新疆下坂地水利樞紐壩基 廊道滲水技術(shù)處理

馬曉磊 李 磊

（新疆下坂地水利樞紐工程建設(shè)管理局，新疆喀什 844000）

1 工程概況

下坂地水利樞紐工程位于新疆喀什地區(qū)塔什庫爾干塔吉克自治縣境內(nèi)的塔什庫爾干河中下游班迪鄉(xiāng)附近，是塔里木河流域近期綜合治理規(guī)劃中唯一的山區(qū)水利樞紐工程。

該工程以生態(tài)補(bǔ)水和春旱供水為主，結(jié)合發(fā)電的Ⅱ等大(2)型工程。水庫正常蓄水位2960m，總庫容8.67億m3，調(diào)節(jié)庫容6.93億m3，電站總裝機(jī)容量150MW，由攔河壩、導(dǎo)流泄洪洞、發(fā)電洞和電站廠房等建筑物組成。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2009年下坂地水利樞紐工程初期蓄水水位在2915m高程，水庫初期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)壩基廊道0+384.00處變形縫變形，5個(gè)月后發(fā)現(xiàn)該處變形縫開裂，并出現(xiàn)滲水情況；2011年8月庫水位在2918.4m，發(fā)現(xiàn)0+384.00處變形縫開裂有進(jìn)一步增大的趨勢(shì)，0+375.5～0+384.00段廊道出現(xiàn)沉降變形，在該段上下游側(cè)墻出現(xiàn)斜向裂縫。為保證水庫蓄水及水庫的安全，采取帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理。

2.1 壩址區(qū)地質(zhì)概況

壩址區(qū)為近東西走向的“U”型河谷，谷寬200.0～310.0m，兩岸山峰3400～4300m左右，巖質(zhì)岸坡陡峭，坡度45°～80°；河床高程2900.00 m。壩址區(qū)為單斜構(gòu)造的近橫向河谷，巖性為元古界變質(zhì)巖（角閃黑云二長片麻巖），片麻理傾向上游，傾角60°～70°，中厚層狀至厚層狀；巖體物理風(fēng)化劇烈，卸荷裂隙發(fā)育，坡面巖體較為破碎。

河床覆蓋層最深達(dá)150余米，物質(zhì)組成及地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，既有兩岸坡積物，也有河床沖積沉積物，還有冰磧物和堰塞湖期沉積下來的湖積相軟粘土或淤泥質(zhì)粘土，巖性成分雜亂，粒徑大小懸殊，均一性差，最大粒徑達(dá)10.0m以上。

壩址兩岸基巖淺部地下水受深部基巖裂縫水及河床第四季孔隙潛水的雙向補(bǔ)給，形成了河谷兩岸基巖地下水凹槽。左岸地下水位在2889.90～2890.00m之間，右岸在2889.90～2893.40m之間，均低于河床水位。

2.2 滲水區(qū)地質(zhì)原因分析

防滲邊界按壓水試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)可能與本工程實(shí)際有一定出入，造成垂直鉆孔帷幕灌漿對(duì)斷層和陡傾角裂縫可能封堵不嚴(yán)。據(jù)地質(zhì)分析，2900～2936m高程區(qū)為基巖地下水凹槽區(qū)，右岸防滲帷幕底線邊界深度不夠，可能存在繞滲缺口，導(dǎo)致繞壩滲漏。右岸瀝青心墻混凝土蓋板與陡立岸坡剛性相連，防滲墻體向下游和垂直沉降產(chǎn)生的合成位移（張拉）導(dǎo)致蓋板與基巖岸坡“脫離張開”產(chǎn)生了滲水通道。

3 滲水發(fā)生后的應(yīng)對(duì)措施

2009年初期蓄水水位在2915m，隨著蓄水位上升，發(fā)現(xiàn)壩基廊道0+384.00變形縫不斷開裂，并出現(xiàn)滲水（滴水）情況。2011年8月，蓄水水位2918.4m水位時(shí)發(fā)現(xiàn)0+384.00處變形縫開裂由進(jìn)一步增大的趨勢(shì)，0+375.5～0+384.00段廊道出現(xiàn)沉降變形，在該段上下游側(cè)墻出現(xiàn)斜向裂縫，隨機(jī)對(duì)變形縫及廊道裂縫進(jìn)行了觀測。2011年9月，庫水位2936.4m時(shí)，廊道0+384.00處變形縫漏水量增大，開始對(duì)滲流量定期進(jìn)行觀測。

