李 江，雷進東，王 勇，葛寧寧

(1.新疆塔里木河流域管理局，新疆 庫爾勒 841000；2.新疆水利學(xué)會，新疆 烏魯木齊 830000；3.新疆泓潤源水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，新疆 庫爾勒 841000)

0 引言

解放以來，截止2022年新疆(含兵團)目前已建、在建水庫751座，其中地方管理的平原水庫316座，占地方水庫總數(shù)的55%，其中大型6座、中型61座；兵團155座，占兵團水庫總數(shù)的90%，其中大型10座、中型30座；合計全疆(含兵團)共有大型平原水庫16座，中型平原水庫91，共計107座，大中型平原水庫的總庫容達47.44億m3。平原水庫總數(shù)量(大中型)占全疆水庫總數(shù)的63%(14%)。

2000年，新疆地方列入全國第一批病險水庫除險加固專項規(guī)劃的水庫共計94座，其中重點大中型水庫37座，一般中型水庫18座，小(1)型水庫39座。2004年，列入全國第二批病險水庫除險加固專項規(guī)劃的水庫共23座，其中中型水庫5座，小(1)型水庫18座。2007年列入病險水庫除險加固專項規(guī)劃的水庫共149座，實際列入國家投資計劃的共147座。其中大型1座，中型13座，小型133座[1]。目前重點病險水庫已經(jīng)完成除險加固，尚有部分仍未完成處理。

平原水庫的特點是：①通常為引水注入式，主要承擔(dān)灌溉任務(wù)；②大部分為三面或四面圍筑而成，壩體采用半挖半填的較多；③壩軸線短則幾千米，長則幾十千米，庫盤大，庫面淺，蒸發(fā)損失強烈；④壩基處理范圍長，一般深度均較淺，基礎(chǔ)處理工作量大；⑤壩體填筑量大，局部點上出問題有可能放大為面上問題，造成失穩(wěn)潰決；⑥淤積嚴(yán)重，南疆平原水庫普遍存在此問題，嚴(yán)重影響效益發(fā)揮[2]。

1 大中型平原水庫概況

1.1 大中型平原水庫建設(shè)概況

截至2022年，新疆地方共建設(shè)平原水庫316座，大型、中型、小型分別是6、61、249座，對應(yīng)總庫容分別是10.37、19.01、6.06億m3；兵團共建設(shè)平原水庫155座，大型、中型、小型分別是10、30、115座，對應(yīng)總庫容分別是17.44、11.03、3.71億m3；按照地域劃分各地州、兵團師等都有分布，其中數(shù)量最多的分別是阿勒泰地區(qū)、昌吉州。按照建設(shè)年代分類，大部分平原水庫都建于上世紀(jì)60—80年代，按壩型劃分絕大多數(shù)都采用黏土、粉土、沙土、沙壤土等填筑，壩高一般3～7m左右，普遍為引水注入式水庫，承擔(dān)功能以農(nóng)業(yè)灌溉為主，少量具有引洪功能，也有的開展了旅游、養(yǎng)殖項目[1-2]。典型大中型平原水庫特性見表1。

1.2 平原水庫壩基防滲突出問題

平原水庫壩高一般在幾米至十幾米，蓄水水深較淺，面積大。其主要缺點是蒸發(fā)、滲漏損失量大，尤其是滲漏問題，除造成地表水資源損失以外，還易導(dǎo)致下游地下水位抬高而造成濕陷、沼澤化和土壤次生鹽漬化等問題，且對大壩的安全穩(wěn)定不利。如瑪納斯河夾河子水庫[3](1961年潰口)，吐魯番雅爾乃孜水庫[4](1984年潰口)，昌吉州八一水庫[5](2004年潰口)等水庫潰口的主要起因都是壩體或壩基滲漏產(chǎn)生的滲透破壞。

