麦海因水库大坝渗水勘察及分析评价

刘传信

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)

1 工程概况

水库位于新疆塔城地区额敏县境内，距县城约55.0km，地理位置位于E84°53′42″，N46°53′00″。有县级公路及通连公路相连；麦海因村路口至麦海因水库坝址4km，有简易牧道相通，交通基本便利。水库总库容为995×104m3，水库控制灌溉面积4333hm2，兴利库容851×104m3，死库容35×104m3，该水库是一座综合性利用水库。

2 主坝渗水勘察及分析评价

2.1 坝后坡渗水现状调查

因下游分水闸施工，临时关闭放水洞下闸12d，在此期间库水位共上升11.2m。发现坝体沉降明显、防浪墙接缝顶部挤碎和拉裂、局部下游护坡板挤压隆起、坝趾处高于河床3.0m有渗流溢出，渗流明显。

根据安全监测成果分析报告，渗流量观测：从开始蓄水到6月22日量水堰测值与库水位测值时间过程曲线见图1。

图1 渗流量与库水位-时间过程曲线

渗流量最大值出现在6月21日，测值为52.6L/s。7日以后库水位开始下降，量水堰测值基本同步变化。

经6月8日-7月14日现场调查和实地测量，坝后坡坡脚高程1179处、中部高程1187处及右岸高程1196处为坝后主要集中渗水点；为准确测量渗流量大小，在右岸坡脚处安装三角堰，测得当库水位由1211m上升至1212m时，渗流量由6.74L/s迅速增加至10.33 L/s，且渗漏点附近又新增涌水点；当库水位上升至1213m时，坝后渗流量明显增大，此时三角堰后水面被抬升，导致测量数据已不够精确，于是现场采用浮漂法测得其渗流量为135L/s。

坝后覆盖层为砂砾石，因此地下水必然存在侧渗、潜流，所以实际测得流量应小于真实渗流量[1]。

2.2 水库蓄水位与坝后渗漏量关系

Q=0.0154H2.47

(1)

式中：Q为，l/s；H为，cm。

通过计算，求得通过坝后直角三角堰的流量，库水位在1204-1208m时，其渗漏量在21-30L/s；在观测期间当库水位达到1213m时，其渗流量至少达到135L/s,依此计算，当达到正常蓄水位1215.93m时，年渗漏量≥415万m3。因此需对大坝渗水采取防渗处理。

2.3 坝体地下水水位及流向

心墙下游侧钻孔钻至坝体填筑底部混凝土基座时进行水位观测，钻孔终孔后，对坝体以下基岩段水泥封孔，再次对坝壳填筑体进行水位观测，以确定坝体砂砾石层中地下水位的分布情况，经观测，大坝填筑体内及坝基内地下水位无明显差异，坝体填筑砂砾石层及坝基基岩地下水位一致。

坝体段共计27个水位观测点:包含左右坝肩、钻孔及坝后渗水点。根据所有水位观测点可绘制地下水等水位线图(见图2、图3)，由图可知，坝体下游地下水位的分布特征：

图2 2013年7月12日检查孔等水位线(库水位1212.414m)

图3 2013年7月6日检查孔等水位线(库水位1212.11m)

1)顺坝轴线方向，两坝肩水位总体是高于坝体中部水位。由左坝肩JC1：1187.4渗水点可知，两点间水位差(1204.7-1187.4=17.3)，两点垂距99.9m，两点之间水力坡度为17.3%；由右坝肩JC5：1187.4渗水点可知，两点间水位差(1209.2-1187.4=21.8)，两点垂距103.6m，水力坡度(I)为21%；因此可见左坝段水力坡度小于右坝段水力坡度。由达西定律：Q=KIA可得，左坝段地下水渗透流量小于右坝段。

2)垂直坝轴线方向，坝后水位由坡脚至心墙逐渐增高，从0+57断面上看，心墙后JC3水位高程1187.3m，JC7水位高程1186.01m，两点水位差1.29m，两点间平距44.56m，则JC3与JC7之间水力坡度为2.89%；JC7高于坝后渗水点(水位1179.6m)6.41m，JC7与渗水点间的平距为51.28m，则JC7与坝后渗水点之间的水力坡度为12.5%。因此JC7与坝后渗水点之间的水力坡度大于JC3与JC7之间水利坡度，可得结论下游上游填筑料透水性弱于下游坝体填筑料[2]。