4 滲水處理的必要性

根據(jù)大壩三維滲流分析在水位2936～2940m 高程時(shí)，0+384斷面大壩防滲體下游浸潤線高程在2900～2905m高程之間，目前廊道上游浸潤線高程不詳，從目前廊道漏水情況看，漏水集中點(diǎn)在廊道底板以上3m左右，廊道頂部有滴水現(xiàn)象，該處廊道底板高程在2902m以上，根據(jù)觀測資料，庫水位2936m高程時(shí)，發(fā)現(xiàn)2896高程交通洞下游有兩處頂拱澆筑尾管漏水，且水量較大，因此防滲體滲漏流應(yīng)在設(shè)計(jì)條件的臨界狀態(tài)，而且可能高于設(shè)計(jì)浸潤線，說明防滲系統(tǒng)存在缺陷，通過上述滲水原因分析，防滲系統(tǒng)存在缺陷來自右岸基巖帷幕，因此必須采取帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理。

5 技術(shù)處理方案

本次處理主要進(jìn)行檢查灌漿孔和帷幕灌漿孔兩部分，工程處理方案原則上是上堵下排，有針對(duì)性采取措施。根據(jù)壩基廊道滲漏原因分析，考慮到未來大壩進(jìn)一步抬高蓄水位時(shí)壩基滲漏安全性的影響，以及本年度春灌庫水位下降時(shí)的有利時(shí)機(jī)，對(duì)壩基右岸滲漏部位及時(shí)采取處理措施。以基巖補(bǔ)強(qiáng)灌漿為主，灌漿工藝和方式根據(jù)基巖裂縫和斷層產(chǎn)狀合理安排。對(duì)右岸廊道漸變段（巖體與壩基交界）的上陡坡段采取補(bǔ)強(qiáng)和補(bǔ)充防滲措施，

5.1 檢查灌漿孔[1]

檢查灌漿孔為斜孔，沿帷幕線布設(shè)，鉆孔最大頂角19°，鉆孔傾向?yàn)檠蒯∧痪€發(fā)明好像。共10個(gè)，1#、2#、3#必須采取巖芯，芯樣獲得率不低于85%，檢查灌漿孔布置在2966.00 m高程交通兼灌漿平洞內(nèi)，沿帷幕軸線布置，以灌漿平洞樁號(hào)YD0+000.00為起點(diǎn)向洞內(nèi)延伸，初步擬定檢查長度為30m,具體的檢查孔數(shù)量根據(jù)檢查情況結(jié)果確定。每一檢查孔的全孔壓水實(shí)驗(yàn)結(jié)束后按照基巖帷幕灌漿的要求進(jìn)行灌漿。

壓水采用分段卡塞進(jìn)行壓水，壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法進(jìn)行壓水，簡易壓水試驗(yàn)方法為，壓力為灌漿壓力的80%，該值大于1.0MPa時(shí)，采用1.0MPa，壓水20min，每5min測讀1次流量，取最后的流量值作為計(jì)算流量，其成果以透水率表示。

壓水試驗(yàn)成果計(jì)算：q =Q/PL

式中：q —透水率，Lu；Q —壓入流量，L/min；

P —表壓力，MPa；L —試段長度，m。

檢查灌漿孔的關(guān)鍵是：鉆孔、壓水；質(zhì)量控制點(diǎn)是：鉆孔孔深、孔斜、壓水壓力和結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)；特殊過程是：鉆孔孔斜。

5.2 帷幕灌漿孔[1]

帷幕灌漿段擬布置樁號(hào)YD0+000.00（壩0+406.00）～YD0+030.00之間。帷幕灌漿孔的布置根據(jù)檢查灌漿孔的檢查結(jié)果確定，帷幕灌漿孔布設(shè)于兩檢查灌漿孔之間，灌漿時(shí)按分序加密的原則采用自上而下的方式進(jìn)行帷幕灌漿。設(shè)計(jì)擬定的帷幕灌漿孔底高程為2860m,具體的孔底高程應(yīng)根據(jù)檢查灌漿孔的壓水實(shí)驗(yàn)成果確定。帷幕灌漿孔及灌漿孔的灌漿壓力、段長、水灰比等灌漿參數(shù)可采用該處原帷幕灌漿時(shí)采用的參數(shù)，可根據(jù)實(shí)際具體情況調(diào)整灌漿參數(shù)，如采取提高灌漿壓力等措施。

帷幕灌漿孔為斜孔，分III序，單排孔，自上而下孔口封閉法灌漿或卡塞灌漿，灌漿灌注純水泥漿，漿液水灰比采用5：1、3：1：、1：1、0.8：1、0.5：1共5個(gè)比級(jí)進(jìn)行灌注。I、II虛孔開灌水灰比為5：1.灌漿壓力設(shè)置為0.5～3.0MPa。

灌漿采用傳統(tǒng)的“小口徑、孔口封閉、孔內(nèi)循環(huán)自上而下”分段灌注不待凝的施工方法。先施工I序孔，再施工II序孔，最后施工III序孔。同次序灌漿孔可同時(shí)施工，下一次序孔與上次序孔之間，在鉆孔灌漿的間隔高差大于15m后下一次序孔方可開始鉆孔。

