西藏旁多水利枢纽坝基深厚覆盖层防渗分析论证

史光宇，刘牧冲，刘清利，匡启兵

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

1 工程概述

旁多水利枢纽工程坝址位于西藏自治区林周县旁多乡下游1.5 km，扼拉萨河干流-热振藏布和乌鲁龙曲、扒曲两条支流的汇合口。枢纽距下游拉萨市直线距离63 km。

旁多水利枢纽工程是一座以灌溉、发电为主，兼有下游防洪和城市供水等综合利用的大型水利枢纽，枢纽由碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝、泄洪洞、泄洪兼导流洞、灌溉输水洞及引水发电系统组成。水库总库容12.30×108m3，电站装机容量160 MW，灌溉面积4.819万hm2，工程总投资45.69亿元，计划工期69个月。

2 坝基工程地质和水文地质条件

旁多工程坝址区属高山地形，谷底高程4027～4034 m。两岸山顶高程5300 m左右。河谷呈不对称“U”字型。河床靠近右岸，右岸漫滩、阶地发育不完整。左岸漫滩发育，三级阶地明显。

坝址区出露的地层主要为白垩系上统林子宗火山岩组的熔结凝灰岩、闪长玢岩及燕山晚期花岗岩，第四系松散堆积层。坝基处覆盖层深厚，最深达150 m，主要由混合土碎（块）石、漂石、卵石混合土、冰水积卵石混合土组成，级配不均一，颗粒组成差异性较大。 其中漂石、卵石混合土层渗透系数为 4.6×10-1～5.3×10-1cm/s；冰水积卵石混合土层渗透系数为2.1×10-2cm/s。

3 坝基防渗形式的拟定

适用于坝基覆盖层的防渗措施主要有上游水平铺盖和垂直防渗。考虑到旁多水利枢纽为西藏地区大（1）型重点工程，地处高海拔地区，下游为西藏自治区首府拉萨市，坝基覆盖层最深达150 m，覆盖层水平层次非常显著且透水性较强等因素，坝基覆盖层宜采用比较可靠的垂直防渗措施。

1）方案一：灌浆帷幕全封闭方案。

2）方案二：混凝土防渗墙全封闭方案。

3）方案三：120 m深混凝土防渗墙下接3排帷幕灌浆方案。

4）方案四：120 m悬挂式混凝土防渗墙方案。

4 坝基防渗形式比选分析

4.1 防渗可靠性方面

混凝土防渗墙具有如下特点：①渗透稳定性好、渗漏量小；②墙体槽孔连接可靠；③有相对成熟的防渗墙检验方法，如孔型检测仪、钻孔取芯、混凝土强度试验、压水试验和弹性波CT测试等；④对覆盖层地层颗粒组成要求条件较宽；⑤槽孔接头是防渗墙关键部位，通过特殊的施工工艺（如接头拔管）可以很好保证；⑥随着施工设备和施工方法的改进，混凝土防渗墙的成墙深度在不断的加大。

灌浆帷幕防渗处理的特点如下：①覆盖层中的砾石层一般需采用粘土水泥浆灌浆，由于冰水积卵石混合土（）灌性较差，帷幕质量不易保证，若采用化学灌浆，由于防渗面积大，工程投资较大，同时化学灌浆存在环境污染问题；②砾石层的帷幕灌浆需要大量的粘土，而工程所在地区满足灌浆要求的粘土资源匮乏，且耕地资源宝贵；③灌浆帷幕的允许渗透坡降一般为3～6，对于深厚覆盖层上的高坝，帷幕厚度大，灌浆孔排数多，灌浆量大，施工工期长；④灌浆部位较深，帷幕底部孔斜难以控制，易形成分叉；⑤对于深灌浆帷幕，无可靠的检查手段；⑥防渗效果总体上不如混凝土防渗墙优越。

混凝土防渗墙与帷幕结合的防渗方式具有如下特点：①混凝土防渗墙与帷幕结合可避开深防渗墙造孔施工技术上难度大的问题；②解决了基础上部帷幕排数多、施工工期长和投资高的缺点；③基础上部是整个基础防渗的关键部位，混凝土防渗墙与帷幕的结合可保证整个基础防渗的可靠性；④混凝土防渗墙与帷幕灌浆在深度上合理的结合，可以降低工程投资；⑤整体防渗效果受地层可灌性影响。

