江城县营盘山水库渗漏量偏大分析

摘要：以土石为主修建的拦河坝，由于受坝体填筑材料，坝基及坝肩工程地质条件的限制，均会发生不同程度的渗漏现象，同时拦河坝体较大，处于降雨量较大的地区，在降雨时段降雨会渗入坝体内，坝体涵蓄部分雨量，降雨结束后又会缓慢的释放，形成坝体渗漏假象，因此有必要对渗漏进行全面的分析，采取适当对策。

关键词：土石坝渗漏原因分析

1.水库工程概况

营盘山水库位于云南省南部的江城哈尼族彝族自治县康平乡营盘山村新寨社附近，水库校核洪水位为1381.04m，设计洪水位为1380.51m，正常蓄水位为1379.0m，死水位为1340.6m，导流输水隧洞进口底板高程1338.60m，量水堰顶高程1132.20m。水库总库容

1537.50万m3，其中调洪库容为135.60万m3，兴利库容为1343.9m，死库容为58.0万m3。是一座以灌溉为主，结合发电，兼顾人畜饮用水、工业生产用水的综合开发利用的中型蓄水工程。

2.拦河坝渗漏量偏大原因分析 2.1拦河坝及基础防渗情况

拦河坝坝型为粘土心墙风化料坝壳坝，防浪墙顶高程为1382.90m，坝顶高程为

1382.00m，最大坝高64.50m，坝顶宽度6.00m，坝顶长度255.00m，上、下游各设三级变坡，防渗心墙顶宽3.85m，顶高程为1381.60m，上下游坡比均为1：0.30，上游设一层人工混合反滤过渡层，下游设二层人工混合反滤过渡层，防渗土料填筑合格标准为渗透系数k≤1×10－5cm/s。

大坝基础防渗处理采用帷幕灌浆，帷幕灌浆根据生产性灌浆试验成果和帷幕幕体结构计算，确定采用单排孔，孔距1.50m，局部特殊地段加强补灌的处理方法，帷幕线布置于坝轴线上，全长375.00m，其中左坝肩绕渗长58.5.0m，右坝肩绕渗长58.00m，两岸与勘察的地下水位线相交。帷幕灌浆钻孔总数268个，其中检查孔24个，总进尺17469m,其中灌段13567m,非灌段3902m。基础防渗标准帷幕底界介入单位吸水率q＜5LU不得少于一个灌段，幕体检查防渗标准q＜5LU。

帷幕灌浆施工是在生产性帷幕灌浆施工前进行帷幕灌浆生产性试验。帷幕灌浆孔按三个次序，两次加密的原则进行施工，即先施灌Ⅰ序孔，再施灌Ⅱ序孔，最后进行Ⅲ序孔的施工。其单孔的施工程序是：①钻进（第一段）→②钻孔冲洗、捞渣→③观测水位→④灌前压水试验→⑤灌浆→⑥待凝→⑦复灌与否→⑧灌后压水试验→⑨钻进下一段→重复①至⑧，如此反复，最后校正孔深、测斜、分段灌浆封孔。本次帷幕灌浆工程，采用纯水泥浆液灌注，坝土采用粘土浆封孔。水泥采用P42.5级普通硅酸盐水泥，每批水泥进入施工现场厂方均提供了水泥出厂检验报告，水泥进场后，施工单位对每批水泥均抽样进行复检，经检查：细度≤5%，初凝时间2:04'～2:13'，终凝时间3:04'～3:05'，3d抗压强度22.8MPa。帷幕灌浆采用自上而下充填式灌浆,灌浆段长一般5m。盖板与基岩结合处为3m，施工中遇破碎或碎裂岩体时灌段长控制在2m～3m，若灌段长在6m～7m以内则作为一个灌浆段。当q<5Lu时灌段长可为5m～7m。灌浆栓塞在正常情况下为防漏灌,栓塞置于己灌段底以上0.5m～0.7m处；若止浆困难采用跟管止浆,栓塞置于套管内，不允许孔口止浆漏灌或全孔灌注。

2.2渗水情况

水库下游设有原形观测设施，测压管和量水堰按设计要求位置和形式进行施工安装，安装的测压管共有18管，其中1号～12号测压管为坝体浸润线观测管，13号、15号、17号测压管为右岸坝基渗漏观测管，14号、16号、18号测压管为左岸坝基渗漏观测管。量水堰布置在坝趾下游则，下游地表排水系统能将地表径流排到量水堰外，左岸下游坝坡中部发育有一条小冲沟，常年有流水，只做了地表排水，未做地下截水，小冲沟内发育的地表径流排至量水堰下游、地下径流进入量水堰内。拦河坝下游采用草皮护坡，为了保证草皮的成活与生长，设置自动喷灌系统适时对护坡草皮进行喷灌。

