布西水電站滲漏原因分析

李偉

（中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，昆明650011）

1 工程基本情況

1.1 樞紐基本情況

布西水電站位于四川省涼山州木里縣，水庫總庫容2.52×108m3，裝機容量20MW，Ⅱ等大（2）型工程。樞紐主要由大壩、泄洪洞、泄洪放空洞組成，大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高135.8m，正常蓄水位3 300.00m。

布西水電站屬峽谷型水庫，壩址左岸壩基（肩）及上游部位巖性主要為變粉細砂巖、板巖、結晶灰巖（Pk1），右岸壩基（肩）部位巖性均為大理巖（Cq），巖溶形態主要是沿裂隙面溶蝕拓寬，發育受地質構造控制，形成地表出露型和隱蔽型寬縫狀溶洞，總體右岸溶洞數量最多，其次為左岸，河床最少。

1.2 滲漏發展情況

布西水電站2010年下閘蓄水，2012年以后滲漏問題逐步突顯，運行期間采取過面板裂縫處理、止水更換、帷幕補強灌漿等處理措施，但滲漏量仍逐年增大。布西大壩的滲漏發展過程及處理措施如表1所示。

表1布西大壩滲漏發展及治理過程

2 滲漏原因綜合分析

2.1 前期資料分析

為全面分析布西大壩滲漏的原因，收集了前期的設計、施工、歷次治理以及監測資料，并進行了初步分析，根據初步分析結論2019年進一步開展了物探、補充勘探等工作。

2.1.1 防滲體系設計及施工分析

布西大壩防滲系統采用了面板、趾板及防滲帷幕。趾板部位設置了2排帷幕灌漿孔，左右岸帷幕采用單排孔，排距1.5m，孔距2m，灌漿最大壓力為2MPa，設計透水率q≤3Lu，灌漿均采用垂直孔。運行期間進行了右岸趾板及壩肩補強灌漿，但滲漏問題仍未解決。根據前期地勘資料，壩址區巖溶裂隙多為陡傾角，傾角約75°～80°，按原灌漿帷幕的孔、排距計算，灌漿孔穿過裂隙的實際斜距約為8～12m，一般帷幕的擴散半徑約為1～2m，采用垂直孔將會影響帷幕效果，如果考慮孔斜，效果會進一步降低。此外，施工期間，帷幕灌漿壓力為2MPa，對于巖溶地區，該壓力亦偏小。

根據施工資料，左岸泄洪洞進口段的開挖會產生巖石松動圈，混凝土高趾墻、底板與基巖接觸的部位可能產生接觸滲漏，且帷幕在混凝土澆筑前實施，后期也未進行接觸灌漿，這些因素也會導致局部存在滲漏通道[1]。

2.1.2 滲流監測資料分析

大壩右岸布置有4個繞滲觀測孔，均采用自動化記錄。2018年9月11日起采用測繩實測，通過與數據比對發現，右岸各繞滲孔的觀測數值差異均較大，本文僅列右岸6#繞滲孔的對比成果（見圖1）。據實測值可以看出，右岸繞滲孔內水位與庫水高度相關，考慮到繞滲孔布置于帷幕線上，可以初步推斷該區域存在滲漏的通道。

圖1右岸6#孔觀測孔成果圖

布西大壩量水堰完整的年際觀測資料包括2012—2019年的觀測成果（見圖2和圖3）。2013年前，因大壩一、二期面板存在錯縫，因此，其滲漏量較大，后面板進行了修復處理，故本次主要分析2013年之后的觀測成果。由圖2和圖3可以看出量水堰在庫水位約3 260m，量測數據為零，滲漏量與庫水位之間呈線性關系，且斜率逐年變大，說明水庫的滲漏是逐年增大[2]。

圖2量水堰總滲漏與庫水位關系

2.1.3 量水堰總滲漏與庫水位關系

通過對量水堰零測值時對應的庫水位變動做了進一步分析（見圖4），成果如下：

圖3量水堰零測值時滲漏量與庫水位的關系

圖4量水堰零測值時庫水位變化情況

1）量水堰零測值時，上升期庫水位總是高于下降期庫水位，壩址區的巖溶、裂隙較為發育，庫水上升時，首先要填充巖溶的裂隙及孔洞，導致下游量水堰觀測出現“滯后”現象。庫水下降時，兩岸地下水較為平穩，此時量水堰零測值對應的庫水位變化高程應為水庫滲漏的入口，后期的補充勘探也印證了這一結論[3]。