帷幕灌漿的關(guān)鍵是：鉆孔、灌漿。質(zhì)量控制點(diǎn)是：鉆孔孔深、孔斜、漿液質(zhì)量、灌漿壓力和結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。特殊過程是：鉆孔孔斜。

灌漿鉆孔設(shè)備主要考慮選用回轉(zhuǎn)式XY-2型地質(zhì)鉆機(jī)，該機(jī)具有重量輕，體積小，搬遷靈活，適用地層廣，鉆桿加卸方便并能保證鉆孔成孔率、偏斜度等優(yōu)點(diǎn)。

鉆孔方法及要求：

孔徑：開孔孔徑（第一段）不小于￠91mm用于鑲筑孔口孔管，終孔孔徑不小于￠60mm.

孔位：孔位偏差不得大于10cm,開鉆前采用水平尺將鉆機(jī)找平墊穩(wěn)，并用地錨將鉆機(jī)固定。

孔深：30～120m,視具體情況而定。

孔斜：鉆進(jìn)過程中將采用多種措施控制孔斜，尤其是控制好上部20m范圍內(nèi)的偏斜和方位角。為使每個(gè)灌漿空滿足設(shè)計(jì)孔斜要求，每個(gè)孔終孔后均應(yīng)做斜側(cè)工作，測斜可考慮用測斜儀進(jìn)行測量。其孔底偏差值不得大于規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值。孔口管鑲筑可按排序孔一次性施工完畢，不限鄰孔之差限制。

鉆孔孔深、孔斜是關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)，鉆孔前應(yīng)先將鉆機(jī)假設(shè)平穩(wěn)，用水平尺或角度尺檢查，校隊(duì)，達(dá)到要求后方可開鉆。在鉆進(jìn)過程中，要經(jīng)常檢測鉆機(jī)穩(wěn)定情況和立軸角度等，確?？紫虻臏?zhǔn)確性。

壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法進(jìn)行壓水，簡易壓水試驗(yàn)方法為，壓力為灌漿壓力的80%，該值大于1.0MPa時(shí)，采用1.0MPa，壓水20min，每5min測讀1次流量，取最后的流量值作為計(jì)算流量，其成果以透水率表示。

壓水試驗(yàn)成果計(jì)算：q = Q/PL

式中：q —透水率，Lu；Q —壓入流量，L/min；

P —表壓力，MPa；L—試段長度，m。

灌漿用水泥漿標(biāo)號(hào)不得低于42.5級(jí)。灌注用槳采用高速泥漿攪拌機(jī)，通過泥漿泵送至各灌漿點(diǎn)。灌漿漿液水灰比采用5個(gè)比級(jí)：5：1、3：1：、1：1、0.8：1、0.5：1，I、II序孔的開灌水灰比為3：1，III序孔開灌水灰比為0.8：1，灌漿漿液濃度遵循由稀到濃的原則逐級(jí)改變。每個(gè)灌漿孔全孔灌漿結(jié)束后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格的灌漿孔進(jìn)行封孔。灌漿孔封孔采用“全孔一次性灌漿封孔法”。封孔灌漿時(shí)間不少于1h，封孔灌漿壓力采用灌漿孔的最大灌漿壓力。

封孔必須采用新鮮的普通水泥漿液，水灰比采用0.5：1的濃漿。已封孔的灌漿孔，待孔內(nèi)水泥漿液凝固后，應(yīng)清除孔內(nèi)污水、浮漿，若灌漿孔上部空余孔段大于3m時(shí)，采用“機(jī)械壓漿封孔法”進(jìn)行封閉；小于3m時(shí)可使用水泥砂漿封填密實(shí)。灌漿工作必須連續(xù)進(jìn)行。

6 后期處理及建議

下坂地水利樞紐目前已蓄水3年時(shí)間，隨著蓄水位的上升，廊道基礎(chǔ)壩體變形縫產(chǎn)生裂縫，對(duì)廊道基礎(chǔ)壩體帶來不可避免的破壞，嚴(yán)重威脅廊道結(jié)構(gòu)安全及樞紐大壩安全。為有效利用水資源，保證水庫蓄水安全和運(yùn)行安全，在大壩沉降變形基本結(jié)束前，可采用適時(shí)對(duì)該部位一定長度范圍內(nèi)采取加套混凝土和重新設(shè)置有效變形縫間止水。視具體情況采取導(dǎo)引滲漏水量措施，對(duì)廊道內(nèi)各滲水點(diǎn)可采取聚氨酯等防滲堵漏材料加以處理。

[1] 水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范.(DL/T 5148-2001)附錄A,45-48