溫泉水庫右壩肩斷層防滲帷幕灌漿

馬正海

（青海省黑泉水庫管理處，青海西寧810001）

1 工程概況

溫泉水庫位于青海海西州格爾木河（柴達木盆地內(nèi)陸河）上游支流雪水河上，庫區(qū)高程4000m左右。壩址以上河道長110 km，控制流域面積9374 km2，多年平均年徑流量6.53 m3/s，多年平均年徑流量2.06×108m3。水庫樞紐由大壩、放水洞、溢洪道三部分組成，總庫容2.55×108m3，調(diào)洪庫容為0.93×108m3，興利庫容為1.5×108m3，死庫容為0.3×108m3。水庫按洪水重現(xiàn)期100 a設(shè)計，洪水重現(xiàn)期2000 a校核，地震設(shè)防烈度為8度。該水庫為格爾木河開發(fā)的龍頭工程，擔負著下游梯級電站（已建成三座，總裝機6.1×104kW）調(diào)節(jié)水量以及格爾木河下游的防洪任務(wù)。

溫泉水庫大壩為復(fù)合土工膜斜墻防滲砂礫石壩，壩頂高程3960.8 m，壩頂寬8 m，壩頂長880 m，最大壩高17.5 m，上游壩坡1∶3，下游壩坡1∶2.5。壩基防滲采用高壓擺噴塑性混凝土防滲墻，范圍為大壩樁號0+057～0+875 m，防滲墻頂部與壩體防滲土工膜相接。大壩上、下游均設(shè)壓震平臺。放水洞布置在右岸，為城門洞型無壓洞，斷面尺寸2.6 m×2.95 m，全斷面混凝土襯砌。溢洪道布置在放水洞右側(cè)，為側(cè)槽開敝式。施工期右壩肩未做防滲處理，水庫1993年蓄水運行以來下游滲漏嚴重，水庫大壩存在安全隱患，因此，2002年對右壩肩進行了防滲帷幕灌漿處理（大壩樁號0＋873～0＋965 m）。

2 工程地質(zhì)條件

溫泉水庫位于昆侖-秦嶺緯向構(gòu)造體系與青藏滇“歹”字型頭部構(gòu)造體系的交接部位，右壩肩坐于雪水河主斷裂帶（F3）上。右壩肩為第三系砂質(zhì)粘土巖，其上局部殘留有坡積礫質(zhì)土，粘土巖層中夾有薄層生物泥質(zhì)灰?guī)r和細砂層透鏡體及薄層石膏層，粘土巖下伏基巖為二迭系（P1b）大理巖，二者與F3斷層相接。F3斷層以黑褐色斷層泥、斷層角礫巖為主，斷層泥均一、致密，具有遇水塑性和相對隔水特征。粘土巖上覆第四系松散和較松散沉積層，主要為Q3PL碎礫石層和Q4PL卵礫石層。

F3斷層為區(qū)域性活動斷裂，斷層帶寬達數(shù)十米，順雪水河延伸，走向東西向，傾向北，傾角60°～70°左右。受其影響，上覆粘土巖次生小斷層、節(jié)理、裂隙極其發(fā)育，并殘留有地震裂隙，局部連通形成滲水通道，影響壩肩的穩(wěn)定。

3 帷幕灌漿設(shè)計

3.1 帷幕灌漿設(shè)計

設(shè)計壩軸線樁號0+873～0+965 m段進行帷幕灌漿處理，長度92 m，其中0＋873～0＋940 m段長67 m，采用雙排帷幕灌漿，孔、排距為1.5 m，共90個孔，平均灌漿深度41.8 m，最大鉆孔深56.5 m；0+940～0+965 m段長25 m，采用單排帷幕灌漿,孔距1.5 m，共17個孔，平均灌漿深度41.3 m。帷幕灌漿從正常蓄水位3956.4 m開始，總進尺5180 m。灌漿壓力控制在1.3～2.5 MPa。帷幕灌漿前先作清基30 cm厚的C15壓重混凝土。

3.2 設(shè)計變更

為便于施工，將30 cm厚C15混凝土壓重板改為預(yù)埋孔口管。當灌漿壓力達到1 MPa以上時，串、冒、漏漿現(xiàn)象普遍，且壩面局部出現(xiàn)輕微裂縫，因此，在施工過程中灌漿壓力調(diào)整為按0.8 MPa控制，逐步調(diào)整達到設(shè)計壓力。

4 帷幕灌漿施工

4.1 施工方法

用?146 mm或?128 mm合金鉆頭開孔，采用清水循環(huán)回轉(zhuǎn)法鉆進，鉆至2.5～8 m后，在孔內(nèi)預(yù)埋?89 mm孔口管，孔口管外壁回填細混凝土漿，待凝后從預(yù)埋管內(nèi)鉆進施工。鉆孔采用?75 mm合金鉆頭、清水循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進法。灌漿采用孔口封閉，自上而下循環(huán)灌漿法。

4.2 施工順序和灌漿段劃分

帷幕灌漿施工采取單排、雙排同時施工，雙排孔以先下游排后上游排，同排中按三序逐漸加密的方法實施，即同排中先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔，再Ⅲ序孔。

