杨春璞，马金波，冯 伟

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春130021）

阿涡夺水库坝基存在着特殊的地质条件，岩石风化较深，层理发育多为陡倾角，张开度较好，节理裂隙发育且多角度，在坝址左、右岸表部皆发育卸荷裂隙带。卸荷带内岩体裂隙十分发育，加之高寒地区物理风化比较严重，使岩体十分破碎，处理起来十分困难，经帷幕灌浆处理后，仍存在着渗透量较大现象，经对地质条件综合分析与合理评价，进行了补强灌浆工作，确定合理的施工方案，最后经检验，效果比较明显。

1 工程概况

阿涡夺水库工程位于西藏自治区隆子县境内，隆子河左岸支流容扎曲的中游河段。距隆子县县城约52km（公路里程97km），距山南地区所在地泽当镇93km。坝址以上流域面积225.8km2，多年平均年径流量0.384×108m3，多年平均流量1.22m3/s，多年平均含砂量0.47kg/m3。

水库正常蓄水位和校核洪水位分别为4515.49m，4517.83m，相应库容为 0.214亿 m3，0.254亿 m3。灌溉面积5850hm2。本工程为三等工程，大坝、溢洪道、输水洞均为3级建筑物。拦河坝、溢洪道、输水洞按50年一遇（P=2%）洪水设计，1000年一遇（P=0.1%）洪水校核。溢洪道消能防冲按30年一遇（P=3.3%）洪水设计。根据国家地震局1990年编制的1/400万《中国地震烈度区划图》，本区地震基本烈度为8°，挡水建筑物设计烈度为8°。

水库由大坝、左岸岸坡溢洪道、左岸输水隧洞组成。大坝为粘土心墙堆石坝，坝顶高程4519.10m，最大坝高53.2m，坝顶全长161.80m，坝顶宽度10.00m。

2 地质概况

坝址区属高山地形，谷底高程4472～4479m。山体高程一般为4580m以上，比高大于100m。左岸山坡大部分为含壤土碎块石覆盖，中、下部基岩裸露。左岸山坡下部坡度一般20°～30°，中部坡度一般30°～40°，上部变缓。右岸山坡岩体大部分裸露，坡度25°～45°。坝址区河流总体流向由北至南，河谷呈不对称的“V”字型，河水水面宽4～10m，水深0.5～1.5m。

坝址区出露的地层有侏罗系下统日当组页岩夹少量砂岩、第四系松散堆积物和闪长玢岩侵入体。断层发育，出露的页岩夹少量砂岩呈单斜构造，其产状一般近东西向。

坝址区地下水按其埋藏条件，可分为第四系松散堆积层内的孔隙潜水和基岩裂隙水2种。孔隙潜水主要埋藏于漫滩、阶地的砂砾石层中，埋深一般0.5～1.5m。坝址两岸山体地下水位埋藏较深，左岸地下水位埋深30～40m，右岸地下水位埋深 40～55m。

3 坝基渗透性分析

坝址区出露的地层出露有闪长玢岩侵入体，节理裂隙发育，岩体破碎，共有8条。根据坝址区的勘测结果，多数闪长玢岩走向近东西，顺层侵入，与周围呈裂隙接触和破碎接触，一般破碎带宽约1m左右。为坝基渗漏主要通道，由于接触部位破碎带较宽且走向不固定，所以处理起来十分困难。

闪长玢岩侵入体内，在坝址左、右岸表部皆发育卸荷裂隙带。卸荷带内岩体裂隙十分发育，加之高寒地区物理风化比较严重，使岩体十分破碎，一般RQD值小于10%。其中左岸卸荷裂隙带长约170m，宽约75m ，铅直厚度一般13～19m；右岸卸荷裂隙带长约130m，宽约70m，铅直厚度21.5m左右。张开宽度一般为10～20mm，充填泥和岩石碎屑。该带岩体透水性强，属强透水岩体。