導(dǎo)致大壩產(chǎn)生滲漏的原因很多，主要有以下5個方面：①壩基建在強透水的細砂、礫石等地基上，早期建設(shè)水庫未考慮防滲措施且清基不徹底；或者截滲槽較淺，沒有與相對不隔水層連成一體。②壩體填筑質(zhì)量差且土料控制不嚴(yán)，尤其是均質(zhì)土壩，壩線長達數(shù)千米至數(shù)十千米，一個“點”出問題都會導(dǎo)致“面”上產(chǎn)生問題，壩體破裂會導(dǎo)致壩體坡腳滲漏，嚴(yán)重影響壩體安全。處于高地震區(qū)的水庫尤其嚴(yán)重，需要反復(fù)加固處理。③防滲設(shè)計和施工不合理留下隱患。從早期建設(shè)潰決的大壩情況分析，導(dǎo)致潰壩的大多數(shù)隱患在大壩建設(shè)時期就已經(jīng)形成，這也是時代的局限性導(dǎo)致，尤其是“三邊”工程的建設(shè)。④壩基防滲未處理到位，如灌漿未達到設(shè)計要求、未進入隔水層、施工質(zhì)量差等；也存在設(shè)計階段勘探成果與實際有出入，發(fā)現(xiàn)不及時、處理不到位等[6]。⑤設(shè)計和施工技術(shù)局限性導(dǎo)致，如垂直鋪塑超過10m時施工難度很大，質(zhì)量難以控制；高噴灌漿選擇針對性不強，遇到膠結(jié)砂礫石夾軟弱土層難以應(yīng)付[7]。

2 典型平原水庫壩基防滲與效果評價

2.1 新建平原水庫壩基防滲處理

新疆平原水庫一般都布置在出山口的平原綠洲內(nèi)，地層大多數(shù)以砂礫石、粉土、壤土、風(fēng)積沙等為主，新建水庫通常壩基處理有以下幾種類型：

(1)截滲槽處理：適合于壩基較淺，一般3～5m深，底部有相對不透水層，如500水庫就采用此種處理形式，即簡單、又可靠[8]。與壩體連接可考慮黏土、復(fù)合土工膜等。

(2)截滲墻處理：壩基覆蓋層10～20m左右，截滲槽開挖工作量較大的，一般采用垂直防滲型式進行處理，包括深層攪拌樁防滲墻、混凝土防滲墻(塑性墻也可)、水泥灌漿、垂直鋪塑等。成墻型式根據(jù)工藝可有多種，如多頭小直徑水泥攪拌樁、高壓旋噴灌漿、雙液注漿、薄型槽孔砼防滲墻等，其目的是形成地下連續(xù)防滲帷幕。如位于塔里木河的希尼爾水庫等[9]。工程實踐表明，在粉砂等細顆粒地層中，采用高噴灌漿技術(shù)進行垂直防滲，能顯著消除水頭，降低水力坡降，減少滲漏損失，質(zhì)量容易得到保證，是壩基垂直截滲較為理想的工程措施之一[10-13]。

(3)復(fù)合處理型式：壩基覆蓋層深達數(shù)十米或以上的，庫盤也需要防滲處理的，難以用垂直防滲型式截斷，即使采用也存在投資規(guī)模較大問題。一般采用復(fù)合土工膜或黏土鋪蓋將壩體與庫盤防滲連為一體，相當(dāng)于繞開壩基防滲。如溫宿縣洼地水庫地處砂礫石地層上，壩基深厚，只能采用庫盤土工膜防滲，也能取得較好整體防滲效果。新河縣五一水庫除險加固采用壩前增設(shè)混凝土面板襯砌及防滲膜，壩基部分采用開挖截水槽、部分采用8～10m的垂直鋪膜防滲，效果良好[14]。

需要注意的是，不同壩基防滲技術(shù)都有一定局限性，應(yīng)充分考慮壩基土層特性、處理深度、施工難易程度、控制措施、防滲效果及工程投資等幾個方面進行技術(shù)經(jīng)濟性比較后擇優(yōu)選擇[12]。

2.2 除險加固工程防滲處理措施

已經(jīng)建設(shè)投入運行的水庫，其壩基防滲處理措施與新建水庫有相似之處，同樣可以采用截滲槽、截滲墻、復(fù)合防滲措施等進行處理。但也有一些特點需要引起重視，主要是以下幾個方面：

(1)應(yīng)結(jié)合水庫壩前淤積情況研究壩基防滲型式，尤其是壩高較高的主壩段。水庫除險加固一般都是根據(jù)水庫存在的險情和主要問題，針對壩體滲漏、壩基防滲、加固護坡、提高抗凍、保障安全等內(nèi)容開展除險加固設(shè)計。高壩段往往是問題最嚴(yán)重的壩段，淤積物過多會造成壩前施工清理工作量大，施工平臺的設(shè)置至關(guān)重要，有的工程可以考慮在低水位附近增設(shè)截滲墻，利用淤積物作為鋪蓋，采用垂直防滲與水平鋪蓋結(jié)合的型式，可以大大減少導(dǎo)流工程量，但缺點是沒有解決淤積問題。

