黔中水利樞紐一期工程平寨水庫(kù)庫(kù)首防滲工程探究

趙龍輝

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平逐漸提升，基礎(chǔ)設(shè)施需求量逐漸提升，水庫(kù)工程的建設(shè)數(shù)量和規(guī)模逐漸增大。很多水庫(kù)工程的建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，如果施工技術(shù)處理不當(dāng)、運(yùn)維管理不當(dāng)，就容易引發(fā)水庫(kù)滲漏問(wèn)題[1]。因此，亟需對(duì)水庫(kù)防滲工程進(jìn)行詳細(xì)探究。

1 工程概況

黔中水利樞紐一期工程水庫(kù)正常蓄水位1331.0 m，總庫(kù)容10.89億m3，最大壩高162.7 m；平寨電站裝機(jī)136 MW，年發(fā)電量3.45億kW·h，可行性研究階段審批工程靜態(tài)投資61.45億元，總投資共63.32億元。

2 工程地質(zhì)勘查

2.1 巖溶

本工程水庫(kù)庫(kù)區(qū)不存在滲漏問(wèn)題，水庫(kù)滲漏主要集中于庫(kù)首一帶，因此，關(guān)于巖溶水文地質(zhì)條件的研究主要集中于庫(kù)首一帶。下面擬從庫(kù)首區(qū)地表巖溶地形態(tài)特征、地下巖溶地形態(tài)及鉆孔揭露的深部巖溶現(xiàn)象、巖溶暗河系統(tǒng)及水文地質(zhì)條件幾個(gè)方面分析庫(kù)首區(qū)的巖溶水文地質(zhì)條件。

2.2 水文地質(zhì)條件

三岔河及其附近流域除西北部威寧地勢(shì)較高地區(qū)屬于暖溫帶外，其余地區(qū)都屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)。工程區(qū)多年平均年降水量1488.5 mm、氣溫14.5℃、相對(duì)濕度81%、水面蒸發(fā)1300.8 mm、風(fēng)速2.1 m/s。三岔河及其支流徑流主要由降水形成。本區(qū)5～10月為豐水期，降水量占全年水量的85%左右，尤以6～7月為甚，占年徑流量的40%。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，水庫(kù)區(qū)地表分水嶺與地下分水嶺基本保持一致，分水嶺地區(qū)未發(fā)現(xiàn)越流補(bǔ)給現(xiàn)象；沿河兩岸均有地下水出露，分水嶺區(qū)地下水位高于水庫(kù)正常蓄水位。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地表地質(zhì)調(diào)查，三岔河及其支流均為補(bǔ)給性河谷，庫(kù)區(qū)地下水主要為非可溶巖區(qū)形成的基巖裂隙水、可溶巖區(qū)的溶隙、巖溶管道水；裂（溶）隙水其富水程度與斷層、裂隙的性質(zhì)及規(guī)模、密集程度有關(guān)，受季節(jié)的影響變化較大，一般為分散滲流，泉水出流的流量較?。豢λ固毓艿浪Ｑ貥?gòu)造帶、可溶巖與非可溶巖接觸部位出露，集中滲流，受季節(jié)的影響變化不大，泉水出流量一般較大，在庫(kù)區(qū)常于兩岸地勢(shì)較高處以跌流形式匯入三岔河及其支流，常于水庫(kù)岸坡小沖溝上形成小規(guī)模瀑布。

3 庫(kù)首防滲工程

根據(jù)巖溶水文地質(zhì)條件、庫(kù)首滲漏分析，庫(kù)首區(qū)左岸存在巖溶滲漏問(wèn)題，右岸主要以裂隙性滲漏為主，因此，兩岸防滲處理范圍、防滲邊界不同。

3.1 防滲線路選擇

3.1.1 左岸防滲線路選擇

左岸雞場(chǎng)、上壩洼地一帶，由于構(gòu)造的影響，下伏T1yn1灰?guī)r巖溶發(fā)育，地表地形破碎，在上壩洼地還有產(chǎn)生大規(guī)模巖溶塌陷的現(xiàn)象，地下水存在分流，鉆孔和連通試驗(yàn)證明T1yn2底部泥巖在上壩洼地一帶已經(jīng)遭到破壞，油菜沖洼地地表已出露了T1yn1灰?guī)r，遠(yuǎn)端又無(wú)可靠的隔水層或者高水位，因此，為保證防滲帷幕的可靠性，防滲線宜避開上壩洼地、油菜沖、馬家屯洼地，遠(yuǎn)離KS1躲兵洞巖溶系統(tǒng)并盡量選擇靠近三塘向斜高水位區(qū)、弱巖溶帶布置[2]。

從本工程各階段的勘察結(jié)果看，庫(kù)首左岸總體表現(xiàn)為雞場(chǎng)背斜核部巖溶強(qiáng)發(fā)育，三塘向斜巖溶發(fā)育相對(duì)較弱。因此，左岸防滲線路應(yīng)盡量避開并遠(yuǎn)離雞場(chǎng)背斜核部地區(qū)，遠(yuǎn)端防滲接三塘向斜弱巖溶、地下水高水位區(qū)，以避開壩址下游雞場(chǎng)背斜區(qū)及羅家大洞～躲兵洞（KS1）巖溶系統(tǒng)查清和處理難度大、防滲可靠性差的問(wèn)題，因此，左岸防滲線路沒(méi)有大的選擇余地?？傮w來(lái)說(shuō)，左岸防滲主要地質(zhì)問(wèn)題為防滲帷幕端點(diǎn)的可靠性、帷幕線的選擇、帷幕下限的控制進(jìn)行較詳細(xì)的勘察。

