麦海因水库渗漏原因及防渗处理分析

2015-07-25卢利辉

陕西水利 2015年3期

卢利辉

（额敏县水利水电勘测设计队新疆额敏 834600）

1 工程概况

麦海因水库由沥青心墙砂砾石坝、导流放水涵洞、溢洪道等建筑物组成，大坝坝型为沥青砼心墙砂砾石坝，是一座以灌溉、草原生态保护及人畜饮水为主兼顾下游灌区防洪的综合性利用水库。水库总库容为995×104m3，控制灌溉面积6.5万亩，根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）的规定，本工程等别Ⅲ等，工程规模为中型，永久性主要建筑物级别为3级，永久性次要建筑物级别为4级，临时建筑物为5级。设计洪水标准采用50年一遇，洪峰流量44.4m3/s，校核洪水标准采用1000年一遇，洪峰流量79.3m3/s。工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应普特征周期为0.35s，相应地震基本烈度为Ⅵ度。工程的主要任务为：解决麦海因河来水年内分配不均的问题，保证下游灌区6.5万亩地的灌溉用水和1.84万人、10.5万头人畜用水要求；水库建成后削减洪峰，提高下游河道的防洪能力。

2 渗水现象及其原因分析

2012年9月3 日水库关闸蓄水，蓄水12天，库水位由1190m蓄至1201.88m，发现坝后溢出点偏高，高出河床3m～4m，且水库上游护坡变形明显。

发现坝后渗水情况后，验收委员会提出了要查明渗漏原因，春季试验性蓄水，加强渗漏观测等处理意见。2013年春季开始试验性蓄水，水位蓄至1212.41m时，坝后有三处渗水点，第1处渗水点高程为1179.0m，低于库水位33.41m；第2处渗水点高程为1187m，低于库水位25.41m；第3处渗水点高程为1196.5m，低于库水位15.91m。通过简易量水堰，测得最大渗漏量约为 0.13m3/s。

试验性蓄水期间，自治区水利厅、地区区水利局等领导高度重视，多次实地查看了麦海因水库渗漏情况，并开会讨论了渗漏的原因和处理的初步建议，强调要持续观测渗漏量，加强大坝的观测和巡检。

国电塔城铁厂沟发电有限公司于5月初委托新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，补充勘察主坝工程地质条件，查明渗漏原因。即日新疆水电设计研究院地质所开始钻探工作，本次地质勘察布置钻孔11个，其中坝顶8个，坝后坡3个钻孔。

（1）本次勘测检查孔检测资料分析

根据本次勘察的11个钻孔及试验数据表明：

① 放水洞两侧（大坝桩号0+95.5～0+103.5）大坝施工阶段未按标准进行灌浆处理；根据钻孔压水试验证明基岩透水率较大，库水通过该处向下游渗漏。

②大坝桩号（0+030～0+088）帷幕灌浆布置两排灌浆孔，效果较好；两坝肩及延伸段均为单排帷幕，根据钻孔压水试验证明基岩透水率较大，说明两坝肩坝基灌浆存在缺陷。

③根据左右坝肩钻孔压水试验资料，两坝肩帷幕灌浆延伸范围较短，未延伸至5Lu界限与正常蓄水位交点且右坝肩局部段帷幕灌浆深度不够，库水通过左右坝肩及延伸段向下游渗漏。

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。

表1 初拟灌浆压力值表

（2）基本结论

结合以上论述，可基本得出以下结论

①从渗压计初期观测结果判断出：左右两岸帷幕灌浆效果较差，未起到阻断岸边绕渗的作用；集中渗漏点在涵洞与沥青混凝土心墙交会的上部。

②根据本次检查孔压水试验数据得出，放水洞两侧（大坝桩号0+095.5～0+103.5）基岩透水率较大，库水通过该处向下游渗漏；两坝肩及延伸段基岩透水率较大，两坝肩坝基灌浆存在缺陷。

3 防渗处理方案

3.1 灌浆

本次灌浆设计采用了普通帷幕灌浆方式。左坝段0-035～0+035和右坝段0+085～0+190灌浆深度按基岩透水率5Lu以下5.0m防渗线控制。钻孔间距先2.0m后1.0m考虑，其中与已灌区域重复的0-022～0+035和0+085～0+142段灌浆要求在已灌孔间插花灌浆。

放水洞底部及两侧（大坝桩号0+095.5～0+103.5）大坝施工阶段未进行灌浆处理，本次对此段加强灌浆处理。帷幕灌浆在放水洞处布置3排，每排3孔，排距1m，中间排的灌浆轴线与坝体新灌轴线在同一直线上，其余两排分别在上游侧和下游侧，每排洞中心线布1孔，两侧各布1孔，两侧孔距洞轴线1.6m，距洞外边墙线0.35m，灌浆深度按基岩透水率5Lu以下5.0m防渗线控制。