灌漿段第1段為3 m，以下每段為5～6 m。

4.3 灌漿壓力

灌漿壓力首段為0.4 MPa，最大壓力為2.5 MPa，個別孔內(nèi)條件差時0.8 MPa左右。

4.4 灌漿濃度及漿液變換

灌漿材料采用祁連山牌32.5號普通硅酸鹽水泥。灌漿漿液濃度由稀至濃逐級變換，漿液水灰比采用5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1共8個比級，開灌水灰比5∶1。

灌漿中，當灌漿壓力保持不變而注入率持續(xù)減小時，或當注入率不變而壓力持續(xù)變高時，不改變水灰比。當某一比級漿液的注入量已達到300 L以上或灌漿時間已達到1 h，而灌漿壓力和注入率均無改變或改變不顯著時，改濃一比級。當注入率大于30 L/min時，根據(jù)具體情況超級變濃。

4.5 特殊情況處理措施

鉆孔時塌孔（壩體厚大于4 m段，右壩肩段）、不返水（右壩肩靠壩面）現(xiàn)象較普遍，對塌孔、不返水情況嚴重的，直接采取灌漿或按1∶1濃漿灌漿或在漿液中加入水玻璃灌漿。對于塌孔、不返水情況不嚴重的，采取鉆進循環(huán)液中加入水泥或水泥粘土混合措施，如不起作用則采取灌漿措施。

灌漿過程中由于地質(zhì)條件差，串漿、冒漿、漏漿、灌漿中斷現(xiàn)象均有發(fā)生。串漿現(xiàn)象不太嚴重，采取了灌漿孔灌漿，被串孔口封閉即達到效果。冒漿現(xiàn)象較普遍，除采取常規(guī)的低壓（甚至無壓）濃漿、限流、限量、間歇性方法外，采取漿液中加水玻璃、鋸沫等辦法。漏漿現(xiàn)象發(fā)生率也較高，在采取冒漿處理措施后仍無效者，采取水泥、細沙混合漿灌注（砂漿泵）至封孔，待凝后再掃孔處理。因故中斷灌漿的，在30 min內(nèi)排除故障后繼續(xù)灌漿，大于30 min則重新掃孔后再灌漿。

4.6 灌漿結(jié)束標準及封孔

灌漿在規(guī)定的壓力下，當注入率不大于0.4 L/min時，繼續(xù)灌漿60 min，或不大于1 L/min時，繼續(xù)灌注90 min，灌漿結(jié)束。

灌漿封孔采取先“機械壓漿封孔”、后人工封孔相結(jié)合法。

5 帷幕灌漿質(zhì)量檢查

帷幕灌漿的質(zhì)量檢查采用壓水試驗的方法，共布置12個檢查孔、76段次試驗，試驗成果見表1。從表中可以看出，其透水率均小于設(shè)計防滲標準（q≤3 Lu），其中49段次透水率小于1 Lu，占64.47%，有27段次透水率為1～3 Lu，占35.53%，透水率合格率為100%。

表1 帷幕灌漿檢查孔成果表Table 1:Checkup result of the curtain grouting

6 帷幕灌漿效果分析

共完成帷幕灌漿孔107個，總進尺5048.85 m，其中非灌漿段進尺578 m，灌入水泥395199.42 kg，平均注入量88.39 kg/m。共完成檢查孔12個，造孔進尺568 m，其中孔口空鉆進尺71 m，灌入水泥3377.79 kg,檢查孔平均注入量6.80 kg/m。封孔及孔口預(yù)埋管用水泥約8 t。共計水泥406577.21 kg。

6.1 灌漿成果分析

帷幕灌漿各排序孔單位水泥注入量對比分析見表2。

表2 各排序孔單位水泥注入量表/（kg/m）Table 2:Unit cement injection of the holes

從表2可以看出，雙排孔中下游排及單排孔各次序孔單位注入量遞減規(guī)律明顯。雙排孔下游排單位注入量Ⅱ序孔比Ⅰ序孔減少15%，Ⅲ序孔比Ⅱ序孔減少25%；單排孔單位注入量Ⅱ序孔比Ⅰ序孔減少10%，Ⅲ序孔比Ⅱ序孔減少22%。由于雙排孔上游排距大壩上游坡面較近，灌漿時漏、冒漿現(xiàn)象較普遍，而在成果資料分析中未將該部分量剔除，所以上游排孔各次序單位注入量不呈遞減規(guī)律。

6.2 壩后滲流觀測分析

帷幕灌漿結(jié)束后，大壩下游主河道原來滲水明顯減少，泉眼泛沙現(xiàn)象消失；從壩后滲流量資料看，在同庫水位下，帷幕灌漿后滲流量減少；另外放水洞內(nèi)壁原滲漏水現(xiàn)象也消失，說明帷幕防滲效果明顯。

7 結(jié)語

溫泉水庫右壩肩帷幕灌漿設(shè)計方案、施工工藝、各項灌漿參數(shù)及處理措施均是合適的。帷幕灌漿質(zhì)量檢查、灌漿成果分析、滲流量觀測資料分析及相關(guān)建筑物的外觀檢查均表明，帷幕灌漿的效果明顯，在高海拔粘土斷層采用帷幕灌漿防滲是可行的。■