2）量水堰零測值對應的上升期庫水位高程有不斷降低的趨勢，說明水庫的滲漏通道在不斷擴大。2013年進行了面板的缺陷處理、防滲帷幕補強，2018年進行了面板處理，因此，圖4中有2個明顯的拐點，這說明大壩的滲漏有一部分是由面板或者止水破損引起的，但2018年面板處理后，量水堰零測值對應的庫水位仍低于2013年全面處理之后的水位，說明主要的滲漏通道已不是大壩面板。

2.2 物探檢測分析

2019年，布西大壩采用了人工現場檢查、裂縫超聲檢測技術、偽隨機流場擬合法、電磁波CT、反磁通瞬變電磁法等綜合的物探檢測。根據探測成果，共發現7個高電流密度異常區，編號為①～⑦（見表2）。推測庫區滲漏的主要滲漏通道（見圖5）如下：

庫區右岸：大壩壩體與壩肩接觸位置、引水隧洞轉彎段附近岸坡（即③號、⑤號異常區）→沿右岸壩軸線下游壩體及其下部大理巖巖溶通道→進入量水堰右側。

庫區左岸：岸坡、泄洪洞底板及趾板接觸帶（即①號異常區）→沿左岸壩軸線下游壩體與壩基表部破碎巖體→進入量水堰左側。

表2布西水電站水庫滲漏異常區成果表

圖5布西大壩滲漏通道分析圖

2.3 地勘分析

為進一步確定水庫滲漏原因，補充地勘在左岸布置3個鉆孔，右岸布置8個鉆孔。

2.3.1 左岸補充地勘成果分析

根據左岸地質勘察及檢查孔壓水試驗成果，壩基巖性主要為板巖、變粉細砂巖夾灰巖，XJC-8及XJC-14鉆孔內泄洪洞底板混凝土與基巖接觸帶的透水率分別為61.40Lu、26.82Lu，存在較為突出的接觸帶滲漏問題。因此，左岸泄洪洞底板基礎和趾板壩基滲漏主要在高程3 257.4m以上的趾板混凝土與基巖接觸帶以及泄洪洞底板基礎以下約25m的范圍，與物探偽隨機流程探測法成果的①號滲漏異常區范圍基本一致。同時根據左岸檢查孔資料分析，左岸地下水明顯受庫水補給，地下水位降落漏斗部位存在相對集中滲漏通道，屬裂隙型滲漏[4]。

2.3.2 右岸補充地勘成果分析

根據右岸地質勘察及檢查孔壓水試驗成果，趾板基礎巖性均為大理巖；XJC-5鉆孔內接觸帶透水率為11.15Lu，接觸面連接不緊密，存在寬張裂隙；XJC-6鉆孔內接觸帶附近巖體透水率為5.23Lu，發育4條溶蝕裂隙和陡傾角裂隙。

圖6右岸滲漏范圍分析圖

因此，右岸存在趾板混凝土與基巖接觸帶滲漏；由于右岸近壩邊坡在3 257m高程以上分布較大范圍的大理巖，且與庫水接觸，鉆孔揭露的大理巖內發育小型溶洞和溶蝕裂隙，故右岸壩基及繞壩滲漏的型式主要為溶蝕裂隙+巖溶管道型，滲漏通道水平方向主要為中層（高程3 240～3 260m）和下層（高程3 200～3 225m）巖溶帶，垂直方向主要為連通上、中、下層的陡傾角溶蝕裂隙。上述趾板接觸帶和壩基及繞壩滲漏的范圍與物探偽隨機流程探測法成果的③號滲漏異常區范圍基本一致。

3 結語

通過本文的分析與對比，得出以下結論：

1）巖溶地區的滲漏問題十分復雜，既有工程建筑物質量問題又有地質原因，因此，對于類似工程需要采用全面的檢測及分析手段。

2）巖溶地區的防滲帷幕設計及施工同非可溶巖地區有一定差異，應根據實際地質條件選擇適宜的帷幕形式、排數、灌漿壓力及材料。