第４７卷第１Ｏ期　２０１１年１Ｏ月　甘肃水利水电技术　Ｇａｎｓｕ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏ１．４７．Ｎｏ．１０　０ｅｔ．．２０１１　

・设计与研究・　

金沙峡水电站枢纽工程土坝渗水处理　

张喜荣　

（甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州７３００００）　

摘要：金沙峡水电站２００６年底建成蓄水发电至今，土坝坝后一直有渗水，曾多次对防渗体进行堵漏修补，但始终没　有彻底根治。通过现场勘察、综合分析渗水原因、设计方案论证和技术经济比较，提出了技术可行、经济合理的处理　方案，以解决金沙峡水电站土坝渗水问题。　关键词：土坝渗水；原因分析；方案论证；金沙峡水电站　中图分类号：ＴＶ２２３．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：２０９５—０１４４（２０１１）１０—００１５—０４　

１　工程概况　

金沙峡水电站位于黄河二级支流大通河上，河　

流左岸为甘肃省天祝藏族自治县，右岸为青海省互　助土族自治县。电站为低坝径流（无调节）引水式电　

站，中型工程，由引水枢纽、有压引水系统、发电厂房　及升压站等建筑物组成，总装机容量７０　ＭＷ，多年　平均年发电量２６　５３０万ｋＷ・ｈ．设计引水流量１１６　

ｍ３／ｓ，枢纽正常蓄水位２　１６６．９　ｍ。电站于２００４年２　

月开工建设。２００６年底开始蓄水发电。　枢纽坝址以上流域面积１３　３２８　ｋｍｚ．多年平均　

流量８２．６　ｍ３／ｓ，设计洪峰流量１　６７０　ｍ　／ｓ（尸＝２％），校　核洪峰流量２　４４０　ｍ３／ｓ（Ｐ＝－０．２％）。坝址处河流多年平　均悬移质年输沙量１９９万ｔ，多年平均含沙量Ｏ．７６　

ｋｇ／ｍ３，多年平均推移质年输沙量４０万ｔ。　坝址处主河床宽约８０　ｍ，覆盖层为漂石卵石　

层，厚２０～２３　ｍ，右岸发育Ⅱ级阶地，阶面宽约１４０　

ｍ，覆盖层为漂石卵石层，厚２９～４２　ｍ。漂石卵石层允　许承载力为Ｏ．３５～０．４０　ＭＰａ，允许渗透坡降０．１２５，两　

岸及河床基岩均为花岗片麻岩，岩性致密坚硬，弱风　化带厚１．５～２．０　ｍ。　

电站枢纽建筑物，从左到右依次布置有混凝土　重力坝、溢流堰、表孔溢流坝、泄洪冲砂闸、进水闸和　

挡水副坝（土坝）。引水涵管接进水闸后，穿过土坝　上游的库底进入隧洞。建筑物布置如图１所示。　

图１　枢纽建筑物布置示意图　

收稿日期：２０１１—０８—３０　作者简介：张喜荣（１９５３一），男，甘肃镇远人，工程师，主要从事水利水电工程概算。　

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　２０１１年第１０期　甘肃水利水电技术　第４７卷　

土坝布置于右岸台地上。连接河槽建筑物和右　

岸坝肩，型式为砂砾石均质坝，坝顶高程２　１６８．４　ｍ，　防浪墙顶高程２　１６９．６　ｍ，坝顶宽５　ｍ，上下游坝坡均　

为ｌ：２．０，基础处理深度１　ｍ。坝体防渗层在上游坝　

坡。采用复合土工膜，土工膜下层铺设３０　ｅｍ厚细砂　

砾层和３０　ｃｍ厚壤土，土工膜之上再铺设１　ｍ厚壤　

土，坝坡表面护３０　ｃｍ厚的ＭｌＯ浆砌石。坝基防渗　采用电站引水涵管兼作副坝的垂直防渗墙，土工膜　

与涵管相连接。土坝下游用干砌石护坡，厚３０　ｅｍ．　坝脚设排水棱体、反滤层和排水沟。副坝总长　

１４３．９２　ｍ。为了减轻泄冲闸的侧向土压力，副坝左坝　肩转弯与进水闸连接。　

电站从蓄水运行至今，土坝坝后一直有渗水，虽　

经几次对防渗体的修补堵漏，但始终没有彻底根治。　

２枢纽蓄水运行后土坝渗水与处理情况　

２００６年ｌ２月１８日。金沙峡水电站引水枢纽首　次下闸蓄水，蓄水水位达到２　１５８　ｍ高程，坝后有微　

量渗水，因安装原因致使厂房３　机蝶阀漏水．水库　放空。２００７年１月３１日，枢纽再次下闸蓄水，２月２　

日蓄水水位２　１６４　ｍ，泄冲闸消力池右侧挡墙外侧渗　

水流出。２００７年２月３日，蓄水至２　１６５．７５　ｍ时。泄　冲闸消力池右侧挡墙外侧，闸０＋０９５　ｍ附近有水流　出，估计流量Ｏ．１　ｍ３／ｓ。水浑。２００７年２月１２日。枢　

