[法國] V.埃里克

法國諾薩克壩混凝土面板老化及滲漏的檢測(cè)與修復(fù)

[法國] V.埃里克

針對(duì)法國諾薩克壩上游面板變形引起的滲漏問題展開了研究。簡要介紹了諾薩克壩及其排水系統(tǒng)的布置、在較長時(shí)間段內(nèi)的滲漏狀況，以及修復(fù)上游面接縫所開展的一些主要工作。還對(duì)最近一次發(fā)生的滲漏問題進(jìn)行了介紹，闡述了其產(chǎn)生的原因和修復(fù)經(jīng)過。

混凝土面板堆石壩；排水系統(tǒng)；滲漏；成因分析；修復(fù)施工；諾薩克壩；法國

1 項(xiàng)目簡介

諾薩克(Naussac)壩坐落在浩特-阿列爾(Haut Allier)河上，靠近法國洛澤爾省的朗戈涅鎮(zhèn)。工程的主要目的是在每年的11月到次年5月期間蓄水，以保證維持6月到10月阿列爾河以及下游盧瓦爾(Loire)河的流量。諾薩克壩是一座混凝土面板堆石壩，壩高50 m，上游鋪設(shè)混凝土防滲面板，正常蓄水位為945.00 m (法國采用的高程標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)OD)，水庫庫容1.9億m3。工程于1983年夏開始投入運(yùn)行。

大壩主要技術(shù)參數(shù)如下。

建基面以上最大壩高(高程897～947 m (FOD)): 50 m

壩頂寬: 7 m

壩頂長: 240 m

壩體體積: 400 000 m3

上游面板總面積: 12 500 m2

上游面板厚度: 0.40 m

上游面平均坡度: 1.4/1

下游面平均坡度: 1.45/1

正常蓄水位945.00 m (FOD) ，相應(yīng)庫容1.9億m3

非常蓄水位946.00 m (FOD)，相應(yīng)庫容2 億m3

壩體堆石料為花崗巖，石料最大粒徑為800 mm，粒徑小于5 mm的石料占堆石體總量的15%。上游面板底部設(shè)置了過渡帶，過渡料粒徑相對(duì)略小(最大粒徑為400 mm)。

大壩上游面鋪設(shè)鋼筋混凝土防滲面板，面板面積為12 500 m2，面板厚40 cm，趾板與面板間的周邊縫內(nèi)設(shè)止水，形成壩基以上的防滲體。

排水系統(tǒng)主要包括4條表面排水管和3條通向壩基深部集水管的排水管。

在地基處理之后便開始布設(shè)壩基排水系統(tǒng)，系統(tǒng)含18個(gè)鉆孔，3條主要排水管，即D1、D2和D3，分別收集來自河谷底部、左岸和右岸的來水。

表層排水用于收集回填料與基礎(chǔ)接觸面之間的循環(huán)水。排水管D4(直徑 200 mm)收集位于右岸上游部分大壩基礎(chǔ)部位的滲流，排水管D6 (直徑 400 mm)收集從左岸和谷底流經(jīng)大壩底部的各種可能來源的滲水。

2 滲 漏

2.1 簡 況

1983～1993年間，大壩滲流量為450 L/min，1994年以后，滲流量逐漸增加到1 690 L/min。

隨著滲流量的增大，1997年派潛水員在水下檢查上游面板和排水系統(tǒng)的情況，1998年6月和1999年3月分別采用測(cè)壓管、滲壓計(jì)和微型攝像頭進(jìn)行了觀測(cè)。2003年11月適當(dāng)降低了庫水位，對(duì)上游面板進(jìn)行了檢查并開始進(jìn)一步的研究工作。

通過對(duì)防滲墻、周邊縫采用熒光粉擴(kuò)散檢測(cè)法進(jìn)行水下檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)明顯的滲漏通道。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，2005年將水庫全部放空，對(duì)主要的接縫部位進(jìn)行了全面的修復(fù)，有效地降低了滲漏量。修復(fù)工作于2005年年底結(jié)束，水庫重新蓄水，2008年5月達(dá)到正常蓄水位。

2.2 滲漏原因與部位

針對(duì)該壩的滲漏問題，1998年以來，進(jìn)行了大量的研究和調(diào)查工作。

研究內(nèi)容包括對(duì)滲漏的發(fā)展進(jìn)行分析，以及尋找可能的滲漏源。派潛水員進(jìn)行水下檢查，尋找面板上的缺陷，測(cè)量靠近面板的水流流速，并用熒光粉注入法進(jìn)行測(cè)試。檢測(cè)結(jié)果表明，滲漏原因主要在面板的止水上，即止水本身的問題或面板出現(xiàn)張裂，于是很快找到了位于周邊縫之上的一個(gè)滲漏區(qū)域。

