龙马面板堆石坝渗漏水下检查及处理效果分析
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摘 要：龙马面板堆石坝渗漏量在2016年1月库水位上升过程中异常增大，2017年大坝渗漏量最大达222L/s，较国内已建同类面板堆石坝偏大。2017年水下检查发现大坝左、右岸周边缝附近存在5个疑似渗漏区，2018年汛前采取抛投粉细砂、修复接缝止水缺陷等措施进行处理后，实测高水位下的大坝渗漏量显著减小到140L/s，且近两年渗漏量保持稳定，表明处理措施是可行的、有效的。
关键词：面板堆石坝 渗漏 水下检查 处理效果
1.工程概况
龙马水电站位于云南省墨江县与江城县的界河李仙江干流的把边江河段上，距昆明公路里程425km。水库总库容5.90亿m3，电站装机容量240MW，正常蓄水位639.00m，死水位605.00m。枢纽属二等大（2）型工程，由混凝土面板堆石坝、右岸岸边开敞式溢洪道、左岸引水发电隧洞、地面厂房等建筑物组成。
混凝土面板堆石坝最大坝高135m，坝顶高程643.00m，坝顶宽度10m，坝顶长315m，坝顶以上防浪墙高1.2m。上游坝坡l：1.4，下游坝坡l：1.35，分别在603.0m、565.0m高程设两台2.5m宽马道。面板共有27块，每隔12m设一道垂直缝。
工程于2003年12月开工建设，2005年2月20日实现大江截流，2007年3月4日水库下闸蓄水，2007年7月8日首台机组并网发电，同年12月全部3台机组投入运行，2008年10月10日库水位首次达到正常蓄水位639.00m。
2.大坝渗漏量分析
龙马面板堆石坝防渗系统主要由混凝土面板、趾板、趾板基础的固结与帷幕灌浆、左右岸坝肩防渗帷幕、周边缝和垂直缝中的止水结构及面板与防浪墙间止水系统组成。大坝渗漏量是面板堆石坝防渗体系工作性能的综合反映，渗漏量较小的面板坝，反映大坝施工质量和防渗体系渗控效果较好，反之如果大坝渗漏量较大或异常增大，则表明防渗效果较差或防渗系统某一环节出现了破坏。
龙马大坝总渗漏量由布置在坝后的量水堰观测。2008年10月水库首次蓄至正常蓄水位时，实测最大渗漏量达184L/s，经过2009年和2011年两次检查处理后，大坝渗漏量显著减小，2012年至2015年历年最大渗漏量分别为108L/s、111L/s、111L/s、115L/s，基本保持稳定，表明这几年大坝防渗体系运行状况总体正常。2016年1月在库水位上升过程中大坝渗漏量异常增大，库水位635.62m时渗漏量达到158L/s，比2012年～2015年间高水位下的最大渗漏量还增大43L/s，2016年11月库水位在正常蓄水位运行时，大坝渗漏量达200L/s，2017年11月进一步增大到222L/s，较国内已建同类面板堆石坝偏大（见表1），反映大坝防渗系统产生了严重的缺陷，存在明显的渗漏通道。
大坝渗漏量主要受库水位影响，随库水位升降而增减，二者变化呈显著的正相关，相关系数达0.96，且同步性较好，渗漏量滞后于库水位变化约1天，见图1。2016年1月发现渗漏量异常增大后，同年4月～5月对高程616m以上面板、垂直缝、周边缝等进行了水上检查，对检查发现的面板混凝土缺陷（面板浅表裂缝、垂直缝两侧混凝土表层挤压破损）、接缝止水缺陷（部分缝段柔性填料流失、少数缝段铜止水局部变形断裂）进行了处理，但此后大坝渗漏量较往年仍显著增加，且呈持续增大趋势，巡视检查下游坝坡和坝脚未见明显渗水点，但量水堰集水池水质有一定的浑浊现象，表明2016年汛前水上缺陷检查及处理效果不明显。
2015年～2017年库水位上升过程中，典型时段大坝渗漏量与库水位相关图见图2。从图2可以看出：（1）当库水位低于617m时，量水堰堰前水位低于堰顶高程，大坝实测渗漏量为“零”，说明量水堰截水墙基础存在一定的渗漏，因此不能排除大坝617m以下区域也存在渗漏部位的可能性;（2）当库水位超过625m，特别是库水位在630m～639m高水位区间运行时，大坝渗漏量较2015年前显著增加，表明渗漏量增量主要发生在高高程区域;（3）2016年1月大坝渗漏量突增前后，渗漏量与库水位相关曲线的斜率明显变大，且随着时间的推移曲线越来越陡，说明在渗流作用下，大坝防渗体系缺陷和渗漏通道不断发展，大坝渗漏量有加速增大的迹象。
大坝渗漏量偏大并持续增大不利于工程长期安全稳定运行。由于2016年汛前水上检查处理效果不明显，为准确查找渗漏点，防止渗漏通道进一步扩大，应在高水位条件下进行水下检查，查清大坝防渗系统缺陷位置、范围和破坏程度，以便采取工程措施进行处理，消除工程安全隐患。
3.水下检查及渗漏处理措施
2017年2月至3月初开展了水下检查工作（库水位635m左右），先后采用流场法、侧扫声呐、示踪法、三维声学流速探测技术及自然电场法等5种物探方法进行检查和綜合判断，检查范围包括面板、左右岸周边缝、垂直缝及曾出现的垂直缝两侧挤压破坏区。2017年4月底库水位降至612.5m时，由潜水员对物探检查发现的疑似渗漏区进行了水下详查。