在导流隧洞未封堵时，水库未蓄水状况下，库水位比导流隧洞进口底板高程1330.00m高0.2m～1.0m，测得量水堰上的渗水量枯期最小值为2.12L/s、在汛期最大库5.50L/s，分析该渗水量主要来源于左岸冲沟的径流、下游坝面草皮护坡喷灌和降雨下渗水形成径流，由此说明左岸冲沟、下游坝面草皮护坡喷灌和降雨下渗水形成的稳定流量年内分配在2.12L/s～5.50L/s之间，渗流量与降雨时空分布情况、岸坡和坝体的含水量情况、下游坝面喷灌水量的大小有关联密切。经观察左岸冲沟内的地表水量年内最大和最小值相差约为9倍，下游坝面的喷灌水量也随天气情况的变化而变化，一般枯期大而汛期小，喷灌水量在2.0L/s～4.0L/s之间，每日一次，每次喷灌时间在2h～3h之间。

在水库试运行蓄水过程期间，下游量水堰上的渗水量随着蓄水位增加而加大，渗水量偏大，在水库蓄水位达到1376.54m，比水库正常蓄水位1379.00m低2.46m时，量水堰渗水量为20.69L/s。依据库水位与量水堰流量变化关系推求得在主汛期库水位到正常蓄水位

1379.00m时，量水堰渗水量应为21.7L/s，此时处于主汛期，为属降雨连续集中期，而工程区所处的江城县，多年平均降水量达2185.4mm，是云南降雨量最高地区之一，土层处于汛期含水量处于较高的状态，下游坝体和岸坡山体的稳定渗流已形成，并为大值,扣除在正常蓄水位时对应时间段上的稳定渗水量5.50L/s，汛期正常蓄水位时坝体和坝基的渗水量为16.2L/s。 2.3渗水原因分析

试运行期间出现渗水量偏大情况后，为对其原因进行分析，仔细检查施工资料。拦河坝心墙料回填和坝基帷幕灌浆按设计要求进行施工，心墙的施工尺寸符合设计要求，施工按照相关的施工规程规范进行施工，心墙料和坝基防渗的合格率均在设计规定允许的范围内，心墙的检测标准渗透系数k≤1×10－5cm/s。基础帷幕时的记录未采用自动记录议记录，在对施工灌浆的资料进行查阅时，除1号和9号两个Ⅰ序孔在高程1366m～1372m之间，透水率分别为18.73Lu、18.73Lu，而吃浆量分别为5136.36kg/m、5124.0kg/m之外，未发现其他异常现象。灌浆后坝基幕体检查防渗标准透水率q＜5Lu。心墙防渗体和坝基帷幕灌浆后的防渗标准符合规程规范允许的范围值，施工资料检查结果坝体防渗和坝基防渗质量均达到要求。 经对水库蓄水位与下游渗水量变化情况进行对比分析，可以得出当库水位升降时，量水堰渗水量也相应的增减，库水位的高低与量水堰渗水量的大小相关关系明显，说明渗水量增加与库水位有关。随着库内蓄水位的逐渐变化，下游渗水量也随着缓慢的变化，未出现突然加大或减小现象，说明坝体防渗粘土心墙和坝基帷幕灌浆幕体没有明显的防渗薄弱缺陷部位。下游渗漏水体为清澈水体，试运行观察过程中渗水体从未发现混浊现象，量水堰前的沉淀物为粉细砂和含有机较多的腐植土，且量较少，未发现粘性淤积物，这说明了沉淀物为基础节理裂隙中的充填物质，或回填坝壳料表层附着物由降雨和喷灌下渗水带出而产生，而不是从粘土心墙部位带出的回填料。

坝体上的位移监测设施测出来的变形量较小，在规范允许的范围内，说明由于库水位的升高而产生的渗流过程未对心墙或回填坝壳料产生破坏，整个下游坝面未见较大的变形情况，处于正常状况。在试运行过程中未发现下游坝面存在渗水点和潮湿现象，并且坝体部位浸润线变幅趋于正常范围内，从而说明了在试运行阶段产生的渗漏量和渗透过程对大坝稳定未造成影响。

