好漢泊水庫(kù)滲漏原因分析及對(duì)策

周安增，李 麗

（1.黑龍江省水利廳，哈爾濱 150001;2.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080）

1 問(wèn)題的提出

好漢泊水庫(kù)位于尚志市亞布力鎮(zhèn)西南25 km處，原為第三屆亞冬會(huì)的水源工程。為了滿足2009年2月第24屆世界大學(xué)生冬季運(yùn)動(dòng)會(huì)人工造雪及生活等用水的需求，該水庫(kù)必須增容擴(kuò)建，才能滿足大冬會(huì)的需求。增容擴(kuò)建工程主要部位是將好漢泊水庫(kù)自壩后坡加高培厚以增大庫(kù)容，原壩頂高程386.10 m加高到398.20 m，防浪墻頂高程為399.20 m，加高后最大壩高為25.7 m，用復(fù)合土工膜防滲心墻風(fēng)化砂均質(zhì)壩。溢洪道為右岸無(wú)閘側(cè)槽式。輸水洞布置在右岸側(cè)槽式溢洪道之下，并與之立體交叉。

工程建成后于2008年10月～2009年1月為第24屆世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)提供生活及造雪用水80萬(wàn)m3，為第24屆大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)的成功召開提供了保證。

雖然任務(wù)完成了，但在工程運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)壩基和右壩肩局部地段有滲漏現(xiàn)象，特別是2009年7月，當(dāng)水位升至390.50 m時(shí)，發(fā)現(xiàn)在390.00 m高程離溢洪道左邊墻側(cè)約5 m處嚴(yán)重漏水。形勢(shì)十分緊張，我們立即采取排沙管放水，以減少水壓，當(dāng)水位下降到390.00 m時(shí)滲漏停止。由于滲漏存在，致使該工程至今不能驗(yàn)收。

2 地質(zhì)情況

好漢泊水庫(kù)樞紐區(qū)河谷呈不對(duì)稱U字型，左岸坡緩20°左右，右岸坡陡40°左右。壩基左段為剝蝕堆積臺(tái)地，地面高程375.00 mm，傾向河床，寬度110 m;右段為堆積河漫灘，地面高程374.00 m左右，寬度40 m左右。

巖性為花崗巖，粗粒結(jié)構(gòu)，巖石風(fēng)化劇烈，左壩肩全風(fēng)化帶厚度可達(dá)2.50 m以上，右壩肩2.80 m，壩基全風(fēng)化帶厚度最深5.90 m。

壩址區(qū)節(jié)理發(fā)育，據(jù)統(tǒng)計(jì)，主要有4組，以SW-NE向?yàn)橹?，走?75°～330°，傾角71°～90°，節(jié)理張開，最大達(dá)4 mm，內(nèi)充風(fēng)化泥沙。由工程壩基滲透剖面圖看出，壩基約18～25、左岸約21 m、右岸約15 m深度內(nèi)透水性為強(qiáng)透水或弱透水，右岸的透水性大于左岸。

3 防滲設(shè)計(jì)及施工

基礎(chǔ)防滲設(shè)計(jì)及施工包括：

3.1 允許水庫(kù)滲漏損失量選擇

本次擴(kuò)建滲漏損失量是根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告和原好漢泊水庫(kù)的滲漏量觀測(cè)資料，以及1994年好漢泊水庫(kù)建設(shè)過(guò)程中右壩肩進(jìn)行灌漿處理的實(shí)際注灰量情況，綜合分析后確定的，即在本次興利調(diào)節(jié)計(jì)算中允許水庫(kù)有一定的滲漏，約為滲漏損失9 mm/d。

3.2 基礎(chǔ)防滲設(shè)計(jì)