3.1.2 右岸防滲線路選擇

從各階段工程地質(zhì)勘察情況看，右岸不存在溝通庫(kù)內(nèi)、庫(kù)外的巖溶暗河，右岸不存在巖溶暗河型滲漏問(wèn)題，庫(kù)首防滲范圍只需將右壩肩附近及壩肩岸坡構(gòu)造裂隙、卸荷裂隙帶裂隙性滲漏通道封住即可，而且因T1yn2泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖夾灰?guī)r弱巖溶含水層在右岸具相對(duì)隔水性能，因此，右岸防滲帷幕的端點(diǎn)考慮接T1yn2底部的泥巖，由于T1yn2底部泥巖在壩肩下游右岸靠河床側(cè)及ZKC62號(hào)孔丫口一帶構(gòu)造裂隙、卸荷裂隙較發(fā)育、T1yn2泥巖風(fēng)化較強(qiáng)（見(jiàn)照片3-12“ZKC62號(hào)孔丫口T1yn2泥巖風(fēng)化情況”），帷幕線不能靠河岸一側(cè)布置，考慮到右岸巖層傾向上游偏右，為使帷幕線能以較短的距離接觸T1yn2底部的泥巖，結(jié)合ZKC14、ZKC62鉆探揭露T1yn2底部泥巖埋深情況，建議右岸帷幕線走向大致為S12°W（見(jiàn)“壩址及隧洞工程地質(zhì)平面圖1∶1000”），切過(guò)ZKC62號(hào)鉆孔丫口并對(duì)T1yn2泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r互層狀巖石進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理，以增強(qiáng)其隔水性能。

3.2 庫(kù)首防滲帷幕工程量

根據(jù)前述分析，庫(kù)首防滲工程量見(jiàn)表1。

表1 庫(kù)首防滲工程量統(tǒng)計(jì)表

3.3 防滲帷幕形成條件

左岸帷幕線需切斷KS4（4+）、KS6地下巖溶管道系統(tǒng)并需封堵ZKC5、ZKC38號(hào)鉆孔深部巖深洞穴，地表部分T1yn1灰?guī)r中落水洞較發(fā)育，帷幕沿線巖溶較發(fā)育，帷幕形成條件較差。

由于帷幕線需切斷KS4（4+）及KS6地下暗河系統(tǒng)，為保證帷幕安全、不失效，建議在帷幕線外側(cè)、地下暗河系統(tǒng)附近先施工一排水孔減壓孔。

由于深部巖深洞穴空間大，采用常規(guī)模灌漿方式難以形成帷幕，建議采用大口徑鉆孔進(jìn)行處理，先用大口徑鉆機(jī)造孔至巖溶洞穴處，進(jìn)行洗孔，待孔口返出清水后，迅速灌入加速凝劑的混凝土，待混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度后，再利用高壓固結(jié)的方式進(jìn)行常規(guī)模處理。

河床及右岸未見(jiàn)大的巖溶洞穴發(fā)育，采用常規(guī)灌漿方式即可形成帷幕，因此，壩基及右岸帷幕的形成條件好于左岸。

由于帷幕線需切斷KS4（4+）及KS6地下暗河系統(tǒng)，為保證帷幕安全、不失效，建議于帷幕灌漿施工前先在帷幕線外側(cè)、地下暗河系統(tǒng)附近施工一排水減壓孔。

帷幕形成后將切斷KS4（4+）及KS6地下暗河系統(tǒng)，由于暗河系統(tǒng)改道，可能在油菜沖洼地、上壩洼地一帶產(chǎn)生內(nèi)澇災(zāi)害，油菜沖洼地上口高程以上無(wú)居民分布、以下為耕地，暗河改道引起的內(nèi)澇主要影響當(dāng)?shù)鼐用竦霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)；上壩洼地下部為耕地，洼地半坡有上壩村寨，洼地內(nèi)澇將影響當(dāng)?shù)鼐用竦霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活，由于油菜沖洼地、上壩洼地相距較近，建議在帷幕形成后、根據(jù)內(nèi)澇發(fā)生情況，施工一排洪隧洞連通兩洼地并通至羅家大洞，將洼地內(nèi)的水引向羅家大洞～躲兵洞暗河系統(tǒng)排向壩址下游[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)水庫(kù)庫(kù)首防滲要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究，首先對(duì)該水庫(kù)進(jìn)行實(shí)地勘查，根據(jù)巖溶水文地質(zhì)條件、庫(kù)首滲漏分析，庫(kù)首區(qū)左岸存在巖溶滲漏問(wèn)題，右岸主要以裂隙性滲漏為主。在防滲工程設(shè)計(jì)施工中，結(jié)合左岸、右岸滲漏實(shí)際情況，選擇應(yīng)用帷幕灌漿防滲施工技術(shù)，并調(diào)整帷幕設(shè)計(jì)方案，提升帷幕防滲灌漿施工質(zhì)量，提升水庫(kù)防滲效果。

[1]李彥博.云蒙山水庫(kù)庫(kù)區(qū)防滲工程設(shè)計(jì) [J].河南水利與南水北調(diào),2017,45（7）:54-55.

[2]于慧月,于克寒.水庫(kù)大壩防滲工程技術(shù)探討[J].科技展望,2017,27（20）.

[3]葉冬冬,魏陸宏,等.古城水庫(kù)帷幕灌漿防滲能力衰減原因分析與對(duì)策研究[J].水利水電技術(shù),2016,47（4）:79-82.