试运行阶段在对库水位的变化和下游左、右两岸的岸坡渗漏测压管进行分析对比后，发现岸坡上的13号、14号、15号测压管中的水位随着库水位的升高而变化，最大变化值在10.0m左右。并且左岸测压管的水位要高于右岸测压管的水位，分析认为这是因为左岸存在有常年流水冲沟所至，其中左岸坡上的16号测压管布置在常年流水冲沟底凹部位，测出的测压管水位变化不大，就是因为该岸坡上的地下水位线变化不大所至。

从水库蓄水位与下游测压管水位变化情况分析，坝体测压管水位随着水库蓄水位的变化改变不大，说明心墙防渗效果较好；右岸岸坡上测压管水位随着水库蓄水位的变化而变化，且相关关系明显；左岸岸坡上测压管水位在水库高水位运行时随着库水位的变化而变化，且相关关系明显，在低水位运行时，左岸岸坡测压管水位高于库水位，分析认为这是由于左岸下游岸坡有常年流水冲沟所至。

拦河坝下游坝坡为草皮护坡，坝体为风化坝壳料，其含水性能较差，为保证草皮护坡的成活率，坝面上设有自动喷灌系统，依据草皮护坡的发育情况适时进行喷灌。量水堰截水墙以上至坝面之间设有压重平台，压重平台采用质量较好、块径较大的风化料回填。分析认为量水堰前的淤积物量主要是由于降雨或喷灌形成的地下径流，将下游坝体或压重平台回填料较细颗粒带出所至，固体溢出量较小，不会对坝体的变形带来影响。

按拦河坝防渗土料渗透系数控制指标k＝1×10－5cm/s、坝基及坝肩基础帷幕灌浆防渗控制指标q＝5Lu计算，在正常蓄水位（水位为1379.00m）时，水库渗漏水量为：心墙1.23L/s、坝基7.15L/s、绕坝渗漏5.48L/s,合计13.86L/s。详细计算见表：江城县营盘山水库粘土心墙及心墙坝坝基及绕坝渗漏计算表。

按试运行期间的渗漏情况分析，水库正常运行蓄水后，正常蓄水位1379.00m时，其渗漏量为21.7L/s，扣除汛期未蓄水情况的稳定渗流量5.5L/s（主要来自于左岸冲沟的地下水和下游坝面的降雨和喷灌下渗水量），由水库蓄水引起的渗漏量为16.2L/s，其中基础渗水量为12.63L/s，只占初步设计未进行基础防渗时计算渗水流量61.2L/s的20.55％，基础防渗起到了一定效果。

水库在汛期正常蓄水位时形成的渗漏水量为16.2L/s，比用规范允许的坝体和坝基防渗合格标准计算的最小渗漏水量13.86L/s超出2.34L/s，超出比例不大。另外，营盘水库的正常蓄水库容为1401.9万m3，按水库常规运行状况分析计算，其年渗漏量为约30万m3，约占正常蓄水库容的2.1％，所占的比例较小，同时渗漏水量也是下游渠道生态用水量的一种补充，再加下游有两座梯级水电站，取水口设在水库下游河道，渗漏水量完全可以被利用，渗漏对水库的蓄水效益不会造成影响。

由以上的分析情况可得出，水库蓄水后的渗水对拦河坝的安全不会造成影响，渗漏水水量对水库蓄水效益不会带来影响，同时也很难准确的找到渗漏通道，不可能采用工程措施对其进行精准防渗，投资难预估算，故不再进行防渗处理。在以后的运行过程中加强运行观测，发现异常情况及时向上级主管部门汇报，采取适当的处理措施。 3后评价

营盘山水库工程在试运行过程中，量水堰水量出现偏大现象，项目业主依据以上分析资料，并征得上级主管部门的同意，未针对渗水量偏大的情况进行专门的工程处理。2011年工程通过竣工验收，开始蓄水运行到现在已经9年，从运行观测资料看，下游量水堰渗水量大

小符合库水位上升渗水量越大的一般规律，竣工验收后正常蓄水位1379.00m附近测得汛期最大渗水量库21.42L/s与分析渗水量21.7L/s相符，枯期最大渗水量17.21L/s，也在合理范围内，水质清澈无浑浊现象。拦河坝下游坝坡渗漏潮湿现象，证明分析内容与实际情况基本吻合。