(2)研究除險加固應(yīng)考慮水庫能力提升改造。平原水庫庫盤淺、庫面大，開展縮庫減少蒸發(fā)是目前平原水庫能力提升的重要手段，也是山區(qū)水庫替代平原水庫部分調(diào)蓄功能的重要研究內(nèi)容，其目的是用山區(qū)水庫廢棄或替代部分調(diào)蓄功能，提升水資源利用效率效益。第一師新井子水庫[15]即采用縮庫方式，通過增加水庫壩高、減少庫盤面積來減少蒸發(fā)，節(jié)約水資源，與上游山區(qū)水庫聯(lián)合調(diào)度提升調(diào)蓄能力。

2.3 幾座典型水庫防滲處理型式

2.3.1西克爾水庫

伽師縣西克爾水庫總庫容10041萬m3，控制灌溉面積26萬畝，是一座兼灌溉、養(yǎng)殖同時還承擔(dān)滯洪、調(diào)洪的大(2)型注入式平原水庫。大壩為均值土壩，全長13km，其中主壩段長4.5km，最大壩高7m；副壩段長8.7km，最大壩高4.4m。工程始建于1958年初，1959年投入使用，是典型的三邊工程。工程處于地震高發(fā)區(qū)。在遭受多次地震考驗后，各類鑒定報告均指出西克爾水庫突出問題是：“壩基地震液化判斷不滿足規(guī)范要求，壩基存在地震液化問題……工程質(zhì)量、防洪能力、滲流安全、結(jié)構(gòu)安全、抗震安全均不滿足規(guī)范要求”；1986、1996、1999—2000、2005—2006、2022年多次除險加固達到現(xiàn)狀規(guī)模。其措施包括挖除損壞壩體壩基、重新填筑、修補裂縫、重建放水涵洞等[16-17]。

2.3.2依干其水庫

莎車縣依干其水庫水庫設(shè)計庫容為6200萬m3，中型注入式平原水庫，主壩段為砂壤土均質(zhì)壩，總長為8km，最大壩高為6m。1958年建設(shè)，1959年投入運行。水庫淤積嚴(yán)重，庫容現(xiàn)僅為4758萬m3，損失23.26%。突出問題是：西壩段1+200～2+600段壩后積水嚴(yán)重，壩體浸潤線較高，缺乏排水設(shè)施，嚴(yán)重威脅水庫安全；前期未做地質(zhì)勘察工作，屬于典型的三邊工程；壩體及壩基無防滲措施，大壩壩體和壩基滲漏嚴(yán)重，滲流不穩(wěn)定。目前因資金缺乏尚未開展全面的除險加固[18]。

2.3.3東風(fēng)水庫

墨玉縣東風(fēng)水庫是引水注入式中型平原水庫，一期庫容2500萬m3(二期4500萬m3)，1959年動工興建，1960年完成一期工程(二期工程至今未建)。擋水壩為砂壤土均質(zhì)壩，土壩長8km，其中主壩長4.1km，壩高5～11m，壩體填筑采用水中倒土和土中灌水的混合方法施工，僅用17天的時間即完成了壩體填筑，壩體干容重可達1.4g/cm3以上。突出問題是：壩體質(zhì)量較差，干密度和壓實系數(shù)偏低、含水量不均勻，目前只能在限制水位運行，水庫實際庫容為1100萬m3；壩基滲漏嚴(yán)重、壩后滲水嚴(yán)重、壩后無排水設(shè)施，周圍耕地不同程度的沼澤化和鹽漬化；水庫年蒸發(fā)滲漏損失水量1184萬m3，占水庫來水量的38.8%。除險加固時按原設(shè)計一期規(guī)模該水庫進行了壩體培厚加固、壩基防滲處理[19]。

2.3.4新建一水庫

墨玉縣新建一水庫總庫容2450萬m3，屬中型注入式平原水庫，始建于1966年，1967年投入使用。主壩為復(fù)合土工膜斜墻防滲土石壩、最大壩高11m，主壩長1.0km，副壩長7.23km，現(xiàn)狀副壩與庫岸砂丘已混為一體。突出問題是：建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，填筑質(zhì)量差，壩坡不穩(wěn)定；右岸天然庫岸段無防滲措施導(dǎo)致壩后滲漏嚴(yán)重；壩基未防滲，滲漏量大，下游無排水設(shè)施；實際運行庫容不足800萬m3，調(diào)節(jié)能力不滿足農(nóng)業(yè)灌溉的要求。除險加固時壩體加設(shè)混凝土板護坡、土工膜防滲，壩基采用8m深垂直鋪塑膜防滲。