坝基开挖揭露岩石岩性、风化状态、卸荷裂隙带等与初步设计阶段基本一致。揭露地质构造情况与初步设计阶段出入较大，初步设计阶段坝基没有发现断层，技施阶段发现9条断层，有3条宽度大于1.0m，最大宽度为5.2m，走向基本为顺河向，倾角较陡，充填物为泥和碎块岩，透水性好。

岩体节理发育，受卸荷裂隙的影响，节理多数张开1～2cm或充填岩屑、少量泥。节理发育以下列3组为主：①走向N5°W～N5°E，倾向SW或NW，倾角 55°～75°。②走向 N35°～60°E，倾向 NW，倾角 30°～50°。③走向 N20°E，倾向 SW，倾角 62°。总体分布趋势以北西、东向（顺河向），倾向南西或北西（右岸），陡倾角为主，多数张开、少量夹泥。

结合前期勘探钻孔压水资料、帷幕灌浆先导孔压水资料（左岸）、灌浆试验钻孔资料（右岸灌浆平洞）分析，岩体透水层可分为3个透水带：①强透水带下限：左岸埋深10～25m，河床埋深9～11m，右岸埋深10～24m；②中等透水带下限：左岸埋深 16～48m，河床埋深 14m，右岸埋深 15～53m；③小于0.03L/（min·m·m）相对隔水层埋深：左岸34～54m；河床埋深26m。右岸埋深41～73m。

根据工程地质条件可以看出，坝基地质条件极为特殊，岩层走向为顺河向，且较陡；岩脉充填为顺岩层充填，接触带较宽且走向不定性，透水性较强；断层及节理发育，也均为顺河陡倾角，透水性好。这种地质条件对灌浆很不利。

5 坝基前期帷幕灌浆施工

阿涡夺水库工程技施阶段施工期间先后进行了2次大坝帷幕灌浆。2003年施工期帷幕灌浆按照技施阶段设计施工图施工，通过检查孔压水试验检查合格，此阶段灌浆施工为前期帷幕灌浆。

阿涡夺水库坝体心墙两岸基础岩石表部破碎，渗透性强，地下水位低。大坝为3级建筑物，最大坝高53.2m，属中坝，其基岩相对隔水层单位透水率按“规范”要求为 0.05～0.1L/（min·m·m），考虑阿涡夺水库来水量较小，河床基础及左岸坝肩岩石灌浆帷幕范围按不大于 0.03L/（min·m·m）控制，右岸坝肩帷幕按不大于 0.05L/（min·m·m）控制。河床帷幕深度约25.00m。左岸山体较平缓，岩体破碎，难以成洞，故左岸帷幕在山体表面钻灌，灌浆范围左岸至渗透系数较小的页岩，左岸帷幕向山体内延伸52.00m，帷幕深度约17.00～40.00m。由于右岸山坡陡峻，在右岸4519.10m高程打一帷幕灌浆平洞，至坝0+236.00m桩号，灌浆洞断面为方圆形，尺寸为2.0m×3.0m（宽×高），顶拱及边墙采用喷锚处理，底板采用混凝土板，厚度0.3m。右岸帷幕向山体内延伸88.00m，帷幕深度约10.00～43.00m，右岸帷幕延伸长度达到1.5倍坝高。

考虑坝基岩石分布有顺河向的断层、节理裂隙，局部倾角较陡，节理裂隙较发育，大坝粘土心墙基础采用主、副双排帷幕，主、副帷幕排距1.50m，帷幕孔距2.00m，交错布置，相当于帷幕孔距加密至1.00m，以提高帷幕的防渗效果。两岸坝肩为单排帷幕，左岸坝肩帷幕孔距2.00m，右岸坝肩灌浆平洞内的帷幕孔距原设计为2.00m，经现场灌浆试验，孔距调整为1.50m，同时，灌浆帷幕向山体内增长42m。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法。帷幕灌浆共分3序孔。

