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1、水库砌石混凝土大坝渗漏原因分析摘要为消除大坝高水位蓄水运行工况下，坝体中部和右岸坝肩局部渗漏安全隐患，确保大坝综合利用效益正常发挥。根据大坝渗漏现状和钻芯取样分析资料，结合大坝构造应力和拱座整体稳定性复核结果，采取集外包构造混凝土、增设混凝土防渗面板和增补帷幕灌浆等为一体的防渗补强除险加固方案。施工后经高水位蓄水运行和汛期大流量防汛检验，渗漏补强工程质量合格率达100%，大坝渗漏问题得到有效处理。关键词砌石重力拱坝；水泥砂浆；充填灌浆；水电站1工程大概情况某水库是一座以农业灌溉为主，兼顾防洪、引水发电、城市供水和生态旅游等功能的年调节水库。坝址以上集雨面积2.358km2，主河流长3.56km
2、，平均河床比降为3.19%。水库正常蓄水位876.58m，相应库容508.56104m3，总库容639.75104m3，属小I等水利工程。水库最大设计坝高45m，坝顶高程881.58，坝顶拱弧长135m，坝顶宽5m，防浪墙高程882.58，上游坡比1:3。首部枢纽主要由砌石拱坝、输水涵管和溢流坝等组成。工程于1997年03月开工，2001年10月建成交付使用。大坝建成投运后，各部位运行状况良好。2大坝渗漏原因分析2009年5月初，为了为汛期做准备，对水库进行高水位蓄水试验时，在正常蓄水位876.58高程下面，大坝整体运行良好。但当蓄水位超过正常蓄水位0.5m时，发现右岸848.50m高程以上坝
3、体及坝肩处存在局部渗漏问题，初步量算漏水量约76.2L/s；左岸坝基及847.50m高程坝体存在局部渗漏问题，漏水量约81.3L/s。当蓄水位不断升高时，渗漏部位的渗水量不断增加，为了确保水库大坝安全，决定降低水位全时段监视运行。2010年10月枯水期，结合工程运行状况采取帷幕灌浆补强加固处理，共在水库846m高程及右岸坝肩处设置12个帷幕灌浆孔进行防渗处理。经处理后，坝体局部渗漏问题得到控制，但仍然存在局部渗漏问题，由于渗漏量少，大坝虽未得到全面处理，但不影响大坝运行安全，决定大坝处理后继续监视运行。2013年汛期，大坝渗漏量忽然急剧增大，尤其是正常水位876.58以上运行时，渗漏问题越来越
4、严重，渗漏量到达267.5L/s，呈现射流状、孔流渗水等问题，已严重威胁到大坝的与运行安全，除险加固安全评定为三类坝。根据水库历史档案资料、运行管理资料、现场地质勘探和坝体钻芯分析，水库大坝渗漏主要表现为坝体散浸现象，施工材料质量达不到设计标准、坝体填筑质量较差等是导致大坝渗漏的主要原因。筑坝铺土过厚、砌石整体不均匀、碾压不实，尤其是分期分块填筑存在少压、漏压等问题，加上后期运行的风化侵蚀和白蚁蚁害，坝体内部隐裂隙高度发育、蚁道互相串通导致坝体有效防渗厚度和截面减少，部分砌石材料透水率远超规范5Lu防渗限值，串孔、漏水等问题不断加剧1。水库运行至今近15年里，在众多因素的共同作用下，坝体和坝肩
5、渗漏问题不断加剧，虽采取过工程措施进行防渗加固，但受资金、养护技术等因素的制约，工程仍存在较大安全隐患。在大坝除险加固中，对大坝整体安全稳定性进行全面复核，并结合复核成果采取合理的工程措施进行防渗处理，确保水库大坝综合利用效益的安全稳定、高效优质发挥尤为必要。3大坝稳定性安全复核由于水库坝体和坝肩渗漏问题没有得到彻底处理，高水位蓄水运行条件较差，长期处于带病运行工况，大面积渗漏和湿软问题严重影响到水库效益的正常发挥。尤其是水库蓄水位从未到达设计校核洪水位，大坝能否安全稳定不确定。为准确评估大坝构造整体安全稳定性，在大坝除险加固经过中，对大坝构造应力和抗滑稳定性进行全面计算复核，为除险加固方案的