2.3.5英爾里克水庫

和田縣英爾里克水庫是引水注入式中型平原水庫，總庫容1760萬m3，大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高9m，1962年建成。突出問題是：設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)低，施工方法簡陋，運行管理不善；北副壩段上游壩坡局部因沖刷形成陡坎，下游壩腳存在多處滲漏點，存在滲透破壞隱患。水庫進行過幾次除險加固，但都僅限于局部和小范圍內(nèi)，未根本解決隱患。2020年再次進行了除險加固：為減少蒸發(fā)，水庫進行縮庫處理，水面面積由原9.0km2縮減至5.8km2，總庫容為1760萬m3，興利庫容1700萬m3。北副壩上游壩坡坡采用砼板襯砌，下設(shè)復(fù)合土工膜防滲，壩基采用截滲槽鋪膜防滲。

2.4 典型工程壩基防滲效果評價

上述幾座典型水庫采取了各種措施進行除險加固，有的一次處理完成，有的因地震等原因多次也未能處理完成?？傮w來看，平原水庫突出的滲漏問題主要是歷史原因造成，平原水庫經(jīng)過三輪除險加固，大部分都已經(jīng)解決歷史遺留問題，取得了較好效果，尤其是普遍困擾和擔(dān)心的大壩結(jié)構(gòu)安全問題、壩基防滲隱患、庫外排水措施等得以處理，防滲效果較好。典型工程壩基防滲加固見表2所述。

表2 典型工程壩基防滲加固措施評價

3 壩基處理技術(shù)進展

3.1垂直防滲技術(shù)

垂直防滲是采用人工開挖、機械成槽等技術(shù)，通過人工填筑黏土、帷幕灌漿、垂直鋪塑或澆筑水泥土、塑性混凝土等措施使壩基地下形成連續(xù)防滲帷幕的型式，與山區(qū)水庫大壩采用的各種壩基防滲型式基本相同，但深度相對較淺，施工難度相對較小。垂直防滲技術(shù)是目前平原水庫防滲處理中運用最多也是效果相對最好的技術(shù)。壩基防滲深度較深的一般采用水平鋪蓋與壩體防滲連成一體，即所謂的“兜底”防滲措施。

3.2水平防滲技術(shù)

水平防滲是通過在庫盤水平鋪設(shè)瀝青混凝土、防滲土工膜、黏土或混凝土等來達到防滲目的一種防滲型式，采用此種型式一般需與壩體防滲一并考慮，即將壩內(nèi)防滲體與庫盤防滲連成一體。水平防滲就地取材、成本較低、工藝簡單，應(yīng)用較廣。缺點是庫盤較大時，鋪設(shè)面積大，隱患多。采用瀝青、混凝土投資較大，采用土工膜容易出現(xiàn)焊縫隱患。

3.3復(fù)合防滲技術(shù)

平原水庫壩線較長，壩基地層不均勻，不同壩段壩基防滲處理深度從幾米到幾十米，完全采用垂直或水平防滲型式難以適應(yīng)地層變化，單純采取其中一種型式，投資較大。這時可以因地制宜采用水平或垂直防滲，需要注意的是需結(jié)合壩體防滲一并考慮防滲體連接的可靠性、施工技術(shù)的可行性、投資造價的可控性。

4 希尼爾水庫壩基防滲處理實踐

4.1 希尼爾水庫概述

希尼爾水庫為注入式中型平原水庫，水庫設(shè)計總庫容為9800萬m3，水面面積16.74km2。主壩為砂礫石均質(zhì)壩，壩頂長7.65km，最大壩高20m，壩基最大防滲深度15.5m，壩體防滲采取斜鋪復(fù)合膜(兩布一膜)結(jié)構(gòu)；根據(jù)地質(zhì)、水文情況的不同，壩基采取水平與垂直防滲相結(jié)合的型式，包括PE塑膜、塑性混凝土防滲墻、水泥土防滲墻3種不同的防滲型式。工程于2000年5月正式開工建設(shè)，2003年3月開始蓄水。