副帷幕完成灌浆孔75个，钻孔进尺1782.99m，注入灰量186183kg。主帷幕完成灌浆孔76个，钻孔进尺2888.54m，注入灰量431918kg。两岸山坡（延伸体）完成灌浆孔33个，钻孔进尺1325.20m，注入灰量285664.70kg。右岸山坡（灌浆平洞）完成灌浆孔40个，钻孔进尺1186.53m，注入灰量137137.95kg。

本阶段帷幕灌浆施工及检查工作于2003年完成，依据本期检查孔压水试验资料，其岩体透水率已经达到设计控制标准。

6 坝基前期帷幕灌浆渗漏检查与分析

2005年10月10日进行临时下闸蓄水，库水位蓄至4489.00m时，坝下多处出现渗水情况，并且随着库水位上升，渗水量也逐渐增大，且溢洪道底板及输水洞内多处可见明显渗水。根据现场施工及蓄水期的有关资料，对坝后渗水原因进行分析论证。

6.1 坝基渗漏检查与分析

在桩号0+0.000～0+148m布置检查孔6个,从钻孔岩芯看，坝基岩体节理裂隙发育，节理多数张开，少量充填夹泥，表面见铁锰质浸染，部分陡倾角裂隙面见有擦痕。岩体破碎，岩心获得率较低，一般为20%～60%，部分孔段见有断层破碎带和裂隙密集带，岩石极破碎，岩心获得率低于20%，钻进中孔壁经常掉块、卡钻，部分孔段跨塌严重，钻孔无法施工，特别是JK1孔岩芯极破碎，孔深65m以上孔段压水试验均不能起压，其中孔深47m以下发育隐伏断层破碎带（F19）和裂隙密集带61.1～82.1m，岩体极破碎，垮孔严重。

从钻孔压水试验分析，坝基岩体（含帷幕灌浆段）多属于弱透水性（1≤q＜10）和中等透水性（10≤q＜100），少量孔段具有微透水（q＜0.01L/（min·m·m））。其中中等透水性岩体分布在JK1孔（桩号0+007.00）自压浆板至孔深75.6m段，JK2孔（桩号0+044.50m）自压浆板至孔深75.4m段，JK4孔（桩号 0+102.50）孔深 61.1～82.1m 段，JK5孔（桩号0+136.70m）自压浆板至孔深79.0m段，JK11孔（桩号0+068.30m）孔深 64.0～79.0m段，主要属于主、副帷幕下限之间的孔段，特别是JK1孔65.5m以上孔段压水试验不起压，改为注水试验，渗透系数 1.7×10-2～4.64×10-1cm/s，为强透水性；弱透水性岩体主要分布于JK2，JK4孔之间的副帷幕灌浆深度以上孔段。吕荣值不大于0.03L/（min·m·m）的岩体分布于距坝顶75.4～82.1m以下，埋藏较深。坝基检查钻孔压水试验成果见表1。

根据6个钻孔压水试验资料统计，坝基帷幕灌浆段孔段全长209.5m，其中中等透水性孔段合计长137.2m，占全部灌浆孔段的65.5%，特别是JK1孔灌浆孔段压水试验不起压，透水性强，说明灌浆效果未达到不大于0.03L/（min·m·m）的设计要求。同时，帷幕下岩体部分孔段具有中等透水性，部分孔段吕荣值大于 0.03L/（min·m·m）的设计值，即防渗帷幕深度亦不满足设计要求。

表1 坝基钻孔压水试验成果表

6.2 坝肩渗漏检查与分析

1）左坝肩。自溢洪道（桩号0+000.00m）开始，至左岸山坡桩号0-066.80处布置检查孔6个。防渗帷幕自坝顶高程，深度17.5～39.3m。从钻孔岩芯看，岩体多为弱风化，风化带厚度大于60m，岩体节理裂隙发育，节理多数张开，少量充填夹泥，面见铁锰质浸染，部分陡倾角裂隙面见有擦痕。岩体较破碎，岩芯获得率多为50%～90%，部分孔段见有裂隙密集带，岩石破碎，岩芯获得率30%～50%，钻进中有掉块、卡钻现象，岩芯多呈中短柱状，局部碎块状。部分孔段垮塌严重，钻孔无法施工，特别是JK10孔岩心获得率极低，一般18.8%～67.7%，孔深34.6m以上岩石受强风化带 (孔深5.5m以上)和断层F19（孔深13.5～32.6m）影响，岩芯极破碎，部分孔段岩芯呈泥砂夹碎石状，岩芯获得率为0。左坝肩钻孔压水试验成果见表2。