6、合理确定提供具体技术参数指标2。3.1工程基本特性从完工资料可知拱坝拱圈中心角为118，拱半径54.5m，坝顶拱弧长135m。拱坝为浆砌石填筑构造，坝体内部设一层厚1.0m素混凝土防渗心墙。根据钻芯勘探结果，确定大坝坝基岩体为2类类玄武岩，浆砌石干密度为2.72g/cm3，砂浆标号为125号M12.5，砌体块石饱和抗压强度为3947MPa，坝体内部防渗心墙混凝土强度为C15。根据（水工建筑物荷载设计规范）SL744-2016中的推荐荷载组合3，选取基本组合正常蓄水位876.58m+温降作用和特殊组合校核洪水位877.88m+温降作用+地震荷载，两种荷载组合工况对大坝构造应力和抗滑稳定性进行计算
7、复核。3.2坝体构造应力复核坝体构造应力分析采用（ADSC-CK拱坝多拱梁应力分析程序），将整个拱坝看成由水平拱圈和垂直悬臂梁两种主要构造体系组成，分载网格采用“7拱15梁拱梁网格布置。3.3拱座稳定分析大坝右岸含有裂隙的岩体，根据地质分析成果表明：拱座渗水部位存在的潜在滑裂面其摩擦系数f=0.75，粘聚力C=0.61MPa。岩体容重按23kN/m3，拱座扬压力折减系数按0.36。采取刚体极限平衡法进行计算，得出存在渗水问题的拱座抗滑稳定安全系数成果。4大坝防渗补强加固处理4.1大坝除险加固措施大坝坝体构造应力和右岸拱座抗滑稳定分析成果表明，大坝构造整体安全稳定性较好。但由于坝体中部和右岸坝肩
8、存在渗流问题，尤其是在高水位蓄水运行条件下，渗漏量增大给大坝安全稳定运行埋下宏大安全隐患5。因而，针对大坝坝体渗漏问题，结合大坝渗漏主要是由于施工质量差、砌石密实度低等原因引起等分析结果，主要采取下面措施对大坝进行防渗除险加固处理，即：1外包混凝土增加坝体防渗性能：在坝体坝基、左岸坝肩和右岸坝肩三边布置外包混凝土，其中坝基处最高可达16.0m，厚度在坝冠处为0.81.8m，坝端处为3.04.0m。基座底部混凝土深化坝基岩石内部约1.5m。通过外包混凝土，让坝体下部所受荷载应力向坝肩岩体传导，能够有效增加坝体和坝基防渗帷幕构造的整体抗滑稳定性。2增设钢筋混凝土面板：坝体原采用混凝土防渗心墙防渗，
9、但由于施工质量较差，坝体在高水位蓄水运行时渗漏较严重，在坝体上游外表增设钢筋混凝土防渗面板，能够有效增加坝体整体防渗性能。防渗面板顶部至校核洪水位877.88m以上0.5m，底部坝基与新建的外包混凝土连接。根据大坝整体构造和上游防渗指标要求，混凝土防渗面板厚约4065cm，即顶部宽40cm，底部宽65cm，与左、右岸坝肩连接部位防渗板厚约2m。3增补帷幕灌浆：在坝基和两岸坝肩增补帷幕灌浆，沿坝基座延伸到左右岸坝肩岩体内部，构成连续、完好的防渗帷幕体，有效加强坝体和坝肩防渗性能和降低浸透压力，有效防治坝体渗漏问题。灌浆孔根据单排布置，孔距2.0m，最大孔深达35m。4.2大坝防渗补强应用效果分析
10、1坝体透水率检测：经防渗加固处理后的混凝土砌石拱坝，坝体整体得到有效加长、加厚，使坝体构造原有应力重新分布，安全稳定性得到有效加强。为检测防渗结果，根据坝体整体构造，共选择24个试验段右岸12个、左岸6个和坝基6个进行测试分析，结果表明：24个试验段砌体透水率为0.794.28Lu，均知足规范要求的5Lu指标，防渗合格率为100%，大坝坝体和坝肩渗漏问题得到有效处理。2运行效果：2014年11月01日，大坝防渗除险加固工程完工投运，历经2015年和2016年高位蓄水运行和汛期考验，坝体及两岸坝肩渗漏量监测值均为零，也未发现局部湿软问题。增设防渗面板及增补帷幕灌浆，大坝整体防渗效果良好，渗漏问题得到有效处理。