曲彦羽 黄培杰

（黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 450003）

1 工程概况

青海某水利工程位于青海省格尔木市西的河流上，行政区划隶属青海省海西蒙古族藏族自治州管辖。该河流作为柴达木盆地最大的内陆河流，发源于东昆仑山脉主峰布喀达坂峰西南侧，源头海拔5 598 m。沿博卡雷克塔格山西部南麓自西向东流，在圆头山西南侧10 km 处折向北流，切穿博卡雷克塔格山进入峡谷，河流在穿越S303 省道后，河水散流。接纳西来支流台吉乃尔河后向东北流，最后汇入东台吉乃尔湖、西台吉乃尔湖，全长404 km，流域面积20 790 km2。该工程为沥青混凝土心墙坝，最大坝高78 m，水库总库容5.88 亿m3，正常蓄水位3 297.0 m，调节库容8 316 万m3，装机容量24 MW。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000），本工程属大（2）型，工程等别为Ⅱ等。工程项目属于干流骨干调蓄工程，其开发任务以供水为主，兼顾防洪、发电等综合功能。

2 坝基地质条件

2.1 坝基覆盖层特征

坝基第四系松散堆积物主要有残坡积物、崩积物和河床及阶地冲洪积物、冰水堆积物。其中，残坡积物（Q4dl+el）主要分布于坝址两岸的山坡上，组成物质为碎石夹砂，岩性主要为安山岩、玄武岩、大理岩、花岗岩等。崩积物（Q4co）l主要分布于坝址较陡岸坡坡脚及冲沟内，岩性以安山岩、花岗岩为主，块度大小不一，且分布比较零星。风积物（Q4eo）l广泛分布于坝址区，岩性为含砾细砂，上覆于坝址河床及阶地覆盖层之上，一般厚10～30 cm，在位于山脚处及Ⅱ、Ⅲ级阶地相交处厚度为2～3 m，呈松散状态。上更新统河流洪积物（Q3pl）为洪积沉积物。

坝址河床及阶地覆盖层深厚，钻孔揭露最大厚度为140.88 m，如图1所示。按其物质组成、结构及工程地质特征，将坝基覆盖层自下至上分为6层。

图1 坝址河谷地质剖面

第①层：中更新统冰水堆积物（Q2fgl），岩性为褐黄色含砂砾石的漂（块）卵（碎）石层，分选性差，大小粒径混杂，漂（块）石含量为8%～40.9%，粒径以40～80 cm为主，母岩成分以花岗岩、安山岩为主；卵（碎）石含量为9.3%～40.6%，粒径6～20 cm 均可见。6 组天然密度试验显示，此层的天然密度在2.17～2.48 g∕cm3之间，呈密实状态。此层夹有多层砂层，呈透镜状分布。

第②层：上更新统河流冲洪积物（Q3al+pl），岩性为褐黄色砂卵砾石，局部夹有漂（块）石或砾砂、粉细砂透镜体，局部呈钙质、泥质的微胶结～强胶结，具一定的分选性，砾石具有一定的定向排列特征，母岩成分以花岗岩、玄武岩为主。钻孔揭露此层厚度为8.60～56.70 m。

第③层：全新统洪积物（Q4pl），岩性为含砾细砂夹砂砾石（呈角砾状为主）。钻孔及坑槽探揭露此层厚度为1.25～13.20 m，并夹有范围较广的砂砾石透镜体，砂砾石透镜体厚度为1.25～4.30 m。出露范围：顺河向长约330 m，横河向长约150 m。

第④层：全新统洪积物（Q4pl），岩性为砂砾石（呈角砾状为主）夹含砾细砂层透镜体。钻孔及坑槽探揭露此层厚度为3.45～11.95 m。此层夹有分布范围较广的含砾细砂透镜体，砾细砂透镜体厚度为0.91～4.60 m，且在含砾细砂透镜体中局部还夹有砂砾石透镜体。

第⑤层：全新统河流冲洪积物下段（Q4al+pl），岩性为灰黄色、褐色含砂砾的卵漂（块）石，磨圆度以次棱角～次圆状为主，分选性较差，大小粒径混杂，无胶结，母岩成分以花岗岩、玄武岩等硬质岩为主。钻孔揭露及地表调查显示，此层厚度为3.00～6.90 m。