从各防渗措施特点来看，方案二的防渗可靠性要好于其它方案，但随着深度的增加，混凝土防渗墙的施工难度较大，造价略高。方案三弥补了方案四防渗效果差的不足，既增加防渗系统的可靠性，又同时降低了防渗墙深度。根据本工程地质情况，冰水积卵石混合土（）可灌性较差，帷幕质量不易保证，从防渗可靠性上看，方案二最优。

4.2 施工技术条件方面

我国在深厚覆盖层防渗处理具有相对丰富的施工和运行经验，主要采用混凝土防渗墙、帷幕灌浆及墙幕结合的工程技术措施。随着施工设备的发展和施工方法的改进，国内混凝土防渗墙的成墙深度不断加深，从技术上看，深120～150 m混凝土防渗墙和深150 m的帷幕灌浆在施工技术上均是可行的。

4个防渗方案从施工角度看，方案一施工技术较为成熟，但工程量大，施工工期长，投资高，经济性差；方案二墙体深度大，施工难度较大，投资亦略大；方案四虽施工技术较成熟，且投资最低，工期最短，但由于其未能完全封闭基础强透水层，存在渗漏集中问题，造成一定的电量损失，相比之下，其防渗可靠性和经济性亦较差。方案三墙体深度较为适中，施工技术较为成熟，其墙下接三排防渗帷幕，施工难度相对较小，但由于冰积层可灌性较差，幕体质量难以保证。从施工条件方面看方案三具有一定优越性。

4.3 渗漏量及电能损失方面

4种坝基防渗处理方案渗漏量及电能损失见表1。

表2 工程投资比较表

表1 渗漏量及电能损失计算成果表

4种防渗处理方案的渗漏量均小于多年平均径流量的1%。其中120 m深悬挂混凝土防渗墙方案渗漏量最大，为120 m混凝土防渗墙下接帷幕灌浆方案渗漏量的4.1倍，方案四电能损失最多，年损失发电效益202.5万元，方案二电能损失最少，年损失发电效益37.5万元。

4.4 运行检修条件方面

地下混凝土防渗墙建成后一般不需要维护；灌浆多年运行后，存在帷幕失效问题，应有补灌措施。因此，方案二不需考虑运行检修条件，运行维护相对简单；方案一需要设置两排灌浆廊道，方案三和方案四均需设置一排灌浆廊道，满足运行期补灌要求。

从运行检修条件看，方案二基本无运行维护工作；方案一、方案三和方案四都需要设置灌浆廊道，具备补灌条件，并为运行监测提供便利条件。相比之下，方案二优于其他方案。

4.5 工程投资方面

各方案工程投资比较见表2。从投资上看，120 m深悬挂混凝土防渗墙方案投资最少；帷幕灌浆全封闭方案最贵，其他两个方案相差不是很大。

4.6 比选结论

经以上比较，灌浆帷幕全封闭方案工程投资大，成幕可靠性差。120 m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案，由于下部地层可灌性差，帷幕质量不易保证。120 m深悬挂式混凝土防渗墙方案墙体下部未封闭段平均渗透比降较大，渗漏量也大。混凝土防渗墙全封闭方案墙的深度较深，施工难度较大。综合考虑，混凝土防渗墙全封闭方案和120 m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案均较适合本工程的坝基防渗方案。

混凝土防渗墙全封闭方案（方案二）和120 m深混凝土防渗墙下接3排灌浆帷幕方案（方案三）相比，工期相当，投资相差不大。但方案二防渗效果、可靠性、耐久性优于方案三；而方案三需增加灌浆廊道和冰积层灌浆设施、设备，也增加覆盖层中空钻孔量，幕体质量很难控制和保证。故经综合分析，旁多坝基防渗处理拟推荐混凝土防渗墙全封闭方案。

5 结语

旁多工程坝基覆盖层深厚，最大埋深达150 m，防渗面积大，达11万m2之多，且处于4000 m以上的高海拔地区。经调研及查询，旁多工程坝基处理无论从设计还是施工规模及难度方面，均属目前全国之最。旁多工程地处拉萨河中游，其工程安全对于下游的拉萨市的政治影响意义重大。因此，坝基防渗形式的选择合理与否是个关键问题。为此，通过比较灌浆帷幕、混凝土防渗墙、上墙下幕以及悬挂式防渗墙等方案，从防渗可靠性、施工技术条件、电力资源损失、运行检修条件及工程投资等诸多方面进行了综合比较，优选出坝基防渗的最佳方案。