纽蓄水至２　１６７．２　ｍ，水位高于２　１６４　ｍ约３　ｄ．泄冲　闸消力池右侧挡墙外侧渗水量增大．水浑。　

２００７年３－６月，业主方会同设计、监理及施工　

单位，多次赴现场勘察并举行专题会议，分析渗水原　因。经现场勘察并开挖冲刷坑检查复合土工防渗膜，　

坝后渗水系土坝防渗系统未连接封闭，并且土工膜　有破损、撕裂造成部分位置集中渗漏所致。之后，业　

主安排对土工膜进行了修补。并在土坝上游加填壤　

土。经处理后，电站保持稳定运行，但坝后持续有渗　水，渗流量比较稳定。　

２０１１年５月中旬，电站运行部门对水库放空后　

检查发现，土坝上游多处有不同程度漏斗状渗水点　（图２、图３）。当时决定对离主坝较近，有可能影响　

枢纽安全的渗水点在汛前进行土工膜修复处理，对　

其余渗水点抛填细沙与壤土使其自淤，如无效果，待　

汛后再行处理。　

业主于５月底采取处理措施。６月上旬水库重　

新蓄水，蓄水后坝后渗水依然增大，没有明显减少。　７月再次进行腾库检查．发现靠近主坝的２个渗水　

点修复效果较好，其余渗水点处理效果不明显。　

从以上的渗水和修补过程及对现场的了解，枢　

纽渗水存在以下特点：①发现的渗水点在副坝区段，　

・　１６－　图２腾库后渗漏点　

图３渗漏点土工布破损情况　

主河槽部位没有条件检查；②库区渗水点分布没有　

规律。副坝上游库区复合土工膜水平覆盖区和复合　

土工膜没有覆盖的区域均有渗水点分布；③坝后渗　

水量较大的出水点有２处，一处在右岸公路下面，另　

一处在泄冲闸的右导墙顶。　３土坝渗水原因分析及渗水处理的必要性　

３．１　土坝渗水原因分析　

金沙峡电站引水枢纽主闸高度较高，接近当时　在软基上建闸的最大高度，枢纽采用土工膜加壤土　

的水平铺盖防渗，对简化工程施工、降低工程投资有　很大意义。但同时为了保障枢纽的安全运行，对引水　

枢纽的观测系统要求较高，观测成果是枢纽是否在　

安全条件下运行的主要依据。据了解目前业主的电　站运行人员没有金沙峡电站枢纽的观测系统资料，　

包括设施的埋设情况和完建期及运行期的观测资　

料。因此，没有条件掌握电站枢纽运行期的稳定性　

能、渗透性能等有关枢纽安全的重要指标，对建筑物　

是否安全运行无法判断。目前只能靠肉眼观测的表　

面现象分析坝后漏水的原因，分析的原因带有一定　的局限性。根据现场踏勘的相关人员共同分析，坝　

后漏水的主要原因如下。　

（１）土工膜破损，造成集中漏水通道　第１０期　张喜荣：金沙峡水电站枢纽工程土坝渗水处理　第４７卷　

土工膜在施工过程中所造成的破损。或土工膜　

的质量问题造成的老化破损，都影响了水平铺盖防　

渗的整体性。在破损处形成渗漏点，通过坝基形成渗　

漏通道，渗水从坝基流出。根据几次腾库后检查，库　

面渗水点大约有１Ｏ余处。有的通过一次修补即可达　到效果。有的几次修补仍然渗水。　

分析修补无效的原因，应为漏水通道的细小颗　

粒已被带走，即使该位置土工膜修补完整，其下部的　漏水通道依然为不稳定环节，如果该位置发生扰动，　

还是很容易发生破坏。　

库区可见的主要渗水点分布在进水闸与周围库　面的连接区域，土工膜与混凝土连接的工艺复杂，质　

量控制要求严格，但运行中发现，土工膜在与混凝土　

连接处的撕裂现象较普遍，从现场情况分析，泄冲闸　

右侧导墙位置的渗水就来自于进水闸附近的渗漏通　道。　

（２）右岸公路路基及右岸坝肩绕坝渗漏　

本工程的防渗形式为水平铺盖。采用２　ｍ厚的　壤土加复合土工膜形成水平铺盖。桩号洞０＋０６８　ｍ　

靠河一侧两道防渗。除水平复合土工膜外另加了一　道和管道连接的垂直土工膜。桩号洞０＋０６８　ｒｎ靠山　