壩基地層為第四系沖洪積亞砂土夾粘土和砂礫石，其下為第三系砂巖、泥巖互層。主壩壩基在低洼處分布的沖洪積亞砂土屬中一高壓縮性土，透水性低。第三系砂巖、泥巖互層強風(fēng)化層厚度約為5～8m，成巖較差，較為松散，滲透性強，是大壩壩基滲漏的主要通道。壩基中14m以下有承壓水分布。東、西副壩壩基地質(zhì)條件與主壩基本類同，差別在于第四系沉積層較薄。

4.2 原壩基防滲措施

針對壩基的地質(zhì)情況，經(jīng)技術(shù)比較、分析，確定希尼爾水庫壩基防滲深度為3.5～15.9m，壩基防滲采取垂直防滲與水平防滲相組合的形式。水平鋪蓋防滲采用0.75mmPE復(fù)合膜防滲，垂直防滲墻分明槽鋪復(fù)合膜防滲墻(垂直鋪塑)和澆筑塑性混凝土防滲墻。樁號0+000～4+350、6+100～7+650壩段為明槽開挖鋪復(fù)合膜防滲；樁號4+350～6+100壩段因防滲墻較深，地下水位較高，采用深層攪拌水泥土、鋸槽成孔澆筑塑性混凝土、抓斗成孔澆筑塑性混凝土等施工工藝，墻厚30cm。采用復(fù)合土工膜防滲墻壩基總長度為5900m(占77.1%)；采用水泥土防滲墻壩基總長度為487m(占6.4%)；采用塑性混凝土防滲墻壩基總長度為1263m(占16.5%)。

4.3 壩基滲漏與評價

水庫西副壩、主壩段、東副壩均按照設(shè)計要求開挖至相應(yīng)建基面，建基面均符合相關(guān)規(guī)范要求。采用上述防滲措施完成后，對壩基防滲也起到了一定的效果，但水庫投入運行就開始出現(xiàn)壩后滲水、漏水。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，在庫水位下(910.60m)，壩后出現(xiàn)明顯滲漏范圍(壩后集水)的樁號為3+300～3+400段及3+900～7+000段。其他部位均有不同程度的滲水現(xiàn)象。同時主壩段采用攪拌樁與塑性混凝土墻防滲的部分，在滲流作用及硫酸鹽侵蝕下，初步分析墻體也有產(chǎn)生破壞的可能，該段采用攪拌樁與塑性混凝土墻防滲效果不理想[20-21]。其各壩段壩基具體防滲方案及效果評價統(tǒng)計見表3。

依據(jù)后期開展的大口徑機井(孔徑377～420mm)抽水試驗、野外鐵環(huán)注水試驗以及鉆孔壓水試驗、注水試驗成果，經(jīng)分析在現(xiàn)有防滲條件下，以庫水位910.5m計算，總滲漏損失量1023.22萬m3/年。考慮蒸發(fā)因素，以庫水位913.6m計算，總滲漏損失量1319.38萬m3/年。

其中大壩樁號3+900～7+000(主壩段)壩基滲漏嚴(yán)重，高庫水位情況下游壩腳排水溝處滲水嚴(yán)重；下游壩腳排水溝后洼地土地存在浸沒和鹽漬化現(xiàn)象。滲流監(jiān)測資料分析結(jié)果表明，處于主壩主要滲漏壩段的4+075、4+575、5+175、5+675斷面滲壓水位與庫水位相關(guān)性較好，壩基滲漏量較大。滲流有限元分析計算結(jié)果表明，在正常蓄水位工況下，主壩5+200、5+700斷面下游壩坡將會出現(xiàn)滲流出逸現(xiàn)象且滲透穩(wěn)定性不滿足規(guī)范要求。

綜合分析，大壩壩基滲漏嚴(yán)重程度可能受壩基防滲系統(tǒng)未深入到基礎(chǔ)相對不透水層上、主壩壩基防滲墻存在局部小范圍防滲薄弱部位、含侵蝕性硫酸鹽地下水腐蝕作用以及影響防滲復(fù)合土工膜防滲效果的局部施工薄弱環(huán)節(jié)等因素有關(guān)。下游壩腳排水溝的抽排水設(shè)施排水能力不足，造成壩后排水溝積水嚴(yán)重，也影響了大壩滲流性狀。