最后一次檢查是在2003～2004年，檢查期間降低了庫水位，同時(shí)雇用了潛水員。檢查發(fā)現(xiàn)，在防滲墻之上和周邊縫存在著3～4 cm的不均勻形變，主要分布在防滲墻接縫的兩側(cè)：其中接縫一側(cè)的周邊面板置于人工填筑的堆石體上，接縫另一側(cè)的趾板則直接連于巖基上。這種布置可能是導(dǎo)致止水設(shè)施局部受剪的原因。

發(fā)現(xiàn)有2處滲漏位置 (見圖1)：

(1) 主要滲漏發(fā)生在左岸防滲墻伸縮縫部位；

(2) 次要滲漏位于面板高程927 m (FOD)處。與主滲漏區(qū)域不同的是，該滲漏不是發(fā)生在防滲墻伸縮縫部位，而是發(fā)生在周邊縫區(qū)域。根據(jù)潛水觀察，這一區(qū)域的滲流量遠(yuǎn)小于防滲墻伸縮縫部位的滲流量。

咨詢公司給出的結(jié)論如下：所檢查的面板總體情況良好；在趾板、周邊縫和防滲墻伸縮縫部位發(fā)現(xiàn)缺陷，2004年水下檢測(cè)發(fā)現(xiàn)沿防滲墻伸縮縫有幾處滲漏點(diǎn)，少量滲漏發(fā)生在周邊縫區(qū)域。

業(yè)主于是決定對(duì)伸縮縫進(jìn)行處理，根據(jù)觀測(cè)結(jié)果并從經(jīng)濟(jì)上考慮，決定對(duì)側(cè)縫和水平縫進(jìn)行處理。由于施工需要放空水庫，在此之前采用了臨時(shí)的減少滲漏的措施。

觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水位高程接近934 m (FOD)時(shí)，D4+D6集水管給出的滲流量在5 d內(nèi)從750 L/min 降低到了150 L/min 以下。

2.3 上游面板的修復(fù)

上游面板的修復(fù)工作于2005年開始，對(duì)高程936.54 m (FOD)以下的水平縫、防滲墻伸縮縫和周邊縫進(jìn)行了處理。

對(duì)上述縫的處理包括鋪設(shè)兩道防水設(shè)施：

第1階段，首先在損壞的止水上面采用不透水的彈性材料充填到混凝土構(gòu)件間的縫隙中。

第2階段，采用海帕倫(Hypalon)型外部止水帶，粘貼到已經(jīng)充填了不透水彈性材料的混凝土面板接縫處。

修復(fù)工作包括在混凝土面板的接縫處割寬縫，最大割深10 cm，以便擴(kuò)大面板和趾板之間的間隙，方便灌入不透水彈性材料，然后將海帕倫型止水帶固定在兩面板的接縫上。詳見圖2。

2.4 2005年施工質(zhì)量評(píng)價(jià)

諾薩克壩于2005年年底再次蓄水，2008年達(dá)到正常蓄水位。自此滲漏量逐漸減小，2007～2010年間平均滲漏量為260 L/min，表明修補(bǔ)工作有效。

3 2011年滲漏事件

2008年11月發(fā)現(xiàn)滲漏量增加，主要發(fā)生在排水管D4，其滲漏量從25 L/min增加到250 L/min。2011年1月1日晚，滲漏量突然劇增，主要發(fā)生在排水管D6，在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)其滲漏量從400 L/min增加到1 100 L/min。大壩總滲漏量達(dá)到1 580 L/min，其中包括排水管D4的420 L/min和排水管D6的1 180 L/min。2011年1月發(fā)生的滲漏量增加與修復(fù)工程完成后的滲流量相比差距較大，然而該滲漏量仍小于2003年的最大滲漏量2 500 L/min (排水管D4中600 L/min，D6中1 840 L/min)。另外，該滲漏量對(duì)應(yīng)的水位高程為943.5 m (FOD)，接近正常蓄水位(945 m (FOD))，基本上達(dá)到了水庫的最大蓄水狀態(tài)。

發(fā)現(xiàn)滲漏量增加之后，進(jìn)行了滲漏分析，以便對(duì)滲漏部位進(jìn)行定點(diǎn)水下檢查。水下檢查工作于2011年3月第1次檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)了第1處滲漏點(diǎn)，在面板的上部(位于RD的P～Q垂直縫，高程范圍在938.60～941.20 m (FOD)之間)，于2011年5月底第2次檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)了第2處滲漏點(diǎn)，位于面板的下部(在C～D垂直縫延伸段的斜縫上，高程范圍在918～920.50 m (FOD)之間)。每個(gè)滲漏點(diǎn)都采用了臨時(shí)堵塞辦法，從而檢測(cè)其對(duì)滲漏量的影響。第1處滲漏點(diǎn)堵塞之后，滲漏量明顯減小(達(dá)到550 L/min)，但仍無法說明2011年1月那次滲漏量急增的原因。之后的第2次檢查，找到了這一事件的可能原因。