等水位线方向总是垂直地下水流方向，因此地下水主要由两坝肩向下游坝坡脚绕渗。

Cheerful，for forest action form’d under thelaw divine，

2.4 钻孔压水试验

经本次地质补充勘察进行钻孔压水试验：

JC1(桩号0+011)：孔深37.2m，在钻孔深度20.15-22.15m，第1试验段(属混凝土基座接触段)长度为2.0m，透水率为63.01Lu，>5Lu，说明该段存在渗漏；在帷幕灌浆段内，钻孔深度22.2-27.2m，透水率为28.2Lu、45.6Lu，透水率均>5Lu，说明该段灌浆效果较差，帷幕防渗存在渗漏。在帷幕灌浆段以下钻孔深度27.2-32.2m， 透水率为：0.62 Lu，透水率<5Lu，说明帷幕以下段不存在渗漏。

JC2孔(桩号0+036)：孔深57.2m，在钻孔深度33.83-36.21m，第1试验段(属混凝土基座接触段)长度为2.38m，透水率为6.38Lu，略>5Lu，说明该段灌浆达到设计要求，基本不存在渗漏；在帷幕灌浆范围，钻孔钻孔深度36.21-46.95m内，压水试验透水率分别为1.05Lu、0.93Lu，透水率均<5Lu，说明该段不存在渗漏。在帷幕灌浆段以下钻孔深度46.95-57.2m， 透水率分别为：，0.48 Lu、0.58Lu，透水率均<5Lu，说明帷幕以下段不存在渗漏。

JC3孔(桩号0+057)：孔深72m，在钻孔深度43.75-46.85m，第1试验段长3.1m，透水率为5.42Lu，略>5Lu，说明混凝土基座与基岩接触段基本不存在渗漏。在帷幕灌浆深度范围内，钻孔深度46.85-66.75m，透水率分别为1.49Lu、2.82Lu、1.1Lu、2.02Lu、小于原设计要求的5Lu，说明该段不存在渗漏问题；在帷幕深度以下，钻孔深度66.0-72.0m，透水为1.52Lu，小于原设计要求的5Lu，不存在渗漏问题。由此可见，JC3钻孔代表坝段透水率除混凝土基座与基岩接触段透水率略>5lu，其帷幕灌浆范围及帷幕灌浆以下基岩透水率均<5Lu，说明帷幕灌浆效果好，且帷幕以下基岩透水率小。

JC4孔(桩号0+85)：孔深66.8m，钻孔深度44.02-46.4m，该孔混凝土基座接触段长度为2.38m，透水率为6.42Lu，略>5Lu，说明在此处混凝土基座与基岩接触段基本不存在渗漏；在帷幕灌浆深度范围，钻孔深度46.4-61.6m内，透水率分别为3.01Lu、0.91Lu、1.7Lu、透水率均<5Lu，说明此处帷幕灌浆效果好；在帷幕灌浆深度以下，钻孔深度61.6-66.8m，透水率为0.47Lu，帷幕以下基岩透水率小。

JCF+孔(桩号0+96)：孔深53.41m，该孔位于放水洞两侧未进行灌浆处理(桩号0+95.5-0+103.5m)段范围内。在混凝土基座接触段，孔深30.97-33.22m，长度为2.25m，透水率为57.14Lu，>5Lu，说明该段存在渗漏；在帷幕灌浆深度范围内，钻孔深度33.22-48.41m，压水试验透水率分别为15.05Lu、11.7Lu、0.44Lu，透水率前两段均>10Lu，不满足设计要求，说明帷幕防渗存在渗漏；帷幕段以下孔深48.41-53.41m压水试验透水率为0.56lu，不存在渗漏问题。

JC5孔(桩号0+131)：该孔位于右坝肩心墙轴线上，孔深37.6m，钻孔深度3.2m以下为正常蓄水位，帷幕灌浆段钻孔深度3.2-27.43m内，岩体较破碎，且9.8-14.0m段发育一条较大断层，该段岩体透水率分别为231.67Lu、155Lu、27.63Lu、19.51Lu、3.89Lu、前四段透水率均>10Lu，说明此处帷幕灌浆效果较差，帷幕防渗存在渗漏；在帷幕灌浆深度以下，钻孔深度27.43-37.6m，透水率分别为3.93Lu、3.11Lu，帷幕以下基岩透水率小。

