1、新立城水库坝基渗压观测资料浅析摘要：本文对新立城水库坝基地质情况和渗压观测设施进行了论述，分析了近年的观测资料，并与以前的资料进行了对比分析，论证了坝基渗流总体上是稳定的，但个别断面测点还有升高现象，需要进一步加强观测分析，为工程的稳定运行积累资料。 关键词：坝基地质渗压水平坡降出逸坡降灌浆 中图分类号：F470.1 文献标识码：A 缘由 新立城水库 1958 年动工，1962 年竣工，位于第二松花江二级支流伊通河中游，控制流域面积 1970 平方公里。水库工程位于吉林省长春市净月高新技术开发区新立城镇，处于伊通河中上游，距长春市区 16Km，为伊通河流域控制性水库枢纽工程，工程是以防洪、向长
2、春市供水为主，结合天然渔业和旅游的大（2）型水利枢纽工程。工程等别为等，主要建筑物级别为 2 级。水库按五百年一遇洪水设计,可能最大洪水复核。水库校核洪水位为 222.26 米，设计洪水位 219.97 米，正常蓄水位 219.63米。 运行中由于坝基渗透破坏等问题，1975 年被列为全国三十七座重点险库之一，1983 年开始进行保坝工程，对坝基进行防渗处理，并施设了坝基渗压观测设备。2009 年除险加固工程采用高压喷射灌浆作为坝基垂直防渗处理措施；同时，对大坝安全监测设施进行了完善，实现了自动化管理，加强了对坝基和防渗墙的运行监测，现已安全运行 3 年，特别是在 2013 年水库流域遭遇了特
3、大洪水，水库最高水位为建库以来的最高水位 219.98 米，超过设计水位 0.01 米，水库枢纽安全稳定运行，现对近 3 年的坝基渗压资料进行小结分析，为以后枢纽安全运行提供借鉴。 坝基地质及防渗、观测设施概况 新立城水库拦河坝为亚粘土均质土坝，全长 2680 米，最大坝高18.20 米。坝基为第四纪冲积层，自下而上为卵石、粗砂、中砂、细砂等层，相互交错，厚 1.5-6.0 米，渗透系数为 32.9-71.7 米/日，最上层为亚粘土，渗透系数 0.007 米/日，厚 2.40 米-12.00 米，其中渗透破坏较严重的中西部坝段，厚度小于 4.50 米。1964 年和 1973 年，大坝桩号12
4、00-2300 米的坝址附近曾出现冒水翻砂现象 10 余处，其中三处出逸口直径达 2.0 米，附近坝基渗圧观测管水位高出地表 2.0 米以上， 1983 年开始的保坝工程施工，对坝基以水平防渗为主，施设了井管式减压井，加做了坝后盖重，并对局部坝段进行了基础灌浆。减压井共设 101 眼，位于大坝桩号 1235-2445 米，轴距 59.5 米，于 1983 年 11 月中旬建成；坝后盖重范围为大坝桩号 818 米-2448 米，从坝脚起，至轴距150 米处止，平均厚 2.35 米，最厚处 3.89 米，于 1986 年 10 月完工；坝基灌浆包括基岩静压灌浆和砂砾石层高压定喷灌浆，静压灌浆位于桩
5、号2340-2610 米坝段，于 1985 年 3-9 月施工；高压定喷灌浆位于桩号2235-2585 米坝段和 1545-1645 米坝段，于 1985 年 4 月至 1986 年 7 月完成。 坝基渗圧观测设施为测压管式，于 1962 年、1964 年、1974 年和1980 年先后施设四次，计 7 组，由于管理不善，在运行过程中，先后被破坏。保坝工程中又重新施设 5 组，其中 A1 组位于大坝桩号 1270 米，A2 组位于大坝桩号 1620 米，A3 组位于大坝桩号 1900 米，A4 组位于大坝桩号 2200 米，A5 组位于大坝桩号 2420 米，每组 5 孔，其中 1 号孔位位于
6、大坝上游，轴距-6.5 米；其余各孔位于大坝下游，轴距分别为 25.5 米、54 米、84 米、114 米，总计 25 孔，于 1986 年 6 月完工。但其中的 A3-3、A4-1 和 A5-1 等三孔在施工期间和运行中被淤堵失效，测压管材为 2吋钢管，全长 9.6-22.8 米，其中透水管长 2.0-5.0 米，沉淀管长 0.50米，余为导管，测压管深入基岩 0.50 米。渗压观测方法为测深钟测深法，误差小于 1 厘米，平均每月观测三次，汛期按规定加密测次。 2009 年除险加固工程采用高压喷射灌浆作为坝基垂直防渗处理措施。高压喷射灌浆位于坝轴线上，采用摆喷，孔距 1.5 米，最大钻孔深度
7、20.0 米。防渗墙底部嵌入基岩强风化层内 1.0 米，顶部灌浆到 208.00 米，采用粘土球封孔。大坝安全监测设施在 2001 年监测设施的基础上进行更新改造，共设十个断面采用的是振弦式渗压计，具体断面为805、1205、1400、1591、1805、1911、2005、2201、2401、2525，分别布置在坝轴线-2.0、2.5、17.5、21.0、40.5 米处，共 49 只测头，完全实现计算机自动测量，对相关资料可以实现初步分析。 渗压观测资料分析 根据 2011 年到 2013 年的资料初步分析，其中 A9、A12、A19 点位基本上是固定值，不随库水位而变化，A9 标点距坝轴线
