新疆下坂地水利枢纽坝基 廊道渗水技术处理

马晓磊 李 磊

（新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局，新疆喀什 844000）

1 工程概况

下坂地水利枢纽工程位于新疆喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县境内的塔什库尔干河中下游班迪乡附近，是塔里木河流域近期综合治理规划中唯一的山区水利枢纽工程。

该工程以生态补水和春旱供水为主，结合发电的Ⅱ等大(2)型工程。水库正常蓄水位2960m，总库容8.67亿m3，调节库容6.93亿m3，电站总装机容量150MW，由拦河坝、导流泄洪洞、发电洞和电站厂房等建筑物组成。

2 坝址区工程地质条件

2009年下坂地水利枢纽工程初期蓄水水位在2915m高程，水库初期运行发现坝基廊道0+384.00处变形缝变形，5个月后发现该处变形缝开裂，并出现渗水情况；2011年8月库水位在2918.4m，发现0+384.00处变形缝开裂有进一步增大的趋势，0+375.5～0+384.00段廊道出现沉降变形，在该段上下游侧墙出现斜向裂缝。为保证水库蓄水及水库的安全，采取帷幕补强灌浆处理。

2.1 坝址区地质概况

坝址区为近东西走向的“U”型河谷，谷宽200.0～310.0m，两岸山峰3400～4300m左右，岩质岸坡陡峭，坡度45°～80°；河床高程2900.00 m。坝址区为单斜构造的近横向河谷，岩性为元古界变质岩（角闪黑云二长片麻岩），片麻理倾向上游，倾角60°～70°，中厚层状至厚层状；岩体物理风化剧烈，卸荷裂隙发育，坡面岩体较为破碎。

河床覆盖层最深达150余米，物质组成及地层结构较为复杂，既有两岸坡积物，也有河床冲积沉积物，还有冰碛物和堰塞湖期沉积下来的湖积相软粘土或淤泥质粘土，岩性成分杂乱，粒径大小悬殊，均一性差，最大粒径达10.0m以上。

坝址两岸基岩浅部地下水受深部基岩裂缝水及河床第四季孔隙潜水的双向补给，形成了河谷两岸基岩地下水凹槽。左岸地下水位在2889.90～2890.00m之间，右岸在2889.90～2893.40m之间，均低于河床水位。

2.2 渗水区地质原因分析

防渗边界按压水试验参数设计可能与本工程实际有一定出入，造成垂直钻孔帷幕灌浆对断层和陡倾角裂缝可能封堵不严。据地质分析，2900～2936m高程区为基岩地下水凹槽区，右岸防渗帷幕底线边界深度不够，可能存在绕渗缺口，导致绕坝渗漏。右岸沥青心墙混凝土盖板与陡立岸坡刚性相连，防渗墙体向下游和垂直沉降产生的合成位移（张拉）导致盖板与基岩岸坡“脱离张开”产生了渗水通道。

3 渗水发生后的应对措施

2009年初期蓄水水位在2915m，随着蓄水位上升，发现坝基廊道0+384.00变形缝不断开裂，并出现渗水（滴水）情况。2011年8月，蓄水水位2918.4m水位时发现0+384.00处变形缝开裂由进一步增大的趋势，0+375.5～0+384.00段廊道出现沉降变形，在该段上下游侧墙出现斜向裂缝，随机对变形缝及廊道裂缝进行了观测。2011年9月，库水位2936.4m时，廊道0+384.00处变形缝漏水量增大，开始对渗流量定期进行观测。

4 渗水处理的必要性

根据大坝三维渗流分析在水位2936～2940m 高程时，0+384断面大坝防渗体下游浸润线高程在2900～2905m高程之间，目前廊道上游浸润线高程不详，从目前廊道漏水情况看，漏水集中点在廊道底板以上3m左右，廊道顶部有滴水现象，该处廊道底板高程在2902m以上，根据观测资料，库水位2936m高程时，发现2896高程交通洞下游有两处顶拱浇筑尾管漏水，且水量较大，因此防渗体渗漏流应在设计条件的临界状态，而且可能高于设计浸润线，说明防渗系统存在缺陷，通过上述渗水原因分析，防渗系统存在缺陷来自右岸基岩帷幕，因此必须采取帷幕补强灌浆处理。

5 技术处理方案

本次处理主要进行检查灌浆孔和帷幕灌浆孔两部分，工程处理方案原则上是上堵下排，有针对性采取措施。根据坝基廊道渗漏原因分析，考虑到未来大坝进一步抬高蓄水位时坝基渗漏安全性的影响，以及本年度春灌库水位下降时的有利时机，对坝基右岸渗漏部位及时采取处理措施。以基岩补强灌浆为主，灌浆工艺和方式根据基岩裂缝和断层产状合理安排。对右岸廊道渐变段（岩体与坝基交界）的上陡坡段采取补强和补充防渗措施，

5.1 检查灌浆孔[1]

检查灌浆孔为斜孔，沿帷幕线布设，钻孔最大顶角19°，钻孔倾向为沿帷幕线发明好像。共10个，1#、2#、3#必须采取岩芯，芯样获得率不低于85%，检查灌浆孔布置在2966.00 m高程交通兼灌浆平洞内，沿帷幕轴线布置，以灌浆平洞桩号YD0+000.00为起点向洞内延伸，初步拟定检查长度为30m,具体的检查孔数量根据检查情况结果确定。每一检查孔的全孔压水实验结束后按照基岩帷幕灌浆的要求进行灌浆。

