田一畝

（廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院 廣東 廣州 510170）

1 引言

水利工程中最為重要的問題之一就是壩基和壩體的滲漏問題，它是決定工程成敗的最主要因素。因此，對水利工程壩基和壩體進(jìn)行必要的防滲處理是必不可少的環(huán)節(jié)[1,2]。目前水利工程中防滲的指導(dǎo)思想基本遵循“上堵下排”的原則，采用帷幕等防滲措施堵水而采用排水孔等措施及時(shí)排水[3,4]。目前眾多已建工程防滲系統(tǒng)存在某些缺陷，對現(xiàn)有防滲系統(tǒng)的補(bǔ)強(qiáng)處理成為一個(gè)常見問題。馬堵山水電站一期蓄水后，壩基滲漏量較大、部分測壓孔水頭也較大，這對工程是不利的，有必要分析產(chǎn)生上述問題的原因并采取相應(yīng)的處理措施。

2 工程概況和問題的提出

云南省紅河馬堵山水電站工程位于紅河干流下游紅河州的個(gè)舊市金平縣境內(nèi)。該工程是壩式開發(fā)的水電工程，工程任務(wù)以發(fā)電為主，為發(fā)展供水、庫區(qū)航運(yùn)創(chuàng)造條件。水庫總庫容5.51億m3，調(diào)節(jié)庫容2.6億m3，具有不完全年調(diào)節(jié)性能。電站裝機(jī)容量288MW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量13.14億kW·h。工程總投資22.37億元。它是紅河干流12級開發(fā)方案中的第10個(gè)梯級。工程總投資21.17億元，工程總工期47個(gè)月。

本工程設(shè)計(jì)有較為完善的防滲系統(tǒng)，壩基在進(jìn)行固結(jié)灌漿的前提下，進(jìn)行系統(tǒng)的防滲帷幕設(shè)計(jì)，并且在壩基和壩體中均設(shè)置完善的排水孔，部分帷幕布置見表1。經(jīng)過一期蓄水后驗(yàn)收發(fā)現(xiàn)，本工程壩基巖體破碎、微裂隙發(fā)育、無明顯的相對隔水層。初期蓄水后，壩基滲漏量大，部分測壓孔水頭較大。根據(jù)初期監(jiān)測成果，設(shè)計(jì)調(diào)整了排水孔深度，但效果不明顯。因此有必要在二期蓄水之前進(jìn)行必要的防滲措施的補(bǔ)強(qiáng)加固處理。

3 壩基帷幕灌漿設(shè)計(jì)和施工

3.1 灌漿基本設(shè)計(jì)要求

帷幕灌漿設(shè)計(jì)基本指標(biāo)要求為透水率q≤1Lu。帷幕灌漿孔孔徑不宜小于46mm，檢查孔終孔直徑不應(yīng)小于100mm。鉆孔灌漿分段一般以5m為宜，巖石條件較好時(shí)，孔段長度最大可延長至8m一段，巖石很破碎漏水大的部位孔段長小于5m。帷幕灌漿材料主要采用32.5或以上普通硅酸鹽水泥。水泥細(xì)度的要求為：通過80μm方空篩的篩余量不應(yīng)大于5%。灌漿用水可采用清潔不渾濁且無顯著酸性反應(yīng)的天然河水，灌漿漿液應(yīng)由稀至濃逐級變換。帷幕灌漿壓力在帷幕孔頂段取1.0～1.5倍壩前靜水頭，在孔底段取2～3倍壩前靜水頭，但不得抬動巖體。

3.2 帷幕灌漿參數(shù)的確定

3.2.1 單位注入量分析

不同試驗(yàn)段灌漿注入量對比分析結(jié)果如下：未采用濕磨機(jī)的10#壩段，Ⅰ序孔單位注入量為6.38kg/m；Ⅱ序孔單位注入量為49.80kg/m；Ⅲ序孔單位注入量為44.75kg/m；Ⅱ序孔比Ⅰ序孔單位注入量遞減53.37%，遞減規(guī)律明顯。采用濕磨機(jī)的11#壩段，Ⅰ序孔單位注入量為135.57 kg/m（比未磨細(xì)增加了59.19 kg/m）；Ⅱ序孔單位注入量為74.33kg/m（比未磨細(xì)增加了 24.53kg/m）；Ⅲ序孔單位注入量為49.66kg/m（比未磨細(xì)增加了4.91kg/m）；Ⅱ序孔比Ⅰ序孔單位注入量遞減82.39%，遞減規(guī)律明顯。上述對比試驗(yàn)結(jié)果說明，采用濕磨工藝后大大改善了基巖的吃漿效果，有利于提高帷幕的質(zhì)量，說明水泥漿的細(xì)度對該部位的灌漿效果有一定的影響作用。