JC9孔(桩号0+144)：该孔位于右坝肩山体上，孔位布置在心墙轴线上，孔深55.4m，钻孔深度12.5m以下为正常蓄水位，帷幕灌浆段钻孔深度12.5-32.5m内，岩体较破碎，孔内发育断层，岩芯可见断层泥，该段岩体透水率分别为18.3Lu、20.5Lu、12.8Lu、2.6Lu前四三段透水率均>10Lu，说明此处帷幕灌浆效果较差，帷幕防渗存在渗漏；在帷幕灌浆深度以下，钻孔深度32.5-55.4m，透水率分别为21.39Lu、18.76Lu、4.83Lu、4.56Lu，帷幕以下基岩两段透水率>5Lu，说明帷幕以下存在渗漏。

JC2、JC3、JC4钻孔位于0+036-0+085坝体帷幕灌浆范围内，3个孔的透水率基本均<5Lu，说明该段范围内基本不存在渗漏，JC5前四段、JCF+前三段透水率均>10Lu；说明该段范围内均有渗漏问题；JC1前三段透水率均>10Lu，说明左坝肩段存在渗漏问题。

2.5 坝基渗漏分布范围与评价

1)放水洞两侧(大坝桩号0+95.5-103.5)：根据钻孔压水试验可得基岩透水率较大，该段存在渗漏问题。

2)大坝桩号(0+030-0+088)两坝肩及延伸段：现场压水试验测得透水率较大，因此两坝肩坝基存在渗漏问题。

3)左右坝肩及延伸段：由现场钻孔压水试验实测可知，两坝肩帷幕灌浆未延伸至5Lu界限与正常蓄水位交点且右坝肩局部段灌浆深度不够。因此均存在渗漏问题。

综合钻孔压水试验及等水位线分析，大坝渗水主要来自两坝肩坝基绕渗水。

2.6 坝体沥青混凝土心墙渗漏条件与评价

在本次沥青混凝土心墙后钻孔完成后，选取0+36、0+57、0+85三个横断面进行实测各钻孔的稳定水位为：JC4稳定水位为1189.5m，JC3稳定水位为1187.3m，JC2稳定水位为1195.7m。库水位为1212.414m，则个钻孔与库水位高程分别为22.9m、25.1m、16.7m。由此可知库水位均高于心墙下游坝体内水位16.7-22.9m，且上下游水位差较大，说明心墙防渗效果较好。

3 结论及建议

3.1 结 论

1)放水洞两侧(大坝桩号0+95.5-103.5)根据钻孔压水试验可得基岩透水率较大，该段存在渗漏问题。

2)大坝桩号(0+030-0+088)两坝肩及延伸段：现场压水试验测得透水率较大，因此两坝肩坝基存在渗漏问题。

3)左右坝肩及延伸段：由现场钻孔压水试验实测可知，两坝肩帷幕灌浆未延伸至5Lu界限与正常蓄水位交点且右坝肩局部段灌浆深度不够。因此该范围内均存在渗漏问题。

4)库水位沥高于沥青混凝土心墙后坝体内水位16.7-22.9m，且上下游水位差较大，说明心墙防渗效果较好。

5)综合钻孔压水试验及等水位线分析，大坝渗水主要来自两坝肩坝基绕渗水；右坝肩段坝体内水力坡度一般在0.21，左坝段坝体内水力坡度一般在0.17，右坝段水力坡度大于左坝段水力坡度；右坝段渗透流量大于左坝段渗流量。

3.2 建 议

1)放水洞至右坝肩：正常蓄水位以下坝基需进行灌浆处理，灌浆深度在19-32m；放水洞两侧需混凝土进行灌浆处理 。

2)左坝肩：需采取灌浆处理，灌浆深度在13 - 23m。

3)沥青心墙再次帷幕灌浆建议选择在心墙上游侧。

4)应考虑灌浆孔的垂直度，以免形成渗漏三角区。