第1次水下檢查和用熒光粉檢測(cè)包括以下接縫處：2005年未修補(bǔ)的水平縫(高程936.54 m (FOD))、水平縫高程927.53 m (FOD) 附近的周邊縫和防滲墻伸縮縫、高程932 m (FOD)附近未處理的垂直縫。

由此可以發(fā)現(xiàn)初期滲漏發(fā)生在高程938.60～941.20 m (FOD) 之間(見圖3)。

將土工膜臨時(shí)鋪設(shè)在滲漏部位，用于觀察該部位滲漏導(dǎo)致的滲漏量的大小，因?yàn)闈B漏量的減少是這次調(diào)查的一部分。這次調(diào)查也采用了遙控探測(cè)車(ROV)。

2011年5月使用ROV進(jìn)行了2 d的檢測(cè)，采用了聲納定位系統(tǒng)的探測(cè)車，置于大壩上游面沿著面板接縫進(jìn)行探測(cè)。由于面板上積有一層幾厘米厚的水庫泥沙，增加了探測(cè)難度，更無法直接得到圖像。但探測(cè)車底板中部的聲納定位系統(tǒng)使得該設(shè)備可以看到面板和接縫的大致形態(tài)，以及探測(cè)車的位置。

遙控探測(cè)車上綁有一些布條，可以探測(cè)水流的運(yùn)動(dòng)，帶有一個(gè)探頭可以注入熒光粉。

5月31日檢測(cè)結(jié)果引起了人們的重視，有個(gè)區(qū)域的圖像與其他接縫明顯不同。

檢查周邊縫時(shí)，發(fā)現(xiàn)高程918～920.5 m (FOD)之間的部位沿接縫有一處滲漏。2011年6月，潛水員潛入水中，用臨時(shí)土工膜鋪設(shè)在這個(gè)區(qū)域，觀察滲流量的變化，從而判斷該區(qū)域的滲漏情況。鋪設(shè)工作采用遙控探測(cè)車作為向?qū)?，找到滲漏區(qū)域的坐標(biāo),然后對(duì)滲漏量進(jìn)行了觀測(cè)，結(jié)果見圖4。

面板上部的滲漏主要發(fā)生在垂直縫中，該部位由工人于2011年11月在其露出水面時(shí)進(jìn)行了修補(bǔ)，修補(bǔ)工作在水庫水位極低時(shí)進(jìn)行。修補(bǔ)方法與2005年采用的修復(fù)方法完全相同。

相反，底部的接縫(周邊縫和防滲墻伸縮縫部位)是大壩底部滲漏的主要通道，為了不影響水庫的管理運(yùn)行，需要在水下修復(fù)。這次采用了一個(gè)金屬接縫蓋板，將蓋板的兩側(cè)固定在面板上，然后在蓋板底部和接縫中注入環(huán)氧樹脂，從而再次彌補(bǔ)接縫止水的缺陷。

4 結(jié) 語

經(jīng)過多年的觀測(cè)和分析，對(duì)于諾薩克壩上游面板的滲漏問題有了較為明確的認(rèn)識(shí)，根據(jù)滲漏的程度對(duì)部分滲漏區(qū)域進(jìn)行了修復(fù)，證明是有效的。

2011年1月，針對(duì)未加處理的混凝土構(gòu)件引起滲漏量急增的事件，業(yè)主考慮對(duì)滲漏區(qū)域進(jìn)行徹底處理。這次檢測(cè)和修復(fù)工作，就是進(jìn)行診斷，或進(jìn)行預(yù)防性處理，再次對(duì)未處理的區(qū)域進(jìn)行修復(fù)施工。

在做決定之前需要有觀測(cè)資料，而對(duì)滲流量的持續(xù)觀測(cè)則是一個(gè)有效的監(jiān)測(cè)手段，這在該工程探測(cè)面板缺陷的工作中已經(jīng)得到證實(shí)。此外，利用遙控探測(cè)車和派潛水員進(jìn)行水下探測(cè)，找到滲漏部位，以及采取臨時(shí)性的處理措施等，都是很有效的方法。

(汪 洋 周 虹 付湘寧 編譯)

2014-04-21

運(yùn)行與管理

1006-0081(2015)01-0026-03

TV641.43

A