(四川省水利水電勘測設(shè)計研究院，成都，610072)

1 工程概況

Jatigede大壩工程是“一帶一路”沿線國家新建成的大型水利工程。本工程位于印度尼西亞西爪哇省的Cimanuk河上，距離Cirebon城75km。工程位于赤道附近，屬熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫26℃，年平均降雨量2880mm。每年分為雨季和旱季，旱季時段為5月至10月，其余月份為雨季。

Jatigede大壩工程控制流域面積1460km2，水庫總庫容10.6億m3，為多年調(diào)節(jié)水庫，死水位230.0m，正常水位260.0m。電站裝機容量110MW。工程開發(fā)任務(wù)為農(nóng)田灌溉，兼有防洪、城市供水、發(fā)電、旅游等綜合功能。本工程屬Ⅰ等大(1)型工程。樞紐主要建筑物包括：大壩、溢洪道、灌溉洞、引水發(fā)電系統(tǒng)等。粘土心墻堆石壩、溢洪道控制段地震設(shè)防烈度為Ⅸ度，其它建筑物的地震設(shè)防烈度為Ⅷ度。

2 壩體設(shè)計

本工程大壩壩型為粘土心墻堆石壩。壩頂高程265.0m，最大壩高110m，壩軸線長1668m。上游圍堰與大壩連為一體，為大壩的一部分。圍堰頂部高程204.0m，頂寬12.0m。上游壩坡在204.0m以上坡度為1∶2，以下坡度為1∶3。下游壩坡坡度為1∶1.9，設(shè)三級馬道，馬道寬均為6.0m，頂高程分別為235.0m、205.0m和175.0m。

壩體斷面分為6個區(qū)，從中部向上、下側(cè)均為(1)粘土心墻防滲區(qū)、(2A)、(2B)反濾料區(qū)、(3A)過渡料區(qū)、(3B)堆石區(qū)和(4)干砌石護面。

3 大壩基礎(chǔ)處理

主河床段(含最大壩高斷面)的壩基主要處理措施如下。

3.1 灌漿廊道

灌漿廊道布置在壩軸線，樁號范圍為：Sta0+811.65～Sta1+222.535，兩岸低矮壩段未設(shè)置灌漿廊道。在樁號Sta1+020～Sta1+170段，灌漿廊道高3.5m、寬4m，設(shè)置三排帷幕。廊道頂面與心墻建基面齊平，廊道上、下游設(shè)混凝土固結(jié)灌漿蓋板。心墻底部設(shè)置1m厚高塑性粘土。

3.2 固結(jié)灌漿

混凝土固結(jié)灌漿蓋板設(shè)置在灌漿廊道與兩側(cè)，上游側(cè)寬10m，下游側(cè)寬7m，分縫長度15m，板厚50cm，縫內(nèi)填橡膠板。蓋板下設(shè)置錨桿；錨桿直徑φ28，長7m，間排距3m，梅花形布置，上游側(cè)4排，下游側(cè)3排。固結(jié)灌漿孔間、排距3m，梅花形布置，帷幕上游側(cè)4排，下游側(cè)3排，孔深10m。

3.3 帷幕灌漿

有廊道壩段的帷幕灌漿在灌漿廊道內(nèi)進行。樁號Sta1+020～Sta1+170為主河床段，防滲帷幕三排，排距1.5m，孔距2m。中間排主帷幕深入基巖相對隔水層以下5m(透水率≤3Lu)，如相對隔水層太深，帷幕深度為相應(yīng)水頭的0.8倍。樁號Sta1+100最大壩高斷面，灌漿帷幕為懸掛式，最大深度為90m；上、下游排帷幕深度相同，為中間排防滲帷幕深度的0.7倍，最大深度60m。

3.4 斷層破碎帶處理

位于壩基的F1、F2斷層處理原則如下：

(1)在上游側(cè)進行固結(jié)灌漿，封閉所有可能集中滲漏通道;

(2)在滲流出口處布置2B反濾料，保護壩基;

(3)在大壩心墻料區(qū)域的斷層露頭用混凝土蓋板覆蓋。

圖1 最大壩高斷面壩體結(jié)構(gòu)(樁號Sta1+100、壩高110m)

4 監(jiān)測時段分區(qū)

