏量最大達222L/s，較國內已建同類面板堆石壩偏大。2017年水下檢查發現大壩左、右岸周邊縫附近存在5個疑似滲漏區，2018年汛前采取拋投粉細砂、修復接縫止水缺陷等措施進行處理后，實測高水位下的大壩滲漏量顯著減小到140L/s，且近兩年滲漏量保持穩定，表明處理措施是可行的、有效的。

關鍵詞：面板堆石壩 滲漏 水下檢查 處理效果

1.工程概況

龍馬水電站位于云南省墨江縣與江城縣的界河李仙江干流的把邊江河段上，距昆明公路里程425km。水庫總庫容5.90億m3，電站裝機容量240MW，正常蓄水位639.00m，死水位605.00m。樞紐屬二等大（2）型工程，由混凝土面板堆石壩、右岸岸邊開敞式溢洪道、左岸引水發電隧洞、地面廠房等建筑物組成。

混凝土面板堆石壩最大壩高135m，壩頂高程643.00m，壩頂寬度10m，壩頂長315m，壩頂以上防浪墻高1.2m。上游壩坡l：1.4，下游壩坡l：1.35，分別在603.0m、565.0m高程設兩臺2.5m寬馬道。面板共有27塊，每隔12m設一道垂直縫。

工程于2003年12月開工建設，2005年2月20日實現大江截流，2007年3月4日水庫下閘蓄水，2007年7月8日首臺機組并網發電，同年12月全部3臺機組投入運行，2008年10月10日庫水位首次達到正常蓄水位639.00m。

2.大壩滲漏量分析

龍馬面板堆石壩防滲系統主要由混凝土面板、趾板、趾板基礎的固結與帷幕灌漿、左右岸壩肩防滲帷幕、周邊縫和垂直縫中的止水結構及面板與防浪墻間止水系統組成。大壩滲漏量是面板堆石壩防滲體系工作性能的綜合反映，滲漏量較小的面板壩，反映大壩施工質量和防滲體系滲控效果較好，反之如果大壩滲漏量較大或異常增大，則表明防滲效果較差或防滲系統某一環節出現了破壞。

龍馬大壩總滲漏量由布置在壩后的量水堰觀測。2008年10月水庫首次蓄至正常蓄水位時，實測最大滲漏量達184L/s，經過2009年和2011年兩次檢查處理后，大壩滲漏量顯著減小，2012年至2015年歷年最大滲漏量分別為108L/s、111L/s、111L/s、115L/s，基本保持穩定，表明這幾年大壩防滲體系運行狀況總體正常。2016年1月在庫水位上升過程中大壩滲漏量異常增大，庫水位635.62m時滲漏量達到158L/s，比2012年～2015年間高水位下的最大滲漏量還增大43L/s，2016年11月庫水位在正常蓄水位運行時，大壩滲漏量達200L/s，2017年11月進一步增大到222L/s，較國內已建同類面板堆石壩偏大（見表1），反映大壩防滲系統產生了嚴重的缺陷，存在明顯的滲漏通道。

大壩滲漏量主要受庫水位影響，隨庫水位升降而增減，二者變化呈顯著的正相關，相關系數達0.96，且同步性較好，滲漏量滯后于庫水位變化約1天，見圖1。2016年1月發現滲漏量異常增大后，同年4月～5月對高程616m以上面板、垂直縫、周邊縫等進行了水上檢查，對檢查發現的面板混凝土缺陷（面板淺表裂縫、垂直縫兩側混凝土表層擠壓破損）、接縫止水缺陷（部分縫段柔性填料流失、少數縫段銅止水局部變形斷裂）進行了處理，但此后大壩滲漏量較往年仍顯著增加，且呈持續增大趨勢，巡視檢查下游壩坡和壩腳未見明顯滲水點，但量水堰集水池水質有一定的渾濁現象，表明2016年汛前水上缺陷檢查及處理效果不明顯。

2015年～2017年庫水位上升過程中，典型時段大壩滲漏量與庫水位相關圖見圖2。從圖2可以看出：（1）當庫水位低于617m時，量水堰堰前水位低于堰頂高程，大壩實測滲漏量為“零”，說明量水堰截水墻基礎存在一定的滲漏，因此不能排除大壩617m以下區域也存在滲漏部位的可能性;（2）當庫水位超過625m，特別是庫水位在630m～639m高水位區間運行時，大壩滲漏量較2015年前顯著增加，表明滲漏量增量主要發生在高高程區域;（3）2016年1月大壩滲漏量突增前后，滲漏量與庫水位相關曲線的斜率明顯變大，且隨著時間的推移曲線越來越陡，說明在滲流作用下，大壩防滲體系缺陷和滲漏通道不斷發展，大壩滲漏量有加速增大的跡象。

大壩滲漏量偏大并持續增大不利于工程長期安全穩定運行。由于2016年汛前水上檢查處理效果不明顯，為準確查找滲漏點，防止滲漏通道進一步擴大，應在高水位條件下進行水下檢查，查清大壩防滲系統缺陷位置、范圍和破壞程度，以便采取工程措施進行處理，消除工程安全隱患。

3.水下檢查及滲漏處理措施

2017年2月至3月初開展了水下檢查工作（庫水位635m左右），先后采用流場法、側掃聲吶、示蹤法、三維聲學流速探測技術及自然電場法等5種物探方法進行檢查和綜合判斷，檢查范圍包括面板、左右岸周邊縫、垂直縫及曾出現的垂直縫兩側擠壓破壞區。2017年4月底庫水位降至612.5m時，由潛水員對物探檢查發現的疑似滲漏區進行了水下詳查。