根據(jù)壩基滲透剖面圖，結(jié)合工期等因素確定除兩壩肩外，壩基處理采用塑性混凝土防滲墻。左壩肩由于滲透系數(shù)較小，不進(jìn)行處理，將錨固土工膜的混凝土槽直接設(shè)置于全風(fēng)化下限的花崗巖層上;而右壩肩因節(jié)理發(fā)育滲透系數(shù)較大，采用帷幕灌漿處理。因在右岸布置有連接好漢泊與靈芝湖水庫(kù)的輸水隧洞，因此右壩端的灌漿深度以綜合考慮379.00～381.00 m高程間的嚴(yán)重漏水段和輸水隧洞襯砌頂部一定安全高度確定，具體為377.00 m，再根據(jù)1#塑性混凝土防滲墻實(shí)際處理深度作為灌漿帷幕左端的處理深度，其間連線作為帷幕灌漿的底緣界限，引帷幕灌漿屬于懸掛式帷幕。

3.3 灌漿施工

由于2007年4月21日和4月24日右岸山體先后兩次發(fā)生滑坡，為了保證施工人員安全，決定先行填筑土壩，而后土壩頂部進(jìn)行造孔灌漿。另外在清理右壩肩以備澆注混凝土灌漿蓋板時(shí)發(fā)現(xiàn)右岸巖石節(jié)理極為發(fā)育，而且節(jié)理寬度遠(yuǎn)不只4 mm，有的竟達(dá)到6～8 m，且節(jié)理走向基本是順河向，傾角陡峻接近90°，為了保證灌漿效果，在后來(lái)提出的帷幕灌漿布置圖時(shí)將原設(shè)計(jì)孔距1.5 m的單排灌漿改為孔距為2.0 m，排距為0.9 m的雙排灌漿。設(shè)計(jì)灌漿進(jìn)尺量為：壩體進(jìn)尺410 m，混凝土灌漿蓋板60 m，灌漿進(jìn)尺760 m，成果見表1。

表1 好漢泊水庫(kù)右壩肩灌漿帷幕成果表

由表1可見好漢泊水庫(kù)右壩肩實(shí)際總灌漿長(zhǎng)度728.42 m，平均注灰量為253.38 kg/m，可見右壩肩節(jié)理裂隙的發(fā)育程度，由于在雙排灌漿的施工程序中是先下游排后上游排，本工程施灌結(jié)果下游排平均注灰量為319.73 kg/m，上游排平均注灰量為188.62 kg/m，為下游排注灰量的58.9%，相應(yīng)的透水率上游排較下游排為小，是符合規(guī)律的，而且采用雙排灌漿布置形式是符合本工程的地質(zhì)條件;但是也正因?yàn)楸竟こ坦?jié)理發(fā)育，節(jié)理走向基本是順河向且為陡傾角，漿液順河向擴(kuò)散要優(yōu)于橫向擴(kuò)散。

4 滲漏情況

2007年6月16日當(dāng)水庫(kù)水位升至為383.58 m時(shí)，壩下DN800輸水管線的下游側(cè)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)低洼處地面有滲水流出，隨著水庫(kù)水位的升高，另在消力池右側(cè)邊墻分縫處比邊墻頂部高程372.5 m低1 m（高程約371.5 m）處有一股水流射出。估計(jì)每天約滲漏200 m3。

7月6日建管局組織人員對(duì)閘閥井西南排水井中用于排除絕大部分壩下滲水的DN300排水管的排水量進(jìn)行了測(cè)定，滿水桶的水重為20.2 kg，接滿一桶滲水需時(shí)13 s，則日滲水量為134.25 m3/d，設(shè)計(jì)人員經(jīng)計(jì)算認(rèn)為在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。

8月25日庫(kù)水位達(dá)到387.55 m，庫(kù)區(qū)水面面積14.45萬(wàn)m2。由于庫(kù)水位升高，壩下滲流量加大。查看后發(fā)現(xiàn)滲水主要匯集于3處，一處是閘閥井西南角的排水井，對(duì)此處水流進(jìn)行了測(cè)定。接滿一桶需時(shí)6 s、經(jīng)計(jì)算此排水井日匯集滲水總量為340.75 m3/d。日滲漏損失深度為2.36 mm。

第二處為自閘閥井南側(cè)的滲水與DN800輸水管南側(cè)東段的滲水經(jīng)海漫段左岸排入海漫段，目測(cè)看此段滲水略小于排水井中的兩股水流。

第三處為花窖南側(cè)的滲水，此滲水匯集后，直接排入玉足湖下游河道，此股水流在這三股水流中較小。假定三股水流的量均與排水井的滲水量相同，則總滲漏深度為2.36×3=7.08 mm，仍然小于調(diào)節(jié)計(jì)算中采用的9 mm。由此8月25日三股水流的總水量約為7.08×144 500/1 000=1 023.1 m3/d。實(shí)際滲漏水量可能比此數(shù)值大一些，因?yàn)榱懔繚B漏水流末計(jì)在內(nèi)。