大壩從壩體填筑開始至2018年5月，主要控制時間節(jié)點如下：2012年4月23日主河床壩體開始填筑，2014年8月2日壩體填筑結(jié)束，2015年8月31日導(dǎo)流洞下閘、水庫蓄水，2016年5月15日水庫蓄水至252.0m，2016年5月15日至2018年5月庫水位在243.0m～253.0m之間變動。

為了方便壩基孔隙水壓力分析，監(jiān)測分為三個時段：

(1)水庫蓄水前期：2012年4月-2015年8月30日；

(2)水庫蓄水期：2015年8月31日-2016年5月15日，庫水位從164.2m上升至252.0m；

(3)水庫運行期：2016年5月16日-2018年5月，庫水位在243.0m～253.0m之間變動。

5 大壩基礎(chǔ)滲壓計監(jiān)測分析

5.1 壩基滲透水壓力監(jiān)測儀器布置

大壩基礎(chǔ)滲壓通過埋設(shè)在壩基的孔隙水壓力計進行監(jiān)測。設(shè)置2個監(jiān)測斷面：樁號Sta1+100、壩高110m(FP1～FP12)和樁號Sta1+000、壩高75m(FP13～FP21)，共計21個點，監(jiān)測完好率100%。本文以最大壩高(壩高110m)斷面進行分析。大壩孔隙水壓力計FP1～FP12布置位置詳見圖2，各監(jiān)測點高程詳見表1。

圖2 基礎(chǔ)滲壓計位置詳圖(樁號Sta1+100、壩高110m)

FP1、FP2、FP3位于防滲帷幕前，距壩軸線6m。

FP4、FP5、FP6位于防滲帷幕后，距壩軸線6m。

FP7、FP8、FP9位于防滲帷幕后，距壩軸線25m。

FP10、FP11、FP12位于防滲帷幕后，距壩軸線62m。

大壩下游樁號Sta0+246.1設(shè)有量水堰，量水堰下設(shè)深入基巖1m的混凝土截水墻。截水墻下設(shè)固結(jié)灌漿，防止大壩滲漏水從基礎(chǔ)滲漏，影響大壩滲漏量監(jiān)測精度。量水堰為三角形，堰坎底高程為161.9m。

5.2 壩基滲透水壓力曲線

根據(jù)1#監(jiān)測斷面(主要監(jiān)測面，最大壩高斷面，樁號Sta1+100)“基礎(chǔ)滲壓計FP1～FP12”2012年4月-2018年5月監(jiān)測時段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)整理分析，降水量、壩體填筑、庫水位及壩基滲透水壓力時間曲線如圖3-圖6。

圖3 壩基孔隙水壓力(Sta1+100、高程153.0m)

圖4 壩基孔隙水壓力(Sta1+100、高程146.0m)

圖5 壩基孔隙水壓力(Sta1+100、高程139.0m)

圖6 壩基孔隙水壓力(Sta1+100、堆石區(qū))

表1大壩基礎(chǔ)孔隙水壓力匯總表 單位：m

5.3 壩基孔隙水壓力(FP1、FP2、FP3)分析

水庫蓄水前期，F(xiàn)P1最大值為181.3m，F(xiàn)P2最大值為182.9m，F(xiàn)P3最大值為180.9m。水庫運行期，F(xiàn)P1最大值為239.8m，F(xiàn)P2最大值為245.8m，F(xiàn)P3最大值為245.7m?？紫端畨毫ΡO(jiān)測值規(guī)律正常。

5.3.1 水庫蓄水前期

FP1、FP2、FP3監(jiān)測結(jié)果顯示：水庫蓄水前，共經(jīng)歷4個旱季3個雨季，壩基孔隙水壓力與時間關(guān)系曲線明顯有三個波峰四個波谷，波峰對應(yīng)雨季，波谷對應(yīng)旱季。大壩基礎(chǔ)帷幕上游側(cè)孔隙水壓力的波動周期與降雨變化規(guī)律一致，旱季與雨季孔隙水壓力比較：旱季孔隙水壓力較為穩(wěn)定，而且比雨季低；雨季則隨降雨條件波動?？紫端畨毫Φ牟▌优c壩體填筑高度無相關(guān)性。

5.3.2 水庫蓄水期

水庫蓄水期，隨著庫水位迅速上升，F(xiàn)P1、FP2、FP3的監(jiān)測值也迅速增加，兩者呈線性相關(guān)；監(jiān)測值與降雨量無相關(guān)性。