体一侧设一道垂直防渗，２　ｍ厚的壤土加复合土工　膜从坝坡连接到引水涵管顶，并且与右岸山体基岩　

连接，形成封闭的防渗体系。　

据了解施工期间，副坝通过公路段及公路以右　的副坝坝肩没有按照设计要求做防渗处理，所以形　

成绕坝渗漏通道，现场渗水情况与以上分析的结果　也比较吻合。　

（３）土坝坝后的常规性渗水　土石坝在确保坝体和坝基稳定渗流，大坝安全　

的前提下允许坝后有渗水，一般要求通过坝后排水　系统安全的将渗水排人下游河道即可。在排水系统　

中要求设置量水设施，以便观测坝体排水的情况，保　

证大坝的安全。　３．２渗水处理的必要性　

根据以上坝后渗水原因分析．前两种情况很可　

能引起大坝渗透稳定问题，应该尽早处理。但主河　床挡水建筑物的渗透、变形及结构稳定等均为该工　

程的关键性环节，自运行以来没有任何监控措施，对　

安全运行极为不利。建议在本次渗水处理的同时，　

恢复金沙峡水电站枢纽的观测系统，使枢纽进入正　

常的运行轨道。　４设计方案论证　

４．１　工程规模、等级及设防标准　本次土坝渗水处理设计沿用金沙峡电站工程规　模、等级与设防标准。　

金沙峡电站为中型工程，主要建筑物等级为３　

级。次要建筑物及临时建筑物等级为４级。　

枢纽设计洪峰流量１　６７０　ｍ３／ｓ（Ｐ＝２％），校核洪　

峰流量２４４０ｍ３／ｓ（ｅ＝－ｏ．２％）。　４．２设计方案比选　

金沙峡水电站引水枢纽根据已实施的建筑物防　

渗轮廓尺寸进行防渗复核，计算结果满足枢纽闸　

（坝）基渗透稳定要求。本次设计恢复原有防渗系统，　

封闭渗水通道即可达到消除坝后大量渗水的目的。　

根据现场实际情况，提出以下处理方案予以比较。　

方案一：局部修补渗水点方案　将腾库检查所发现的渗水点全部修补。　

（１）原铺设土工膜地方的人工开挖土工膜的上　

层结构，检查土工膜破坏程度，在土工膜下的渗漏坑　中扩大开挖，至少下挖１　ｍ，然后填筑砂砾料，最大　粒径４０　ｍｍ．粒径小于５　ｍｍ的颗粒≥３５％．小于　

０．０７５　ｍｍ的颗粒≤８％。按２０　ｅｍ厚度分层填筑夯　实，砂砾料上铺３０　ｃｍ壤土，在壤土上扩大范围修补　

防渗膜，修补时土工膜接头处应加大伸缩余量（＞５０　ｅｍ），复合土工防渗膜连接采用两焊一粘方式，土工　

膜上填筑保护壤土。　（２）原未铺设土工膜的地方，在漏斗周边扩大　

开挖，用砂砾石夯实平整。　

（３）完成修补作业之后，在整个土坝上游水平　位置至１　涵管轴线上游５６　ｍ处铺筑２　ｍ厚的壤土　层。以后如果再有渗漏发生，可利用壤土自淤堵漏。　

方案二：土坝上游整体重铺土工膜方案　

将枢纽上游原复合土工膜水平防渗系统整体重　做。并在原来靠近库区公路位置未铺土工膜的区域　

补铺土工膜。使土坝上游土工膜水平防渗系统完全　

封闭。　重铺土工膜时应将库区内堆积的块石体清除，　

将泄冲闸上游右岸的细粒混凝土灌注干砌卵石和土　坝上游坝坡的浆砌块石拆除．平整库区坑洼不平处。　

清理完库区有可能对土工膜造成破坏的物体后，对　

库区已形成的渗漏通道进行封堵。之后在土坝上游　

区域平铺土工膜。自泄冲闸上游右岸连接墙沿坡上　至右岸台地。一直延伸到库区公路挡墙，并铺至挡墙　

顶部，在土坝位置，沿土坝坝坡铺至坝顶。　

土工膜铺设完成后在其上铺２　ｍ厚的保护壤　

土。然后恢复泄冲闸上游右岸的细粒混凝土灌注干　

砌卵石和土坝上游坝坡的浆砌块石。　

方案三：高压旋喷灌浆防渗方案　

由主河床主坝底部灌浆廊道开始，沿灌浆廊道、　

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