表2 左坝肩钻孔压水试验成果表

从钻孔压水试验分析，坝肩帷幕灌浆段岩体多属弱透水性（1≤q＜10），局部中等透水性（10≤q＜100），少量孔段具有微透水（q＜0.01L/（min·m·m））。其中中等透水性岩体吕荣值0.106～0.421L/（min·m·m），主要分布在 JK7孔（桩号 0-051.70）孔深 21.0～25.0m，30.0～35.2m 段，JK8孔（桩号 0-068.80） 孔深 32.2～36.9m，47.2～52.0m 段，以及JK10孔（桩号 0-015.70） 孔深 7.8～13.0m，17.8～23.0m段。

根据钻孔压水试验资料分析，左坝肩帷幕岩体吕荣值多未达到 q≤0.05L/（min·m·m） 的设计控制指标。同时，帷幕下岩体部分孔段具有中等透水性，部分孔段吕荣值大于0.05L/（min·m·m）的设计值，防渗帷幕深度不满足设计要求。此外，帷幕端点处稳定地下水位低于帷幕底界，正常蓄水位以下部分孔段吕荣值大于0.05L/（min·m·m）的设计值，帷幕未与坝肩山体相对隔水层封闭。

2）右坝肩。自灌浆平洞（桩号0+148.00）至灌浆平洞底端（桩号0+209.00），长61m，共布置检查孔2个。防渗帷幕自洞底高程4519.00m，深度20.8～53.6m。从检查钻孔岩芯看，岩体为中等风化，风化带厚度大于48.6m，岩体节理裂隙发育，节理多数张开，少量充填夹泥，面见铁锰质浸染。岩体较破碎，岩芯获得率多为40%～72%，部分孔段见有断层破碎带裂隙密集带，岩石破碎，岩芯获得率低于30%，钻进中有掉块、卡钻现象岩芯多呈中短柱状，局部碎块状。部分孔段垮塌严重，钻孔无法施工，特别是JK6孔孔深16.7～18.9m断层带岩心极破碎，岩芯呈泥夹碎石状。右坝肩钻孔压水试验成果见表3。

表3 右坝肩钻孔压水试验成果表

从钻孔压水试验分析，右坝肩岩体属中等透水性（10≤q＜100）和弱透水性（1≤q＜10），JK6孔深度11.6～16.6m位于断层影响带，具有强透水性。其中，帷幕灌浆段岩体透水率0.115～0.741L/（min·m·m），具有中等透水性，最大达到 1.032L/（min·m·m），属于强透水，均未达到设计控制指标。同时，帷幕下岩体多具有弱透水性，部分孔段吕荣值大于 0.03L/（min·m·m）的设计值，防渗帷幕灌浆深度不够。帷幕端点处稳定地下水位低于帷幕底界，正常蓄水位以下部分孔段吕荣值大于0.05L/（min·m·m）的设计值，帷幕未与坝肩山体相对隔水层封闭。

7 补强帷幕灌浆设计方案与施工

7.1 补强帷幕灌浆设计方案的变更

根据蓄水后渗漏检查结果及地质资料分析，2007—2009年，对阿涡夺大坝基础补强防渗处理工程进行设计方案调整：

1）坝基防渗帷幕设计标准调整为：大坝基础、左岸山体及右岸平洞部位，灌浆帷幕范围按透水率不大于 0.1L/（min·m·m）控制。

2）坝基部位（坝 0+000m～0+148.00m）的加强灌浆帷幕中心线在原主帷幕线与副帷幕线中间，与主帷幕线距离为0.75m，孔距为1m，帷幕深度约为7～67m。