8月26日建管局對(duì)滲漏水量進(jìn)行了全面測(cè)試，將各股滲漏水流集中到一處，采用一較大油桶進(jìn)行量測(cè)。油桶內(nèi)徑0.58 m，內(nèi)高0.555 m，充滿1桶滲水需時(shí)10.13 s，計(jì)算得：86 400/10.13×0.292×3.1415×0.555=1 250.7 m3/d。當(dāng)日庫(kù)水位387.58 m，庫(kù)區(qū)水面面積為14.4854萬(wàn)m2，則滲漏損失深度為：

1 250 /14.4854 =8.63 mm＜9 mm

雖然將可以集中的滲漏水流全部匯集到一起進(jìn)入進(jìn)行測(cè)定，但是有些較深層的滲水及測(cè)量誤差等，上述數(shù)值可能偏小，但估計(jì)設(shè)計(jì)中采取的9 mm滲漏損失深度是可以的（日滲漏損失水量為0.009×14 4854=1 303.7 m3/d。

特別是2009年7月，當(dāng)水位升至390.50 m時(shí)，發(fā)現(xiàn)在390.00 m高程離溢洪道左邊墻側(cè)約5 m處嚴(yán)重漏水。隨著水位的提高滲漏量急劇加大，立即采取下泄放水措施，當(dāng)水位下降到390.00 m時(shí)滲漏停止。

5 滲漏分析

2007年7月6日以前，庫(kù)水位384.00 mm及以下時(shí)，壩下排滲溝內(nèi)下游測(cè)的排水篦子（約0～012樁號(hào)處）以西排滲溝的上游測(cè)壁末見滲水流出，后隨著庫(kù)水位的升高，方見到排水篦子以西的滲溝上游測(cè)壁有滲水流出，到8月25日時(shí)，已發(fā)展到樁號(hào)約0+067左右。

經(jīng)觀察滲水流出點(diǎn)主要位于閘閥井周圍，一處是閘閥井西北角外墻壁，有滲水直接沿墻壁2～3處向上涌出，經(jīng)壩下排滲溝排入排水井后匯入消力池中;再一處距閘閥井南側(cè)墻下游約5～6 m處見滲水流出，分析這是滲水沿閘閥井東墻外回填的碎石土的空隙流出，因該側(cè)回填較高，滲水沿碎石的空隙流過(guò)在表層見不到而已;另外在消力池右側(cè)邊墻分縫處距消力池邊墻頂1 m（高程約371.5 m）處有一股水流自分縫處射出。經(jīng)分析，隧洞軸線與灌漿帷幕線在樁號(hào)0+011.87相交，洞底高程為373.10 m，洞頂高程為374.90 m，而該處的實(shí)際帷幕灌漿底邊界為377.95～377.55 m。由表1可見，此高程位于YB5孔的19.2～24.2 m孔段，此段透水率為L(zhǎng)u=9.4，只相當(dāng)于10-4cm/s，近于中等透水。在庫(kù)水位384.00 mm以下時(shí)，這是壩下滲水主要流出點(diǎn)，也是在8月25日觀測(cè)到的三股流的主要部分。

