馬鞍山水庫(kù)壩基昔格達(dá)地層防滲方案研究

(中水君信工程項(xiàng)目管理咨詢(xún)有限公司，成都，610074)

1 工程概況

馬鞍山水庫(kù)工程位于四川省攀枝花市米易縣，是一座以灌溉、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及農(nóng)村供水為主，兼顧生態(tài)環(huán)境用水等綜合利用的中型水利工程，設(shè)計(jì)灌面0.38萬(wàn)hm2，總庫(kù)容1136萬(wàn)m3。水庫(kù)大壩采用碾壓式瀝青混凝土心墻石渣壩型，壩頂全長(zhǎng)263m，最大壩高68.0m。

馬鞍山水庫(kù)大壩壩基自左到右分別為輝長(zhǎng)巖(分布于左壩肩、河床段及右壩肩底部)和昔格達(dá)組的砂巖和粘土巖互層(分布于右壩肩中上部)，左岸為寬厚山體，右岸為單薄分水嶺。為減少壩基滲漏，初設(shè)階段對(duì)河床段及兩壩肩均設(shè)置了帷幕灌漿，并通過(guò)混凝土基座與瀝青混凝土心墻連接，形成封閉防滲體系，右壩肩以外通過(guò)灌漿向庫(kù)岸延伸約300m。

施工階段在右岸壩端針對(duì)昔格達(dá)巖進(jìn)行了可灌性試驗(yàn)。試驗(yàn)檢查孔中能發(fā)現(xiàn)大量的水泥結(jié)石充滿層面和豎向裂隙，但通過(guò)壓水試驗(yàn)表明，其呂榮值均未達(dá)到防滲要求。綜合分析說(shuō)明，該處昔格達(dá)巖防滲不宜采用帷幕灌漿的方式。同時(shí)，由于昔格達(dá)巖具有失水再吸水過(guò)程后易軟化、坍塌的特性，在實(shí)際運(yùn)行中近壩庫(kù)岸的邊坡安全也不容忽視。因此，需要通盤(pán)考慮右壩肩昔格達(dá)地基的防滲處理和近壩庫(kù)岸的防護(hù)。

2 處理方案擬定

針對(duì)右岸單薄山體的地形、地質(zhì)特性，設(shè)計(jì)初擬了垂直防滲方案(跟初設(shè)階段理念一致)及右岸上游面板防滲方案。

2.1 垂直防滲方案

除帷幕灌漿外通常還有高壓旋噴灌漿、混凝土防滲墻等方式，其技術(shù)特性分述如下。

(1)高壓旋噴灌漿：該技術(shù)廣泛應(yīng)用于壩基防滲和地基加固，適用于軟弱土層、砂類(lèi)土和小粒徑砂卵礫石層。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣，昔格達(dá)地層屬半成巖，砂、泥巖飽和抗壓強(qiáng)度為0.52MPa～1.47MPa，具有一定強(qiáng)度，在高壓水、氣切割巖土體時(shí)，不易完全切割推動(dòng)巖土體、使?jié){液與破壞巖土體完全混合形成一定厚度的漿液凝結(jié)體，難以達(dá)到防滲目的。

(2)混凝土防滲墻：根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范及施工手冊(cè)，混凝土防滲墻是在松散透水地基或土石壩(堰)中以泥漿固壁連續(xù)造孔成槽，在泥漿下澆筑混凝土或回填其它防滲材料筑成的、起防滲作用的地下連續(xù)墻。它幾乎可適應(yīng)于各種地質(zhì)條件，包括松弱的淤泥至密實(shí)的砂卵石，甚至漂石和巖層中(基巖主要指強(qiáng)度較軟弱的基巖，含風(fēng)化巖體)。

若采用該方案，擬在壩0+223.10～壩0+373.700范圍內(nèi)，布置60cm厚C15素混凝土防滲墻，防滲墻穿昔格達(dá)巖并在底部切入下伏輝長(zhǎng)巖一定深度，墻深0m～71m。經(jīng)防滲墻處理之后，滲漏量可得到有效控制，但對(duì)近壩庫(kù)岸的防護(hù)還需另外采取措施。

2.2 上游面板防滲方案

本方案的設(shè)計(jì)目的是，在昔格達(dá)邊坡上布置防滲面板和粘土鋪蓋減少滲漏，同時(shí)起到保護(hù)岸坡的作用。處理范圍和方案為：自心墻基座上游側(cè)、坡面高程1270.00m以上、壩體填筑輪廓線范圍內(nèi)，布置鋼筋混凝土防滲面板；鋼筋混凝土面板以外、死水位以上、坡頂高程1307.00m以下、壩前約100m范圍內(nèi)采用粘土鋪蓋；在輝長(zhǎng)巖與昔格達(dá)分界、高程1270.00m附近采取帷幕灌漿防滲，昔格達(dá)地層則采用水平鋪蓋+粘土截水槽方式防滲。