压水采用分段卡塞进行压水，压水试验采用单点法进行压水，简易压水试验方法为，压力为灌浆压力的80%，该值大于1.0MPa时，采用1.0MPa，压水20min，每5min测读1次流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

压水试验成果计算：q =Q/PL

式中：q —透水率，Lu；Q —压入流量，L/min；

P —表压力，MPa；L —试段长度，m。

检查灌浆孔的关键是：钻孔、压水；质量控制点是：钻孔孔深、孔斜、压水压力和结束标准；特殊过程是：钻孔孔斜。

5.2 帷幕灌浆孔[1]

帷幕灌浆段拟布置桩号YD0+000.00（坝0+406.00）～YD0+030.00之间。帷幕灌浆孔的布置根据检查灌浆孔的检查结果确定，帷幕灌浆孔布设于两检查灌浆孔之间，灌浆时按分序加密的原则采用自上而下的方式进行帷幕灌浆。设计拟定的帷幕灌浆孔底高程为2860m,具体的孔底高程应根据检查灌浆孔的压水实验成果确定。帷幕灌浆孔及灌浆孔的灌浆压力、段长、水灰比等灌浆参数可采用该处原帷幕灌浆时采用的参数，可根据实际具体情况调整灌浆参数，如采取提高灌浆压力等措施。

帷幕灌浆孔为斜孔，分III序，单排孔，自上而下孔口封闭法灌浆或卡塞灌浆，灌浆灌注纯水泥浆，浆液水灰比采用5：1、3：1：、1：1、0.8：1、0.5：1共5个比级进行灌注。I、II虚孔开灌水灰比为5：1.灌浆压力设置为0.5～3.0MPa。

灌浆采用传统的“小口径、孔口封闭、孔内循环自上而下”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。同次序灌浆孔可同时施工，下一次序孔与上次序孔之间，在钻孔灌浆的间隔高差大于15m后下一次序孔方可开始钻孔。

帷幕灌浆的关键是：钻孔、灌浆。质量控制点是：钻孔孔深、孔斜、浆液质量、灌浆压力和结束标准。特殊过程是：钻孔孔斜。

灌浆钻孔设备主要考虑选用回转式XY-2型地质钻机，该机具有重量轻，体积小，搬迁灵活，适用地层广，钻杆加卸方便并能保证钻孔成孔率、偏斜度等优点。

钻孔方法及要求：

孔径：开孔孔径（第一段）不小于￠91mm用于镶筑孔口孔管，终孔孔径不小于￠60mm.

孔位：孔位偏差不得大于10cm,开钻前采用水平尺将钻机找平垫稳，并用地锚将钻机固定。

孔深：30～120m,视具体情况而定。

孔斜：钻进过程中将采用多种措施控制孔斜，尤其是控制好上部20m范围内的偏斜和方位角。为使每个灌浆空满足设计孔斜要求，每个孔终孔后均应做斜侧工作，测斜可考虑用测斜仪进行测量。其孔底偏差值不得大于规范中规定的数值。孔口管镶筑可按排序孔一次性施工完毕，不限邻孔之差限制。

钻孔孔深、孔斜是关键质量控制点，钻孔前应先将钻机假设平稳，用水平尺或角度尺检查，校队，达到要求后方可开钻。在钻进过程中，要经常检测钻机稳定情况和立轴角度等，确保孔向的准确性。

压水试验采用单点法进行压水，简易压水试验方法为，压力为灌浆压力的80%，该值大于1.0MPa时，采用1.0MPa，压水20min，每5min测读1次流量，取最后的流量值作为计算流量，其成果以透水率表示。

压水试验成果计算：q = Q/PL

式中：q —透水率，Lu；Q —压入流量，L/min；

P —表压力，MPa；L—试段长度，m。

灌浆用水泥浆标号不得低于42.5级。灌注用桨采用高速泥浆搅拌机，通过泥浆泵送至各灌浆点。灌浆浆液水灰比采用5个比级：5：1、3：1：、1：1、0.8：1、0.5：1，I、II序孔的开灌水灰比为3：1，III序孔开灌水灰比为0.8：1，灌浆浆液浓度遵循由稀到浓的原则逐级改变。每个灌浆孔全孔灌浆结束后应及时进行验收，验收合格的灌浆孔进行封孔。灌浆孔封孔采用“全孔一次性灌浆封孔法”。封孔灌浆时间不少于1h，封孔灌浆压力采用灌浆孔的最大灌浆压力。

封孔必须采用新鲜的普通水泥浆液，水灰比采用0.5：1的浓浆。已封孔的灌浆孔，待孔内水泥浆液凝固后，应清除孔内污水、浮浆，若灌浆孔上部空余孔段大于3m时，采用“机械压浆封孔法”进行封闭；小于3m时可使用水泥砂浆封填密实。灌浆工作必须连续进行。

6 后期处理及建议

下坂地水利枢纽目前已蓄水3年时间，随着蓄水位的上升，廊道基础坝体变形缝产生裂缝，对廊道基础坝体带来不可避免的破坏，严重威胁廊道结构安全及枢纽大坝安全。为有效利用水资源，保证水库蓄水安全和运行安全，在大坝沉降变形基本结束前，可采用适时对该部位一定长度范围内采取加套混凝土和重新设置有效变形缝间止水。视具体情况采取导引渗漏水量措施，对廊道内各渗水点可采取聚氨酯等防渗堵漏材料加以处理。

[1] 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范.(DL/T 5148-2001)附录A,45-48