排滲溝下游側(cè)的排水篦子西側(cè)，即約0+012-0+067段的滲水，經(jīng)分析該滲水是在較高水頭的作用下繞過(guò)塑性混凝土防滲墻底部而滲出，其中在DN800輸水管理的下游側(cè)樁號(hào)約0+067處有一較大的滲水點(diǎn)，此處位于混凝土防滲墻8#槽板段（0+066.8-0+073.4）下游側(cè)約80 m。施工塑性混凝土防滲墻時(shí)，墻底部均座落于強(qiáng)風(fēng)化層的上限（抓斗抓不動(dòng)為止），但在2006年10月18日晚8#槽板段造槽施工中，由于上部風(fēng)化砂層較厚，地下水位幾乎近地面，在抓槽中出現(xiàn)了嚴(yán)重塌槽現(xiàn)象，為防止重達(dá)60余噸的施工抓斗落入塌坑中發(fā)生嚴(yán)重事故，并為搶回工期（因?yàn)楸扔?jì)劃工期晚開工2.5個(gè)月），該槽板段提前結(jié)束，該槽段右端比7#槽板段的左端槽底要高出0.95 m，左端比9#槽板段的右端底要高出0.67 m，由于塌槽的影響，造成8#塑性混凝土防滲墻的底部坐落在擾動(dòng)的風(fēng)化砂層上，該層在較高水頭作用下成為一滲透通道。

花窖南側(cè)的滲水紅分析主要也是經(jīng)防滲墻詢問(wèn)繞過(guò)而滲出。

上述分析經(jīng)黑龍江省水利工程質(zhì)量檢測(cè)中心站使用DB-3型堤壩管涌滲漏探測(cè)儀的探測(cè)結(jié)果所驗(yàn)證，其中右岸邊及輸水洞進(jìn)口閘門前測(cè)定的測(cè)量值20-100和100等即為上述分析的洞周圍與底部末進(jìn)行帷幕灌漿所致;正對(duì)防浪墻右端起第四個(gè)燈柱、離壩坡水邊線19 m處，測(cè)量值在20～30即為上述樁號(hào)0～067處附近防滲墻基礎(chǔ)下的滲透通道。

經(jīng)鉆探資料分析表明，右側(cè)山體在398.14～393.14和393.14～388.14兩段巖石節(jié)理裂細(xì)較為發(fā)育，相應(yīng)右側(cè)一定范圍內(nèi)未灌漿的巖石結(jié)理裂細(xì)也較為發(fā)育，當(dāng)水位降至391.08時(shí)滲漏停止說(shuō)明主要繞滲部位在390.00出水點(diǎn)之上，當(dāng)水庫(kù)水位升高后，滲水主要在上述高程及水平向范圍內(nèi)的節(jié)理裂細(xì)繞過(guò)，經(jīng)溢洪道陡坡段基礎(chǔ)下的節(jié)理裂細(xì)后在390出水點(diǎn)逸出。因此390.00高程滲漏為右壩肩沿巖石裂細(xì)繞壩滲漏。

6 對(duì)策及處理措施

經(jīng)過(guò)上述滲漏分析，永久處理措施分為兩部分。一部分在原右岸390.00高程滲漏處理，另一是壩下滲漏處理。

390.00 高程處滲漏處理主要是采用灌漿方案：①灌漿范圍要向右岸延伸，加長(zhǎng)滲徑;②灌漿材料要有所研究;③灌漿方案及鉆孔布局上要經(jīng)細(xì)致的推敲。本次灌漿是在水庫(kù)蓄水后進(jìn)行，巖石裂細(xì)有一定的壓力水頭，部分地方又是二次重復(fù)灌漿，距輸水洞較近，因此，對(duì)鉆孔、裂細(xì)沖洗、灌漿方法、壓力控制、材料選擇、漿溢的變換和質(zhì)量檢測(cè)都有一定的難度，因此必須選擇有一定經(jīng)驗(yàn)和具有先進(jìn)設(shè)備的施工隊(duì)務(wù)來(lái)承擔(dān)本次滲漏灌漿任務(wù)。第二部分8#槽板段，因?yàn)樵谒苄位炷练罎B墻頂部埋設(shè)土工膜用于壩體防滲，此段無(wú)灌漿蓋板，并由于土工膜的存在而元法施鉆，為此可于明年開化以前在適當(dāng)冰面部位上拋土（黏土），即做凍土鋪蓋，開化后黏土落到庫(kù)底，部分黏土顆粒將被滲透水流帶入到風(fēng)化砂層的空隙中造成淤堵塞而減少滲流。下游加強(qiáng)壩腳反濾排水措施。

[1]曲洪雷，蘭朝臣，趙士成.西泉眼水庫(kù)滲漏原因分析及防滲措施研究[J]. 黑龍江水利科技，2007，35（6）：45.