檢查結果表明：（1）大壩左右岸周邊縫附近共存在5個疑似滲漏區（見圖3），其中①號滲漏區位于左岸趾板周邊縫附近，高程620m～635m之間，范圍較大;②號滲漏區位于左岸周邊縫附近，高程570m～600m之間，范圍較大;③、④和⑤號滲漏區均位于右岸趾板周邊縫附近，高程分別在603m～608m、568m～571m和559m～562m之間，范圍較小。（2）左岸L9/L10面板垂直縫高程598.3m位置發現一處集中滲漏點，存在較大的滲漏吸入現象，垂直縫表面防滲蓋片破損，長度約17cm，內部塑性填料已流失。（3）面板混凝土表面結構完好，未發現較大的面板破損、鼓包、塌陷、脫空等缺陷。

根據水下檢查成果，2017年5月設計制定了相應的滲漏處理方案，但2017年汛前未來得及實施。2018年3月至5月開展了大壩滲漏處理工作，處理過程中對缺陷進行了復查，主要包括：（1）對左岸①號滲漏區，打開周邊縫和臨近垂直縫止水進行詳查，發現存在柔性填料老化、開裂和流失現象，底部銅止水完好，換填柔性填料后，表面涂刷單組份聚脲進行封閉處理。（2）對左岸②號滲漏區和右岸③、④、⑤號滲漏區，采用定點拋投粉細砂對滲漏通道進行封堵，粉細砂在水流作用下進入滲漏區域從而達到自愈效果。（3）由潛水員對高程561m～605m兩岸周邊縫及附近面板和垂直縫進行水下詳查，發現集中滲漏點4處，主要是垂直縫止水缺陷（表面防滲蓋片破損，柔性填料流失），采取補填柔性填料、更換表面三復合橡膠板等方式進行水下修補。

2018年6月，對高程610m以上水上區域面板再次進行檢查，對新發現的缺陷進行處理，主要包括：（1）L2/L3、L9/L10、L10/L11、R8/R9、R10/R11面板垂直縫止水缺陷，采取回填柔性填料、更換防滲蓋片進行修復。（2）對檢查發現的面板裂縫進行塞尺測縫檢查，對縫寬大于0.2mm的面板裂縫采取騎縫灌漿、表面涂刷防水涂料的方式進行封閉處理。（3）L2、L3、R1面板共有5處混凝土破損，面積約3.1m2，鑿除原破損混凝土后重新澆筑混凝土進行修復。

4.處理效果分析

2018年6月下旬大壩滲漏處理工作完成后，庫水位從死水位605.00m附近開始蓄高，逐漸抬升至正常蓄水位。處理前后相同庫水位條件下的滲漏量對比如下：2018年7月13日庫水位635.64m時實測滲漏量為118L/s，較2016年1月滲漏量異常增大時的158L/s（庫水位635.62m）減小了40L/s，2018年10月至11月庫水位在634.47m～638.95m之間，基本維持在高水位運行，期間實測最大滲漏量為140L/s，較2017年高水位下的最大滲漏量222L/s顯著減小了82L/s。2019年李仙江流域降雨較少、來水偏枯，水庫未能蓄高，由于汛后庫水位較低，實測最大滲漏量為54L/s（庫水位624.81m），較2017年的94L/s（庫水位624.23m）減小了40L/s。

以上結果表明，經過2017年汛前水下檢查和2018年復查及處理后，大壩滲漏量顯著減小，且近兩年大壩滲流性態保持穩定，說明本次檢查基本查明了大壩防滲系統缺陷，2016年1月出現的大壩滲漏量異常增大主要來自于兩岸周邊縫和面板垂直縫止水缺陷導致的滲水，采取拋投粉細砂、修復接縫止水缺陷等措施處理后，基本封堵了主要的滲漏通道，大壩防滲體系防滲效果明顯增強，處理效果較好。但值得注意的是，2018年高水位下的最大滲漏量140L/s，較2012年～2015年間的最大滲漏量115L/s仍有所增大，且較同類工程仍有所偏大，因此日常運行中需對大壩滲漏量特別是高水位下的大壩滲漏量保持關注。

5.結語

龍馬面板堆石壩滲漏量在2016年1月庫水位上升過程中異常增大，且呈持續增大趨勢，2017年大壩滲漏量最大達222L/s，較國內已建同類面板堆石壩偏大。經過2017年水下檢查和2018年汛前復查及處理后，高水位下的大壩滲漏量顯著減小到140L/s，且近兩年滲漏量保持穩定，說明2016年1月出現的滲漏量異常增大主要來自于兩岸周邊縫和面板垂直縫止水缺陷導致的滲水，采取拋投粉細砂、修復接縫止水缺陷等措施進行處理是可行的、有效的。但2018年處理后的最大滲漏量較2012年～2015年仍有所增大，且較同類工程仍有所偏大，日常運行中需對大壩滲漏量變化情況保持關注。

參考文獻：

[1]孫玉蓮，蘭駟東，嚴俊，等.混凝土面板堆石壩運行期存在的滲流問題及成因研究綜述[J].中國水利水電科學研究院學報，2016（6）：431-436.

[2]鈕新強，譚界雄，田金章.混凝土面板堆石壩病害特點及其除險加固[J].人民長江，2016（13）：1-5.