5.3.3 水庫運行期

水庫運行期，庫水位在243.0m～253.0m之間變動。FP1、FP2、FP3的監(jiān)測值與庫水位基本為一平行線，庫水位與監(jiān)測值兩者差值(水位-監(jiān)測值)絕大部分為7.5m～8.5m；庫水位上升，監(jiān)測值增大；庫水位下降，監(jiān)測值減少。

水庫運行期，大壩基礎(chǔ)帷幕上游側(cè)孔隙水壓力的波動周期與庫水位變化規(guī)律一致：庫水位上升，監(jiān)測值增大，庫水位下降，監(jiān)測值減少；孔隙水壓力與降雨無明顯相關(guān)性。

5.4 壩基孔隙水壓力(FP4、FP5、FP6)分析

水庫蓄水前，F(xiàn)P4最大值為167.8m，F(xiàn)P5最大值為165.6m，F(xiàn)P6最大值為170.3m，規(guī)律正常。運行期，F(xiàn)P4最大值為166.5m，F(xiàn)P5最大值為164.1m，F(xiàn)P6最大值為193.9m。運行期，F(xiàn)P6的監(jiān)測值遠大于下游量水堰水位，隨著時間增加，監(jiān)測值不斷增加，與下游其它監(jiān)測點的監(jiān)測值有較大差異，說明該監(jiān)測點可能存在異常，不宜采用。其它孔隙水壓力監(jiān)測數(shù)據(jù)正常。

FP4、FP5、FP6監(jiān)測結(jié)果顯示：

(1)水庫蓄水前，大壩基礎(chǔ)帷幕下游側(cè)孔隙水壓力的波動周期與降雨變化規(guī)律一致，旱季與雨季孔隙水壓力比較：旱季孔隙水壓力較為穩(wěn)定，而且比雨季低；雨季則隨降雨條件波動；孔隙水壓力的波動與壩體填筑高度無相關(guān)性；

(2)蓄水期，隨庫水位上升，F(xiàn)P4、FP5、FP6監(jiān)測值略有增加，監(jiān)測值與降雨量無相關(guān)性；

(3)運行期，隨時間的增加，F(xiàn)P4、FP5的監(jiān)測值平穩(wěn)且略有降低。說明大壩基礎(chǔ)帷幕下游側(cè)孔隙水壓力與降雨及庫水位變化基本不相關(guān)；基礎(chǔ)帷幕深度滿足基礎(chǔ)防滲邊界要求，帷幕防滲效果較好，且壩下游排水通暢。

5.5 壩基孔隙水壓力(FP7～FP12)分析

FP7、FP8、FP9和FP10、FP11、FP12監(jiān)測結(jié)果顯示：

(1)水庫蓄水前和蓄水期，心墻下游側(cè)和下游堆石區(qū)孔隙水壓力的波動周期與降雨變化規(guī)律一致，旱季與雨季孔隙水壓力比較：旱季孔隙水壓力較為穩(wěn)定，而且比雨季低；雨季則隨降雨條件波動;

(2)蓄水期，隨庫水位上升，F(xiàn)P7～FP12的監(jiān)測值略有增加，監(jiān)測值與降雨量無相關(guān)性；

(3)運行期，F(xiàn)P7～FP12的監(jiān)測值平穩(wěn)且略有降低。表明：大壩基礎(chǔ)帷幕下游側(cè)和下游堆石區(qū)孔隙水壓力與降雨量及庫水位變化基本不相關(guān)，孔隙水壓力隨庫水位升降無明顯相關(guān)性；說明下游壩基監(jiān)測范圍內(nèi)無集中滲流，且壩下游排水通暢。

5.6 壩基孔隙水壓力FP1、FP4、FP7和FP10分析

壩體填筑至壩頂后，不同典型時間點壩基孔隙水壓力FP1、FP4、FP7和FP10的曲線見圖7。

5.6.1 水庫蓄水前期

水庫蓄水前選取的典型時間為2014/7/11、2015/7/2。壩基孔隙水壓力心墻中部高、兩側(cè)低；受庫水位頂托，孔隙水壓力上游側(cè)高于下游側(cè)。

5.6.2 水庫蓄水期

水庫蓄水期選取的典型時間為2016/1/1、2016/4/1。隨著庫水位迅速上升，帷幕前的孔隙水壓力FP1的監(jiān)測值也迅速增加；帷幕后的點FP4、FP7、FP10基本不變，說明壩基帷幕防滲效果好，且壩下游排水通暢。