8、 2.5 米，A12、A19点距坝轴线-2 米，分属 3 个断面；本次系统在坝轴线-2 米和 2.5 米布置的点位是监测 2009 年高压喷射灌浆的坝基垂直防渗的效果，而且布置在-2 米的点位与 1985 年保坝工程中的基岩静压灌浆和砂砾石层高压定喷灌浆的位置非常接近，这其中涉及 3 个断面，还有 2 个断面在-2 米的点位3 年中回归方程计算的理论值相差很大；因此，本次对坝轴线-2 米的点位不做分析，将继续进行资料积累，只对其他点位做相应分析。 3.1 渗压计水位与库水位关系分析 为确定渗压计水位与库水位之间的关系，对二者进行线性分析，建立起回归方程；2013 年关系线与 2011 年关系线
9、相比，多数断面都基本重合或略向左移动，表明这些断面的渗透压力是稳定的。同时，由于采用的是自动化实时测量，从观测资料上看，渗压计水位与库水位存在滞后现象，时间在 3 天左右。 3.2 渗压计特定水位过程线分析 根据本水库多年运行情况，选取 2011 年以来每年都能出现的 219.08米库水位为特定水位，检查 2200 米、2420 米和 2525 断面的监测数值，渗压计水位基本保持平稳或略呈下降趋势，反应这些断面的基础渗流属正常状态。 3.3 坝基渗流平面等值线分析 为了解全坝区的渗流分布，对工程的防渗、排水效果进行综合分析评价，现根据 2013 年 4 月 16 日（库水位 219.98 米）
10、实测渗压计水位绘制坝基渗流平面等值线，分析可知：整个坝基水位东高西低，渗流自东往西，向河床汇集，坝基渗压总体上是正常的。 3.4 计算水平坡降，选取库水位较高的 2013 年 4 月 16 日的遥测资料进行核算。其计算公式为：J=H/L 式中：J:水平坡降 H：测压管水位差 L：坝基有效长度 由计算结果可见，最大渗透坡降为 0.108,远小于设计允许值（细砂为 0.25，中砂为 0.33,粗砂为 0.40,壤土为 0.50） ，可以认为不会发生内部管涌。此外，新立城水库坝基砂的不均匀系数为 3.5-9.61，这与有关资料介绍的小于 10 时不会发生管涌也是相符合的。 3.5 坝基渗流出逸坡降分
11、析 根据保坝工程前的 1964 年、1973 年、保坝工程后的 1987 年、除险加固后的 2011 年、2012 年和 2013 年的相同库水位现有渗压观测资料以资对比可知，除险加固后，坝后渗压水位等值线向上游移动，同一地点附近与保坝工程前渗压水头明显下降，和保坝工程后的数据相比也有相应下降；从而验证了在坝后减压井运行近 30 年，减压效果明显降低的情况下，除险加固工程的防渗墙起到了明显的效果。也符合保坝工程设计洪水位时，坝后渗压水位已全部低于盖重后的地表，即坝后出逸坡降为零，消除了流土破坏的可能。水库实际运行中，2013 年库水位先后达到219.98 米（4 月 16 日） ，219.83
12、 米（8 月 19 日）时，均超过建库以来的最高水位，但坝后轴距 150 米范围内均未发生任何冒水翻砂现象。 3.6 建议。 通过近 3 年的资料积累发现，在 1591 米、1805 米和 1911 米断面距坝轴线 21.4 米和 40.5 米的数据有异常，即 40.5 米的数据要高出 21.4米的数据，个别点高出近 1 米左右，40.5 米断面在坝脚附近；同时在1430 米、1740 米有 2 个排水引沟，功能是将坝体中的水排向下游，由于水库在几次加固中均没有对原有排水引沟进行处理，此种倒坡现象是否反映了排水引沟存在排水不畅而造成这 3 个断面监测水位抬高，需要进一步观测和分析；同时，在汛期
13、对坝脚纵向排水沟进行检查时，排水沟存在积水现象，而且，减压井运行近 30 年排水效果明显下降，这是否也是其中原因需要继续加强观测和分析。 结论 通过上面的分析，新立城水库在除险加固工程施工中经过垂直防渗墙处理和以前的工程处理，基本消除了管涌、流土等坝基渗透破坏的可能性，坝基渗流总体上趋于稳定，局部坝段渗压水位升高，但尚未产生破坏，今后应加强观测，及时分析，确保枢纽工程安全稳定运行，为长春市国民经济的发展作出贡献！ 参考文献： 1 水工建筑物(第 5 版) 陈尧隆、 陈德亮 中国水利水电出版社 (2008-09) 2 SL 169-96 土石坝安全监测资料整编规程 如何下载 3 SL601994 土石坝安全监测技术规范.中国水利水电出版社，1994. 4 SDJ3361989 混凝土大坝监测技术规范. 中国水利水电出版社，1989. 5水库大坝安全管理条例.中华人民共和国国务院令第 78 号，1991.