第⑥层：全新统河流冲洪积物上段（Q4al+pl），岩性为灰黄色、褐色含砂砾的卵漂（块）石，磨圆度以次棱角～次圆状为主，分选性较差，大小粒径混杂。钻孔揭露此层厚度为10.40～19.20 m，此层夹有一层含砾的中细砂。

2.2 坝基覆盖层存在的问题

沥青混凝土心墙坝坝基主要位于深厚覆盖层上，覆盖层最深达到140.88 m。坝基覆盖层第①层承载力为800～850 kPa，变形模量为55～60 MPa，第②层承载力为800～900 kPa，变形模量为60～65 MPa。这两层承载力和变形指标基本满足坝基安全要求，但这两层渗透系数为5×10-3～2×10-2cm∕s，为中等透水性，存在渗漏问题，应进行工程处理，建议结合抗渗需要，采用全断面防渗墙方案，以减少渗漏量，确保抗渗稳定性。坝基覆盖层第③层承载力为340～400 kPa，变形模量为20～35 MPa，其承载力和变形模量均不高，存在沉降变形问题；由多种方法综合判断，其在7°地震时存在液化可能性；其渗透系数为5×10-3～1×10-2cm∕s，为中等透水性，存在渗漏问题；其饱和快剪强度较低（内摩擦角25.5°～29.0°），建坝饱和后存在抗滑稳定性问题，不宜直接作为坝基建基面，但由于其埋深较深，完全清除不太现实，可考虑采取有效的处理措施。第④层承载力为400～600 kPa，其承载力和变形模量略低，且含有砾细砂层，存在沉降变形和不均匀沉降问题，其渗透系数为5×10-3～5×10-2cm∕s，为中等透水性，存在渗漏问题，不宜直接作为坝基地基，需要采取有效的处理措施。第⑤层承载力为600～700 kPa，其承载力和变形指标基本满足坝基要求；其渗透系数为1×10-2～1×10-1cm∕s，为强透水性，存在渗漏问题；其在地表出露，厚度不大，建议清除；第⑥层承载力为600～700 kPa，其承载力和变形指标基本满足坝基要求；其渗透系数为1×10-2～1×10-1cm∕s，为强透水性，存在渗漏问题，应采取截渗墙等有效措施加以防渗处理。

2.3 坝基渗漏与截渗墙

据现有钻孔揭露坝基覆盖层厚度为65.00～140.88 m，层次结构较复杂，坝基覆盖层渗透系数K为1.0×10-3～1.0×10-1cm∕s，具中等透水性～强透水性，建坝蓄水后，在无防渗设施的情况下，将构成坝基渗漏的主要途径。坝基覆盖层第①层局部呈泥质或钙质的微胶结～弱胶结，其中的泥钙质胶结物不仅使骨架孔隙直径变小，孔隙连通性变差，同时还将许多细小颗粒黏结成为粗一级的大颗粒，其直径多大于骨架孔径直径，因此，坝基覆盖层第①层发生管涌的可能性较小。第②层为砂卵砾石、第④层为砂砾石夹含砾细砂层透镜体、第⑤层和第⑥层为含砂砾的卵漂（块）石，以上各层渗透变形类型以管涌为主。第③层为含砾细砂夹砂砾石，且土、砂的不均匀系数Cu为2.3～3.3，其渗透变形类型以流土为主。综上所述，该坝基覆盖层深厚，渗透性较强，坝基渗漏量大，应进行有效的防渗工程处理。结合抗渗需要，采用全断面防渗墙方案，以减少渗漏量，确保抗渗稳定性。垂直防渗墙深度建议伸入防渗线以下3～5 m。

3 坝基截渗墙施工管理的主要问题

3.1 施工过程发生塌孔问题

施工过程发生塌孔，主要原因有以下5 个方面：一是地层岩性不均匀、不稳定，地层中砂性土中存在卵石、砾石；二是泥浆配制没有最佳化，不能起到保护内外壁的作用，从而造成槽孔坍塌现象的发生；三是钻孔暴露时间较长，护壁泥浆沉淀离析引起塌孔；四是由于地面长时间大量的积水入渗，土体饱和，施工作业时在机械振动和压力的共同作用下发生塌孔；五是管支护不能满足要求，由于地质松软无法固定导管支护，造成孔内坍塌。