經(jīng)過(guò)實(shí)際布置，心墻上游側(cè)鋼筋混凝土面板與心墻基座縱坡平行，均為1∶1.9，兩開(kāi)挖面之間設(shè)置1∶5的過(guò)渡坡段。鋼筋混凝土面板厚50cm，長(zhǎng)76.51m，下設(shè)10cm厚砂漿找平層，沿縱向分為5個(gè)面板，面板縫、周邊縫設(shè)2道銅片止水。面板以上開(kāi)挖邊坡1∶3，填筑坡比1∶3.5，用昔格達(dá)土填筑，表面依次為50cm厚反濾層和10cm厚預(yù)制六棱塊。

沿壩0+206.70設(shè)帷幕灌漿，軸線基本沿岸坡輝長(zhǎng)巖與昔格達(dá)地層分界線布置，帷幕灌漿長(zhǎng)100m，設(shè)1排灌漿孔，孔距1.5m，深度約50m，帷幕灌漿孔的兩側(cè)各布置1排固結(jié)灌漿孔和錨桿，孔距2m。帷幕灌漿在C25混凝土蓋重上進(jìn)行，蓋重頂高程1270.00m，C25混凝土蓋板底寬4.26m、厚1.2m。

上游粘土鋪蓋開(kāi)挖和填筑坡比與面板段相同，平面布置上為圓弧形，表面采用反濾層和預(yù)制六棱塊護(hù)坡。粘土鋪蓋的頂部垂直厚度1.83m，庫(kù)底垂直厚度6.69m。水平鋪蓋寬15m，厚7m，鋪蓋外側(cè)邊坡1∶4。護(hù)坡頂部與壩頂齊平，布置20cm厚泥結(jié)石馬道，高程為1307.00m。

圖1 馬鞍水庫(kù)上游面板防滲方案平面布置

3 方案比選

兩方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)見(jiàn)表1。

表1方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

(1)從方案本身來(lái)看，不管是防滲墻，還是防滲面板+粘土鋪蓋，都在工程上廣泛應(yīng)用，都可以有效解決本工程的壩肩防滲問(wèn)題。但本工程近壩庫(kù)岸為昔格達(dá)，由于其固有特性，有岸坡防護(hù)需要，防滲墻方案不能解決該問(wèn)題。從這方面看，面板+鋪蓋護(hù)坡方案較優(yōu)。

(2)從工程布置上看，防滲墻與心墻基座連接簡(jiǎn)單、可靠，而面板+鋪蓋護(hù)坡方案分部工程較多，存在面板與心墻基座、面板與帷幕灌漿、面板與粘土鋪蓋、粘土鋪蓋與防滲墻的連接，以及粘土鋪蓋本身的碾壓填筑，對(duì)工程質(zhì)量要求高，易產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)影響工程整體效果。從這方面看防滲墻方案較優(yōu)。

(3)從施工方面看，在壩肩斜坡上進(jìn)行防滲墻施工難度非常大，需要擴(kuò)挖基槽至少達(dá)到15m寬，并設(shè)置牢固操作平臺(tái)，由此導(dǎo)致的二次開(kāi)挖、心墻基座和壩體填筑工程量增加較多。同時(shí)，由于防滲墻最大深度達(dá)到71m，如此深的幕墻施工和質(zhì)量控制對(duì)建設(shè)、管理單位都是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。相對(duì)而言，防滲面板+粘土鋪蓋施工更為簡(jiǎn)單，質(zhì)量更容易保證。

綜上所述，雖然防滲墻方案具有聯(lián)接較少，施工可靠性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，但是因工程量偏大，不易找到專(zhuān)業(yè)的施工隊(duì)伍和機(jī)械，同時(shí)存在投資偏高、影響工期1年等不利因素，因此，本工程最終采用鋼筋混凝土面板+鋪蓋護(hù)坡方案。該方案雖存在較多的不利因素，但通過(guò)合理的施工和嚴(yán)格的質(zhì)量控制，可以使之發(fā)揮正常工程效益。

4 技術(shù)特點(diǎn)和實(shí)施效果

(1)一般壩基防滲采用豎向的帷幕灌漿或防滲墻方式，本工程結(jié)合壩基地層特點(diǎn)，采用豎向和斜坡防滲面板型式，形成有效整體來(lái)達(dá)到防滲的目的。

(2)在進(jìn)行壩基防滲的同時(shí)，充分兼顧到對(duì)庫(kù)岸的防護(hù)，使之達(dá)到雙重工程效果，取得較好效益。

(3)本方案自2015年7月開(kāi)始實(shí)施，歷經(jīng)7個(gè)月至2016年2月完成，施工質(zhì)量良好。自2016年10月開(kāi)始試蓄水至今，上下游最大水位差已達(dá)51m，并經(jīng)數(shù)個(gè)汛期檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)明顯滲水跡象，庫(kù)岸邊坡各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明運(yùn)行正常，證明壩基防滲方案是合理的。