3.1.1 孔位布置

新灌浆坝体段（左坝段0-035～0+035和右坝段0+085～0+190）布置在心墙上游侧与心墙轴线平行，距离心墙基座上游边线0.50m，距离心墙轴线1.4m。钻孔间距1.0m，其中与已灌区域重复的0-022～0+035和0+085～0+142段灌浆要求在已灌孔间插花灌浆。

3.1.2 灌浆顺序

帷幕灌浆采用三序施工，先钻灌第一序孔，然后钻灌第二序孔，最后钻灌三序孔，第一序孔间距为8m。

3.1.3 压水试验

（1）灌浆孔（段）在灌浆前均应做简易压水试验。

（2）先导孔（第I序孔的1/3孔数）应自上而下分段卡塞进行压水试验，帷幕灌浆试验孔按SL62-94“灌规”附录A的规定采用五点法或单点法进行压水试验，检查孔应按SL62-94“灌规”附录A的规定采用五点法进行压水试验。

3.1.4 灌浆方法

可采用孔口封闭孔内循环自上而下分段灌浆法或自下而上分段灌浆法（灌浆方法可视基岩的完整率而定），射浆管距离孔底不得大于50cm。同一排上相邻的两个次序孔之间，在岩层中钻孔灌浆的间隔高差不得小于15m。

3.1.5 灌浆压力

表1为初拟灌浆压力值，最终灌浆压力的大小等灌浆参数应通过现场灌浆试验确定。

3.1.6 帷幕灌浆段段长

岩基灌浆段段长不大于5m，桩号0+000～0+035和0+085～0+120坝段基础灌浆上部两段段长不宜超过3m，视具体情况而定。灌浆垫层混凝土和基础的连接段灌浆段长为入岩2m。

3.2 反滤层

2013年4 月坝后发现渗水后，为了既保证大坝安全，又考虑5月～8月灌溉用水，在坝后溢出点以上（高程1188m）1.5m处即1189.5m以下设贴坡。贴坡顶部高程1189.5m，水平宽度为5m，坡度为1∶2.5，贴坡料为河床内砂砾石料。填料要求：级配连续，渗透系数＞1×10-2cm/s。相对密度 Dr≥0.85，Dmax＜80mm，小于5mm的颗粒含量25%～40%，小于0.075mm的颗粒含量＜5%。

4 防渗处理的关键技术

4.1 灌浆浆液

采用水泥浆灌注，其中混凝土与基础的连接段应单独先行灌浆。所使用的浆液应由稀到浓逐级变换，本次工程帷幕灌浆水泥浆液水灰比（重量比）从开灌依次采用5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1等七个比级。当某一比级浆液的注入量已达300L以上或灌注时间已达1h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，浆液浓度应改浓一级。当灌浆压力保持不变，注入率持续减少时，或当注入率不变而压力持续升高时，不得改变浆液浓度。当注入率大于30L/min时，可根据具体情况越级变浓。

4.2 灌浆过程中特殊情况处理

（1）灌浆工作必须连续进行，若因故中断，可按照下述原则进行处理：

①应及早恢复灌浆，否则应立即进行冲洗钻孔，然后恢复灌浆。若无法冲洗或冲洗无效，则应进行扫孔，而后恢复灌浆。

②恢复灌浆时，应使用开灌比级的水泥浆进行灌注。如注入率与中断前相近，即可改用中断前的水灰比继续灌注；如注入率与中断前相比减少较多，则浆液应逐级加浓继续灌注。

③恢复灌浆后，如注入率与中断前相比减少很多时，且在短时间内停止吸浆，应采取补救措施。

（2）帷幕灌浆过程中发生串浆时，如串浆孔具备灌浆条件，可以同时进行灌浆，应一泵灌一孔。否则应将串浆孔用栓塞塞住，待灌浆孔灌浆结束后，再行扫开串浆孔，而后继续钻孔和灌浆。

（3）对溶洞、溶缝进行灌浆时，应先查明溶洞的充填类型和规模，并遵循“先封闭，再密实”的原则进行灌注，可采用如下措施进行处理：溶洞内有充填物时，根据充填物的类型、性能以及充填程度，可采用高压灌浆、高压喷射灌浆等措施。溶洞内无充填物时，根据溶洞的大小，可采用泵入高流态混凝土，投入碎石，再灌注水泥砂浆、灌注混合浆液等措施，待凝后，扫孔，再灌浆。

（4）灌浆段注入量大，可选用下列措施处理：

①低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆。

②浆液中掺加速凝剂。

③灌注稳定浆液或混合浆液。