3.2 施工过程发生漏浆

施工过程发生漏浆的原因主要是坝基覆盖层由砂层夹卵石、砾石组成，开槽时槽孔尺寸偏小造成开槽困难，砂层与卵石、砾石之间存在空隙，混凝土自流动从而导致漏浆现象。另外，坝基覆盖层中的砂层、卵石、砾石中存在的较大深度、一定延展范围的空洞、洞穴等，也造成截渗墙施工浇筑过程中极易引发漏浆现象。

3.3 墙体厚度不符合设计要求

墙体厚度是根据强度计算、渗流计算而设计的，墙体施工质量对于大坝后期运营安全至关重要。造成厚度不满足要求的原因在于护壁泥浆配制不合理、泥浆流动性差、护壁泥浆黏稠度偏高、槽壁上过厚的泥皮堆积等因素，挤占槽孔直径空间，造成墙体厚度不满足设计值。

3.4 墙体深度不符合设计要求

在水利水电工程中，截渗墙墙体的深度通常要求达到封闭或者大幅削减坝基渗透水流的水压力的目的，如果施工过程中截渗墙墙体深度不够，则会给大坝坝基渗透稳定带来很大的隐患。

3.5 墙体施工材料不合格

截渗墙施工所用材料不符合既定的产品质量标准，是决定截渗墙质量的重要因素［1-2］。截渗墙施工前必须把好材料关，要对监理单位、施工单位提出关于材料控制方面的严格要求，同时，要抓好施工单位材料自检、第三方检测单位验证等工作。

4 针对坝基截渗墙施工管理问题的对策

4.1 针对施工过程塌孔问题的对策

施工前认真钻研截渗墙施工方案，严格落实施工操作流程。要提前开展护壁浆液配制、水泥浆液配制与试施工试验，确保护壁浆液能够起到护壁、稳孔、稳槽的作用。同时，要提前熟悉地层岩性，由于在砂砾石、卵砾石地层中容易发生塌孔、塌槽现象，施工进入此类地层所处深度时，控制好施工进尺，做到边进尺边护壁，提前做好护孔、护壁工作。

4.2 针对施工过程漏浆问题的对策

坝基截渗墙施工漏浆往往发生在由砂层夹卵石、砾石组成的地层中，为了解决施工过程中漏浆问题，要提前熟知坝基覆盖层各个深度的地层岩性空间分布情况，在“封堵”与“灌浆”上下功夫。“封堵”是指针对大的空、穴用水泥配以骨料或者水泥浆液泵送进行填堵，“灌浆”是指提前灌浆进行处理。

4.3 针对墙体厚度不符合设计要求问题的对策

在截渗墙孔、槽施工前，认真学习施工流程和操作要求，规范施工操作，确保墙体厚度施工的精准度，对墙体厚度设计尺寸不超不欠。提前开展截渗墙试施工试验工作，调制适宜的护壁泥浆参数和施工机械操作参数，在进尺速度、压力、时间等方面与地层合拍，还应重视清孔工作。

4.4 针对墙体深度不符合设计要求问题的对策

严格规范施工技术操作，严格遵循施工方案，同时，控制施工进尺，操作前精心策划，做到精细化施工。另外，还要利用测量工具，随着深度的加深，及时开展深度测量工作，做好记录，严格按照设计深度及施工要求完成施工作业。

4.5 针对墙体施工材料方面问题的对策

施工前要重视对施工原材料的厂家自检、施工单位验检、施工现场第三方检测单位控检等检测报告的检验工作。施工过程中要加强旁站监理工作，同时要注意施工中水泥拌和用水的水质要求和控制标准。施工完成后，按照龄期规定加强检测，检测中要保持足够的采集样品的数量，发挥好各个参建单位的质量控制作用。

5 结语

水利水电工程大坝坝基截渗墙是大坝安全运营的关键性隐蔽工程［3-5］。截渗墙施工质量管控是工程施工非常重要的一环，尤其是深厚覆盖层内的大坝坝基截渗墙施工会遇到塌孔、施工过程漏浆、截渗墙墙体深度和厚度不符合设计要求、施工墙体材料不合格等问题，一定要开展地质勘察工作，详细划分地层岩性，仔细研究坝基覆盖层地质条件及其可能造成的工程地质问题，采取针对性措施进行对应。要事先做好详细的施工计划，备足合格的施工材料，规范施工程序，精细化施工班组作业操作的要求，确保大坝坝基截渗墙施工质量，为水利水电工程安全运营提供保障。