依沙克·胡吉

（新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局 新疆 喀什 844000）

1 工程概况

下坂地水库位于新疆塔什库尔干河中下游，是高原地带一座具有生态补水、春旱供水，并兼顾水力发电的一座综合性水库。受地理条件的限制，水库建设设计与施工难度非常大，尤其是坝基的防渗加固设计难度。下坂地水库大坝坝基的覆盖层厚度达到了147.95 m，覆盖层以冰碛砂砾石层为主，并且此类性质的坝基覆盖层渗透系数变化大（6m/d～20.36m/d），安全允许水力比降较低（0.1）。经地质勘测，坝基渗漏量为1.115m3/s，但坝基渗透比降却高达0.548，远远超过安全允许的0.1，因此必须进行防渗加固处理。

1.1 坝基防渗加固方案

工程可研阶段对坝基防渗方案进行设计，并在部分区域进行工业性实验。经过方案必选，初步拟定采用上部防渗墙+下部帷幕灌浆的方案，防渗结构如图1所示。坝基覆盖层厚度为147.95m，因此防渗结构的总深度拟定为145m和150m；为保证工程防渗效果，并达到工程造价最合理的目的，需对防渗墙及灌浆帷幕各自处理深度的最优组合进行比选分析。

2 防渗墙和灌浆帷幕深度最优组合选择

在工业性实验阶段，防渗墙和灌浆帷幕组合的全断面防渗方案取得了良好的效果。实验表明在深厚覆盖层中坝基防渗采用100m深度以内防渗墙、下部实施帷幕灌浆的方案是可行的。实验阶段防渗墙深度并没有明确确定，为保证工程防渗效果和减少工程资金投入，需通过方案优化将最佳防渗墙深度固定在某一范围。工程拟定5组防渗深度（80m、85m、90m、95m和100m）与帷幕灌浆深度进行组合，通过综合对比分析来确定二者的最优组合。

2.1 不同深度墙幕结合方案造价分析

依据试验阶段工程各项资金投入可知，坝基防渗的主要投入项为洞挖石方、砼防渗墙、砂砾石灌浆、砂砾石空钻、预埋灌浆管、C20混凝土、弯轧钢筋以及基岩灌浆，各项按照规定的造价系数与施工工效计算，并依据相应的造价关系得出：防渗墙随深度的增加，防渗处理总造价依次为18396.47万元、18922.52万元、19037.62万元、19298.43万元和19613.07万元，工程总造价的幅度变小范围较小。

2.2 渗流分析

渗流分析采用二维渗流计算程序UNSST2软件，计算水库在正常蓄水位条件下的渗漏量，输入相关数据之后得到如下结果。

分析上表可知，随着防渗墙深度的增加，灌浆帷幕体承受的水头及水力坡降呈增大的趋势，坝基渗漏量变化幅度不大。

2.3 防渗墙和灌浆帷幕深度最优组合选择

通过以上分析可知，随着防渗墙深度的增加，工程资金投入的增加幅度变化不大，但工程施工的难度却成正比例增加，并且到一定深度值之后，施工难度系数成倍增加。因此，综合考虑之后确定从80m和85m二者之中确定最佳防渗墙深度，并从技术层面、防渗可靠性、施工、投资和施工组织五个方面综合分析二者的优劣。

图1 上墙下幕结构示意图

表1 各方案渗流计算结果

（1）技术层面分析。为避免下部帷幕灌浆施工不在坝基下部砂层中进行，防渗墙深度必须达到坝基下砂层透镜体下方一定距离。80m防渗墙虽也穿过砂层透镜体，但如与下部10m高帷幕搭接后，帷幕顶部与上部砂层透镜体的距离较近，局部可能在砂层透镜体内，而目前的施工技术又不可能严格控制灌浆质量。防渗墙深度在80m～100m范围内均可达到工程要求的防渗效果，渗漏量在允许范围内，墙深增加只对工程投资有影响，对坝基渗漏量控制效果不明显。

图2 监测点布设示意图

图3 蓄水期间0+160断面不同距离处渗压计水位过程线

（2）防渗可靠性。防渗墙深度越深，防渗可靠性越高，但工程难度随之增大。

（3）施工角度分析。80m和85m防渗墙的施工难度相当，而85m深度防渗墙的的施工工效则略偏低与80m防渗墙，并且随深度的增加施工工效逐渐降低，而防渗可靠性则逐渐增加，因此，从施工角度分析更加偏向于85m防渗墙。相对于其他深度防渗墙，85m深度防渗墙施工相对简单，并且工效稳定，墙体的施工质量更加易于控制。

（4）工程投资。从工程投资角度分析，防渗墙深度越小工程投资越少，综合造价分析85m防渗墙比80m防渗墙投入资金要多1.75%。

（5）施工组织安排。受工程场地限制，左岸场地较小，不能同时实施深孔钻孔与帷幕灌浆，所以必须在结束上一部分施工后才能进入下一部分施工。因此，左岸坝基防渗墙施工进度是整个防渗处理的一个关键因素。85m防渗墙具有较高的施工工效，防渗墙工程施工工期较短，给下部分帷幕灌浆预留出充分的时间，保证了帷幕灌浆施工质量。

综上分析可知，在整合各方面因素的基础上，85m防渗墙与帷幕灌浆的组合是最优的。

3 坝基防渗效果分析

在确定最优组合方案基础上，为掌握下坂地水库深厚覆盖层坝基“上墙下幕”最优化防渗组合及工程施工效果，需对垂直防渗墙附近的渗流量进行监测，以便了解大坝的运行状况，确保水库大坝的安全。

3.1 渗流监测点布设

结合工程实际地质条件，混凝土防渗墙监测点布设在三处，即断面0+160m、断面0+221m和断面0+294m处，监测点布设如图2所示。三处防渗监测点能够全面掌握防渗墙的渗漏情况，在同一断面的不同地点观测水位过程线变化，文章以典型断面0+160m上游6m、下游10m、70m和140m处作为数据分析基础，并在各观测垂线设置多处观测点，以求数据的准确性。

3.2 监测结果分析

水库大坝建成并处于正常蓄水期间进行数据观测，观测时间从1月份到11月份，数据观测结果如图3所示。分析图3（a）可知，断面0+160 m上游水位随着水库上游水位的上涨而上升，观测渗压计的压力也随之上涨，渗压计上升的速率为0.083m/d～0.105m/d，反映在上游水位的上升速率为 0.082m/d。分析图 3（b）、（c）和（d）可知，下游水位的上升速率明显偏小，渗压计的上升速率为0.003 m/d～0.047m/d，低于上游渗压计的0.082m/d～0.104m/d，水位上涨幅度也明显偏低。综上分析可以得出，水库在正常蓄水期间，大坝整体防渗效果良好，大坝渗漏量在水库安全运行允许范围内，表明下坂地水库深厚覆盖层坝基“上墙下幕”垂直防渗结构取得了良好的工程防渗效果。

5 结语

对于特殊地质条件的坝基防渗加固仍属技术难题，尤其对于高原地区深厚覆盖层坝基防渗处理方案。在尝试应用新型防渗方案基础上，仍需要进一步进行方案优化。新疆下坂地坝基防渗方案优化从技术层面、防渗可靠性、施工、投资和施工组织多个角度分析，确定了最优化的防渗墙和灌浆帷幕深度组合方案，并通过多年的工程实践验证了方案优化效果的明显性，值得相关工程施工借鉴。陕西水利

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