3）左岸加强帷幕在山体表面钻灌，灌浆中心线在原设计灌浆线上向上游侧平移0.75m，孔距为1m，帷幕灌浆范围比原设计延长29.7m，延长至桩号0-096.50m处，帷幕深度约为10～65m。

4）右岸灌浆平洞比原设计延长19m，延长至0+228.00m桩号处，加强帷幕灌浆孔距1m，深度约为 10～67m。

5）输水洞采用增设“密封圈”的方法进行处理，在输水洞桩号洞0+092.13m处增加3排帷幕灌浆，排距1.5m，深度8m，标准按透水率不大于0.1L/（min·m·m）控制。

6）在左岸坝肩局部增加一排副帷幕灌浆，范围在桩号坝0-011.60～0+035.50m之间，副灌浆帷幕中心线在原主帷幕线上，与加强帷幕线距离为0.75m，孔距1m，帷幕深度22～42m。

7）右岸坝肩部位（坝0+140.00～0+163.00m），埋深约15～40m范围内地层破碎带采用高压旋喷灌浆处理。高压旋喷灌浆布置与该部位的加强帷幕灌浆布置相同，孔距定为0.5m。穿过这一破碎范围后，恢复帷幕灌浆施工，处理至加强帷幕灌浆底线。

7.2 补强帷幕灌浆施工与检查

根据阿涡夺实际地质情况，参照灌浆规范，在施工方案中采用了国际先进灌浆理念和灌浆工艺（GIN法）。自2007年5月进行左坝肩试验段的现场补强灌浆试验，先后进行了主河床段帷幕补强灌浆、左岸山体帷幕补强灌浆、右岸平洞帷幕补强灌浆、副帷幕补强灌浆、右坝肩高压旋喷灌浆及输水洞“密封圈”帷幕灌浆等。截止2009年10月，历时3年。

从检查孔压水试验来看，主河床段及右岸平洞部位(0+000.0～0+209.0m)的检查孔压水透水率基本都在 0.1L/（min·m·m）以内，为合格检查孔，个别孔段出现的压水试验透水率大于0.1L/（min·m·m）的情况，在其两边打补充检查孔进行检查，以分析不合格孔段透水情况，补充检查孔的检查结果透水率皆小于0.1L/（min·m·m），为合格孔段，说明该部位不存在集中渗漏通道。

左岸山体部位（0+000.0～0-066.8m），有2个检查孔JC2和JC3为不合格检查孔，最大透水率为 0.2381L/（min·m·m），同时发现灌浆帷幕底线以下（JC3的第5段以下及JC5的第7段以下为灌浆帷幕底线下未灌浆孔段）也存在透水率大于0.1L/（min·m·m）的不合格孔段（最大透水率达0.312L/（min·m·m）。对此问题，设计与业主研究后，对左岸山体帷幕补强灌浆进行了加深处理，具体加深深度以先导孔及检查孔压水试验所揭露透水率不大于0.1L/（min·m·m）的孔段高程来确定。加深孔在补强灌浆孔的基础上进行，孔距1m，分三序施工，在加深段钻灌施工过程中，采用孔口封闭灌浆法大压力进行加深段灌浆，利用孔口封闭灌浆法的补灌作用，对该部位上部已施工的不合适孔段进行补灌，加深处理结束后，重新布置了补充检查孔进行全孔段检查，补充检查孔的检查结果为：透水率皆小于 0.1L/（min·m·m），为合格孔段。

[1]中水东北勘测设计研究有限责任公司.西藏阿涡夺水库初步设计报告[R].1998.

[2]中水东北勘测设计研究有限责任公司.西藏阿涡夺水库工程坝后渗水分析专题报告[R].2005.

[3]中水东北勘测设计研究有限责任公司.西藏阿涡夺水库工程渗漏分析勘察报告[R].2006.

[4]中水东北勘测设计研究有限责任公司.西藏阿涡夺水库工程竣工（施工地质）报告[R].2009.