3.2.2 壓水試驗(yàn)成果分析

根據(jù)鉆孔取芯揭示，該部位巖石完整性較差，裂隙發(fā)育但張開度不大。試驗(yàn)孔灌前壓水試驗(yàn)同樣表明了這一特點(diǎn)，除個(gè)別孔段無法加壓，透水率無法計(jì)算，其余均在100Lu以內(nèi)，可計(jì)算的段數(shù)平均6.77Lu。

從檢查孔壓水試驗(yàn)成果表可以得出j1?？锥瓮杆蚀笥?Lu；j2?？纂p排帷幕內(nèi)各段透水率小于1Lu，但副帷幕以下的孔段亦均大于1Lu。因此孔距2.0m不能達(dá)到設(shè)計(jì)防滲要求，而孔距1.5m亦只有雙排帷幕內(nèi)大部分孔段能達(dá)到設(shè)計(jì)防滲要求。從11#壩段灌漿廊道壓水試驗(yàn)成果表可以得出，兩個(gè)檢查孔各段透水率在雙排帷幕內(nèi)均小于1Lu可以滿足設(shè)計(jì)防滲要求，副帷幕底高程以下檢查孔均有1個(gè)孔段的透水率未達(dá)到小于1Lu的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（分別為1.12Lu、1.4Lu）。帷幕灌漿試驗(yàn)成果顯示，采用孔距2.0m，水泥細(xì)度為通過80μm方孔篩余量不大于5%，未能達(dá)到設(shè)計(jì)防滲要求，為此過程實(shí)際決定采用孔距1.5m，排拒0.75m，水泥細(xì)度為通過40μm方孔篩余量不大于5%的濕磨細(xì)水泥。

表1 大壩壩基帷幕灌漿分布

表2 部分帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿施工統(tǒng)計(jì)表

表3 補(bǔ)強(qiáng)措施及結(jié)果對比表

3.3 帷幕灌漿施工設(shè)計(jì)

沖孔采用脈沖沖洗的方法，沖洗壓力一般為本段灌漿壓力值的80%，沖洗直至回水澄清，并延續(xù)10min結(jié)束，總沖洗時(shí)間不少于20min。采用小口徑鉆孔、孔口封閉、自上而下分段灌漿法。漿液變換的要求及灌漿漿液的濃度，遵循由稀到濃的原則，逐級改變。各建基高程的主帷幕灌漿壓力不同，建基高程為117m～154m的防滲主帷幕最大設(shè)計(jì)灌漿壓力為3MPa，建基高程為154m～222.5m的主帷幕最大設(shè)計(jì)灌漿壓力為2MPa。在設(shè)計(jì)壓力下時(shí)，如灌漿段吸漿量小于0.4L/min，繼續(xù)灌注60min，即結(jié)束灌漿。封孔材料為水灰比0.5∶1的水泥漿。

4 壩體和壩基補(bǔ)強(qiáng)帷幕灌漿的設(shè)計(jì)和施工

4.1 補(bǔ)強(qiáng)措施的設(shè)計(jì)與施工

工程初期蓄水后，發(fā)現(xiàn)壩基滲漏量大，部分測壓孔水頭較大。建議在水庫二期蓄水過程中采用必要的處理措施，對此馬堵山水電站運(yùn)行及參建單位針對蓄水安全鑒定的建議，先后開展了帷幕灌漿質(zhì)量復(fù)核、排水孔改造工作，結(jié)合大壩現(xiàn)已正常蓄水發(fā)電，上下游水位差較大、下游廊道帷幕未封閉、壩基廊道滲水特點(diǎn)等情況，采取先封閉下游廊道帷幕軸線再進(jìn)行帷幕加密的方法進(jìn)行滲水處理施工。