圖7 FP1、FP4、FP7和FP10不同典型時間點壩基孔隙水壓力曲線

5.6.3 水庫運行期

水庫運行期選取的典型時間為2016/5/30、2017/5/30、2017/9/30、2018/4/30。帷幕前的監(jiān)測點FP1，庫水位高時監(jiān)測值較大；庫水位低時監(jiān)測值較小(時間上略有延后)。帷幕后的點FP4、FP7、FP10，庫水位變動時，監(jiān)測值基本不變且很小，說明壩基帷幕防滲效果好，且壩下游排水通暢。

6 壩底面的滲透壓力強度系數(shù)

選取大壩蓄水兩年多最新的且壩基滲透已經(jīng)穩(wěn)定的時間點2018年5月1日，作為壩基滲透的典型剖面進行分析。FP1、FP4、FP7的埋設(shè)高程為153.0m，F(xiàn)P10的埋設(shè)高程為146.0m。本工程壩基設(shè)置三排帷幕灌漿，沒有設(shè)置排水孔。

圖8 2018年5月1日壩基滲壓曲線

從壩基滲壓曲線可以算出：

(1)壩底面上游處的揚壓力作用水頭

H1=庫水位-153.0=252.28-153.0=99.28m

(2)壩底面下游處的揚壓力作用水頭

H2=下游水位-153.0=HFP10-153.0=159.26-153.0=6.26m

(3)上下游水頭差

H=H1-H2=99.28-6.26=93.02m

(4)滲透壓力強度系數(shù)

α=(HFP4-HFP10)/H=(163.85-159.26)/93.02=4.59/93.02=0.05

本工程穩(wěn)定滲流期壩底面的滲透壓力強度系數(shù)α為0.05，遠小于規(guī)范的推薦值(根據(jù)《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》(SL 744-2016)及《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》(DL 5077-1997),實體重力壩壩基設(shè)置防滲帷幕及排水孔時，滲透壓力強度系數(shù)α=0.25)。說明帷幕防滲效果好，且壩下游排水通暢。

圖9 壩底面的滲透壓力強度系數(shù)

7 大壩基礎(chǔ)滲壓計監(jiān)測結(jié)論

7.1 帷幕前的點(FP1、FP2、FP3)監(jiān)測結(jié)論

水庫蓄水前期，大壩基礎(chǔ)帷幕上游側(cè)孔隙水壓力的波動周期與降雨變化規(guī)律一致，與壩體填筑高度無相關(guān)性；水庫蓄水期，孔隙水壓力隨庫水位上升而線性增大，與降雨量無相關(guān)性；水庫運行期，孔隙水壓力隨庫水位上升而增大，隨庫水位下降而降低，孔隙水壓力與降雨無明顯相關(guān)性。

說明基礎(chǔ)帷幕深度滿足基礎(chǔ)防滲邊界要求，防滲效果良好。

7.2 帷幕后的點(FP4、FP5、FP7～FP12)監(jiān)測結(jié)論

水庫蓄水前和蓄水期，心墻下游側(cè)和下游堆石區(qū)孔隙水壓力的波動周期與降雨變化規(guī)律一致，旱季孔隙水壓力較為穩(wěn)定，而且比雨季低，雨季則隨降雨條件波動；運行期，孔隙水壓力與降雨及庫水位變化無明顯相關(guān)性。

說明下游壩基監(jiān)測范圍內(nèi)無集中滲流，且壩下游排水通暢。

7.3 大壩基礎(chǔ)滲壓計監(jiān)測結(jié)論

本工程穩(wěn)定滲流期壩底面的滲透壓力強度系數(shù)α為0.05，遠小于規(guī)范的推薦值。說明河床壩段的壩體，壩基懸掛式防滲帷幕的深度和厚度滿足基礎(chǔ)防滲邊界要求，且防滲效果較好；下游壩基無集中滲流，且壩下游排水通暢。壩基監(jiān)測結(jié)果表明：懸掛式防滲帷幕的深度和厚度、壩下游排水體設(shè)計和施工質(zhì)量均達到且超過了設(shè)計的預(yù)期效果。

結(jié)合壩體心墻孔隙水壓力、變形、土應(yīng)力和滲流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)，表明壩體設(shè)計是安全、經(jīng)濟合理和技術(shù)先進的，且壩體填筑質(zhì)量良好，壩體運行狀態(tài)優(yōu)。