检查结果表明：（1）大坝左右岸周边缝附近共存在5个疑似渗漏区（见图3），其中①号渗漏区位于左岸趾板周边缝附近，高程620m～635m之间，范围较大;②号渗漏区位于左岸周边缝附近，高程570m～600m之间，范围较大;③、④和⑤号渗漏区均位于右岸趾板周边缝附近，高程分别在603m～608m、568m～571m和559m～562m之间，范围较小。（2）左岸L9/L10面板垂直缝高程598.3m位置发现一处集中渗漏点，存在较大的渗漏吸入现象，垂直缝表面防渗盖片破损，长度约17cm，内部塑性填料已流失。（3）面板混凝土表面结构完好，未发现较大的面板破损、鼓包、塌陷、脱空等缺陷。
根据水下检查成果，2017年5月设计制定了相应的渗漏处理方案，但2017年汛前未来得及实施。2018年3月至5月开展了大坝渗漏处理工作，处理过程中对缺陷进行了复查，主要包括：（1）对左岸①号渗漏区，打开周边缝和临近垂直缝止水进行详查，发现存在柔性填料老化、开裂和流失现象，底部铜止水完好，换填柔性填料后，表面涂刷单组份聚脲进行封闭处理。（2）对左岸②号渗漏区和右岸③、④、⑤号渗漏区，采用定点抛投粉细砂对渗漏通道进行封堵，粉细砂在水流作用下进入渗漏区域从而达到自愈效果。（3）由潜水员对高程561m～605m两岸周边缝及附近面板和垂直缝进行水下详查，发现集中渗漏点4处，主要是垂直缝止水缺陷（表面防渗盖片破损，柔性填料流失），采取补填柔性填料、更换表面三复合橡胶板等方式进行水下修补。 2018年6月，对高程610m以上水上区域面板再次进行检查，对新发现的缺陷进行处理，主要包括：（1）L2/L3、L9/L10、L10/L11、R8/R9、R10/R11面板垂直缝止水缺陷，采取回填柔性填料、更换防渗盖片进行修复。（2）对检查发现的面板裂缝进行塞尺测缝检查，对缝宽大于0.2mm的面板裂缝采取骑缝灌浆、表面涂刷防水涂料的方式进行封闭处理。（3）L2、L3、R1面板共有5处混凝土破损，面积约3.1m2，凿除原破损混凝土后重新浇筑混凝土进行修复。
4.处理效果分析
2018年6月下旬大坝渗漏处理工作完成后，库水位从死水位605.00m附近开始蓄高，逐渐抬升至正常蓄水位。处理前后相同库水位条件下的渗漏量对比如下：2018年7月13日库水位635.64m时实测渗漏量为118L/s，较2016年1月渗漏量异常增大时的158L/s（库水位635.62m）减小了40L/s，2018年10月至11月库水位在634.47m～638.95m之间，基本维持在高水位运行，期间实测最大渗漏量为140L/s，较2017年高水位下的最大渗漏量222L/s显著减小了82L/s。2019年李仙江流域降雨较少、来水偏枯，水库未能蓄高，由于汛后库水位较低，实测最大渗漏量为54L/s（库水位624.81m），较2017年的94L/s（库水位624.23m）减小了40L/s。
以上结果表明，经过2017年汛前水下检查和2018年复查及处理后，大坝渗漏量显著减小，且近两年大坝渗流性态保持稳定，说明本次检查基本查明了大坝防渗系统缺陷，2016年1月出现的大坝渗漏量异常增大主要来自于两岸周边缝和面板垂直缝止水缺陷导致的渗水，采取抛投粉细砂、修复接缝止水缺陷等措施处理后，基本封堵了主要的渗漏通道，大坝防渗体系防渗效果明显增强，处理效果较好。但值得注意的是，2018年高水位下的最大渗漏量140L/s，较2012年～2015年间的最大渗漏量115L/s仍有所增大，且较同类工程仍有所偏大，因此日常运行中需对大坝渗漏量特别是高水位下的大坝渗漏量保持关注。
5.结语
龙马面板堆石坝渗漏量在2016年1月库水位上升过程中异常增大，且呈持续增大趋势，2017年大坝渗漏量最大达222L/s，较国内已建同类面板堆石坝偏大。经过2017年水下檢查和2018年汛前复查及处理后，高水位下的大坝渗漏量显著减小到140L/s，且近两年渗漏量保持稳定，说明2016年1月出现的渗漏量异常增大主要来自于两岸周边缝和面板垂直缝止水缺陷导致的渗水，采取抛投粉细砂、修复接缝止水缺陷等措施进行处理是可行的、有效的。但2018年处理后的最大渗漏量较2012年～2015年仍有所增大，且较同类工程仍有所偏大，日常运行中需对大坝渗漏量变化情况保持关注。
参考文献：
[1]孙玉莲，兰驷东，严俊，等.混凝土面板堆石坝运行期存在的渗流问题及成因研究综述[J].中国水利水电科学研究院学报，2016（6）：431-436.
[2]钮新强，谭界雄，田金章.混凝土面板堆石坝病害特点及其除险加固[J].人民长江，2016（13）：1-5.
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