4.1.1 排水孔改造

蓄水后，發(fā)現(xiàn)排水孔滲漏量較大，討論分析認(rèn)為，原排水孔穿過固結(jié)灌漿深度范圍相對較深，可以減小入巖深度以減小壩基排水量。后設(shè)計(jì)修改為：封堵原設(shè)計(jì)排水孔，在原排水孔孔間重新造孔。新排水孔孔徑為Φ75mm，孔斜下游10°，3m間距布置，孔深不超過該部位固結(jié)灌漿深度（實(shí)際深度控制在10m左右）。河床壩段新排水孔最低底高程為110m，固結(jié)灌漿孔最深底高程為104m，新排水孔最低底高程高于固結(jié)灌漿孔最深底高程6m。原設(shè)計(jì)排水孔封堵、修改后排水孔施工完成后，從壩內(nèi)滲漏量來看：排水孔改造前壩內(nèi)滲漏總量40.7L/s與改造后壩內(nèi)滲漏總量35.7L/s相比，有較明顯減少趨勢，且滲漏分布均勻。

4.1.2 壩體帷幕補(bǔ)強(qiáng)

分別對6#壩段壩體帷幕22孔、5#、6#壩段壩體結(jié)構(gòu)縫補(bǔ)強(qiáng)4孔、6#、7#壩段結(jié)構(gòu)縫補(bǔ)強(qiáng)8孔進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿。注漿總進(jìn)尺2111.5m，水泥用量98.0t。根據(jù)灌漿后的結(jié)果可知，實(shí)施前6#壩段161m高程灌漿廊道內(nèi)的三個(gè)壩體排水孔孔出水量分別為 0.4L/s，0.28 L/s，1.8 L/s，且壩后坡混凝土水平施工縫有滲水濕印。實(shí)施后三個(gè)壩體排水孔無明顯水流，該段壩體滲透量基本為零，且壩后坡沒有滲水濕印。表明本次壩體補(bǔ)強(qiáng)處理達(dá)到預(yù)期效果。

4.1.3 壩基帷幕補(bǔ)強(qiáng)

壩基補(bǔ)強(qiáng)施工順序如下：10#壩段原副帷幕試驗(yàn)段加密灌漿施工，然后8#、12#下游廊道帷幕軸線封閉施工，之后8#～11#壩段上游主帷幕加密灌漿施工，最后對3#～7#壩段、12#～14#壩段局部滲水處采用局部處理方案（在排水較大的孔位對應(yīng)上游面帷幕軸線上進(jìn)行加密或加深灌漿）。部分帷幕補(bǔ)強(qiáng)灌漿施工統(tǒng)計(jì)表見表2。

4.2 補(bǔ)強(qiáng)措施效果的檢驗(yàn)

經(jīng)過以上改進(jìn)處理，馬堵山水電站壩體及壩基滲水得到很好改善，2014年8月20日后，經(jīng)觀測，排水廊道集水井匯入量為6L/s～7L/s，滿足壩體安全穩(wěn)定要求。另外還進(jìn)行了壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)共布設(shè)四個(gè)孔，9#和12#壩段各兩個(gè)，壓水試驗(yàn)孔徑為75mm，自上而下分段進(jìn)行，分段長度為2.0m。壓水試驗(yàn)采用單點(diǎn)法，逐級加壓。共進(jìn)行壓水試驗(yàn)154段次，壓水試驗(yàn)最小透水率為0.00585Lu，最大透水率為1.092Lu，小于1.0Lu的153段次，占99.4%，從壓水試驗(yàn)結(jié)果可以看出補(bǔ)強(qiáng)后整體抗?jié)B性能較好。補(bǔ)強(qiáng)措施前后結(jié)果對比表見表3。

5 結(jié)語

本文結(jié)合馬堵山一期蓄水后，壩基滲漏量大、部分測壓孔水頭較大的不利情況，分析產(chǎn)生上述問題的原因并有針對性的進(jìn)行壩基及壩體帷幕灌漿補(bǔ)強(qiáng)、排水孔改造等工作。經(jīng)過以上改進(jìn)處理，馬堵山水電站壩體及壩基滲水得到很好改善，有效地處理后滿足壩體安全運(yùn)行的要求。陜西水利

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