4.4 壩基防滲處理方案研究

針對水庫運行后存在的滲漏問題，開展了安全鑒定、專題研究等工作，2019—2020年開展了除險加固處理，2021年進入試運行觀測期。

4.4.1壩基防滲處理方案選擇

原壩基防滲型式主要是垂直鋪塑、攪拌樁及塑性混凝土防滲墻，壩基防滲處理范圍劃分為西副壩、主壩、東副壩。從滲漏范圍分析，主要集中在西副壩、主壩段；從滲漏段分析，壩下呈現(xiàn)多點分散狀態(tài)；從補充勘察資料分析，主壩段防滲深度普遍偏淺，垂直防滲墻(鋪塑、水泥土、塑性墻)均未能完全與壩基深層隔水層形成有效連接，存在大范圍滲漏通道；從防滲型式分析，采用水平鋪蓋難以解決防滲問題，施工難度也很大，垂直防滲仍然是不二選擇，與原設(shè)計垂直防滲材料和工藝相比，需要重點研究垂直防滲的設(shè)計型式、施工工藝、成墻質(zhì)量、投資對比等因素。目前垂直防滲加固技術(shù)主要有：混凝土防滲墻(或塑性防滲墻)、帷幕灌漿、深層攪拌防滲板墻、銑削深層攪拌(CSM工法)防滲墻等，根據(jù)當(dāng)前國內(nèi)平原水庫壩基處理的主流型式，提出水泥帷幕灌漿、液壓雙絞銑削水泥土的兩種對比型式，并考慮通過現(xiàn)場試驗予以確定最終方案[22-23]。

4.4.2帷幕灌漿與水泥土防滲墻試驗

帷幕灌漿方案：底部深入5Lu基巖線，一排，孔距為1.5m。試驗區(qū)布置在主壩軸線上游側(cè)40m處，軸線長36m，分上下游兩排，主帷幕孔距1.5m，副帷幕孔距1.5m，主、副帷幕孔間距1.5m，并布置了壓水試驗孔和植物膠取芯孔。

水泥土防滲墻方案：地基多為風(fēng)化巖，成墻方式選擇往復(fù)式雙孔全套打復(fù)攪式施工。普通硅酸鹽水泥，水泥強度為42.5R，注漿水灰比1∶1。試驗段防滲墻厚0.7m，幅長2.8m，搭接0.2m，成墻垂直度偏差不大于1/300，要求防滲滲墻28d無側(cè)限抗壓強度不小于1.0MPa，滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s，滲透破壞比降不小于60?？紤]到希尼爾壩基中有泥巖分布，破碎后將混摻到膠凝材料中，影響水泥土防滲墻的性能。本次試驗選取13%、15%和18%三種水泥摻量成墻試驗。試驗表明在水泥摻量為15%的情況下墻體滲透系數(shù)均小于1×10-5cm/s；20～25d抗壓強度指標(biāo)均大于28d無側(cè)限抗壓強度不小于1.0MPa設(shè)計指標(biāo)要求。

4.4.3現(xiàn)場試驗效果對比分析

兩方案試驗效果對比見表4。

表4 帷幕灌漿與水泥土防滲墻試驗效果對比

帷幕灌漿方案：灌漿過程中普遍存在“吃水不吃漿”現(xiàn)象，即壓水試驗巖層透水率很大，但灌漿量很小。主帷幕單位注灰量為43.11～385.43kg。其中單位注灰量在50～100kg的灌漿段為40.6%，單位注灰量小于50kg的灌漿段為40.6%；副帷幕單位注灰量為22.69～769.54kg。其中單位注灰量在50～100kg的灌漿段為17.9%，單位注灰量小于50kg的灌漿段為47%。根據(jù)鉆孔壓水試驗及取樣巖芯分析，試驗段巖層透水率灌漿前后變化不大，巖芯內(nèi)水泥漿液量分布較少，部分巖芯無水泥漿液擴散痕跡，灌漿影響范圍較小，兩檢查孔的透水率遠大于設(shè)計5Lu的防滲標(biāo)準(zhǔn)，帷幕灌漿在該試驗區(qū)灌漿效果不明顯[24]。

液壓銑削攪拌水泥土方案：液壓銑削攪拌鉆及施工工藝適合本工程地層；在抗壓強度均合格的情況下，防滲墻水泥摻量按15%考慮；墻體上部8m以上巖芯完整率、水泥土均勻性均較好，但8m以下巖芯完整性、水泥土均勻性稍差，具體施工時，注漿提升至8m位置時，向下注漿復(fù)攪至墻底后，延續(xù)30s左右對墻底至8m范圍，復(fù)攪提升一次，8m以上墻體注漿提升一次即可。

4.4.4壩基防滲處理效果分析

假設(shè)本次液壓雙絞銑削水泥土防滲效果正常，按大壩總長7650m，正常水位運行360d，水庫一年的滲流總量為：Q年=307.78萬m3/a，占總庫容(9800萬m3)的3.1%，加固后水庫滲漏量小。正常蓄水位下，計算各斷面下游壩坡溢出點滲透比降均小于允許滲透比降。按同樣方法分析，加固前水庫年滲漏量為1231.74萬m3/a，與原水庫建成以后分析的滲漏量1023.22萬m3/a也基本接近。

4.5 實施后效果分析評價

原設(shè)計壩后是簡易的量水堰，由于滲水較大已無法滿足量測要求，本次除險加固將壩后兩條排水渠進行集中規(guī)整，并均增設(shè)巴歇爾槽，可以較好反映壩后滲水情況。2021年9月15日除險加固后初次蓄水，除險前后典型壩段壩體過程線如圖1(a)所示，壩基滲壓水位平均降幅見表5，壩基壩體滲壓明顯降低。截至2022年9月15日，庫水位904.7～910.21m，壩后1號、2號排水渠滲流量變化過程如圖1(b)所示，變幅分別為0～0.010m3/s、0.007～0.046m3/s，年總滲流量分別約為2.7萬、79.7萬m3/a(若以日最大滲流量計算，年總滲流量分別為31.5萬、145.1萬m3/a)。

圖1 壩后滲流量及典型壩段滲壓過程線

表5 除險加固前后典型壩段壩基滲壓統(tǒng)計 單位：m

(1)

(2)

假定當(dāng)前庫水位908.77m直接蓄至912m，則1號及2號測點滲流量分別為0.030354、0.057819m3/s；在全年912m高水位運行的情況下，預(yù)測壩后總滲流量為278萬m3/a。

根據(jù)上述分析，當(dāng)前實測滲流量及預(yù)測高水位912m工況下下壩后滲流量均低于理論計算值。壩體壩基及壩后滲壓滲流監(jiān)測數(shù)據(jù)可反應(yīng)出當(dāng)前防滲效果總體較好，除險加固后防滲起到較好效果。

5 結(jié)論

(1)平原水庫壩基防滲處理不好，導(dǎo)致壩后滲漏引起鹽漬化，輕則影響水庫效益發(fā)揮，重則導(dǎo)致大壩失穩(wěn)潰決。早期建設(shè)超過50年壽命的水庫數(shù)量較多，多輪除險加固主要采取庫盤防滲、壩體防護、壩頂拓寬、增設(shè)巡視道路、增加壩后壓重等措施，但壩基難以全面檢查，粉土、沙土壩基仍然存在各種隱患，尤其是地震可能引起的液化問題，需要定期進行“體檢”。

(2)垂直防滲、水平防滲是平原水庫壩基常見的防滲型式，勘察設(shè)計階段應(yīng)因地制宜提出不同的處理措施。液壓雙絞銑削水泥土因造價相對較低，施工工藝簡單，已在多個工程上應(yīng)用，取得較好的防滲效果。地下連續(xù)墻接頭是封閉的關(guān)鍵，而施工過程的管控是防滲能否成功的保證。希尼爾水庫大壩除險加固后經(jīng)對比分析，壩后實測滲流量及預(yù)測高水位912m工況下下壩后滲流量均低于理論計算值。壩體壩基及壩后滲壓滲流監(jiān)測數(shù)據(jù)可反應(yīng)出當(dāng)前防滲效果總體較好，除險加固后防滲起到較好效果。

(3)部分平原水庫淤積較為嚴(yán)重，廢棄較為可惜；恢復(fù)有效庫容，采用清淤也存在淤積物資源化利用難題、施工技術(shù)難題；采用山區(qū)水庫替代平原水庫部分調(diào)蓄功能則需要通過長距離引水工程將水引至灌區(qū)，涉及大量的資金投入，絕非一朝一夕能夠完成。盡管平原水庫蒸發(fā)損失大，但在目前灌溉保障上是不可或缺的。加強壩體壩基滲流監(jiān)測，確保已建、在建平原水庫安全運行方能保障灌區(qū)供水。氣候變化條件下，增加綠洲“盛水的盆”也需要認真謀劃。