拉洛水利樞紐壩址承壓水特征及其對(duì)建壩的影響

黃振偉，杜勝華，雷 明，肖東佑，李 迷

（長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，430010，武漢）

拉洛水利樞紐壩址承壓水特征及其對(duì)建壩的影響

黃振偉，杜勝華，雷 明，肖東佑，李 迷

（長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，430010，武漢）

拉洛水利樞紐壩基巖石為板巖，板理裂隙、層間擠壓帶中賦存脈狀裂隙性承壓水。經(jīng)過(guò)多年勘察研究，查明了承壓水性質(zhì)、分布及埋藏條件、水位、流量、水力聯(lián)系，認(rèn)為其對(duì)大壩穩(wěn)定基本無(wú)不利影響，根據(jù)地質(zhì)勘察建議優(yōu)化了前期地基處理方案設(shè)計(jì)，減少了大量工程量。

拉洛；壩址；巖基；脈狀裂隙性承壓水；水力聯(lián)系；帷幕灌漿；建壩影響

拉洛水利樞紐工程位于西藏自治區(qū)日喀則地區(qū)，是雅魯藏布江右岸一級(jí)支流夏布曲上的控制性工程。壩址主要建筑物由攔河壩、左岸溢洪道、右岸泄洪洞、拉洛電站等組成，攔河壩壩型為瀝青混凝土心墻壩，最大高度62.7 m。水庫(kù)正常蓄水位4 298 m，死水位4 287 m，總庫(kù)容2.965億m3。拉洛水利樞紐壩基巖石層間賦存脈狀裂隙性承壓水，本文對(duì)承壓水特征及其對(duì)建壩影響進(jìn)行了分析。

一、壩址地質(zhì)概況

壩址處于雅魯藏布江南岸支流夏布曲中游薩迦縣拉洛鄉(xiāng)下游6 km峽谷進(jìn)口河段，夏布曲總體流向南西，河道位于中部偏右，水面寬38～50 m，枯水期水深一般0.5～1 m。河谷呈不對(duì)稱(chēng)U形，谷頂高程4 500～5 000 m，谷底高程4 240～4 260 m，谷底寬240～280 m；右岸山體斜坡地形坡度一般40°～50°，左岸坡度一般35°～45°。右岸分布Ⅰ級(jí)階地，階面高程4262～4274m，拔河高度6～15 m。河漫灘寬120～150 m，灘面高程4 258～4 259 m。

壩址出露及下伏基巖為三疊系上統(tǒng)涅如組（T3n）灰色、深灰色板巖，順板理普遍充填有透鏡狀、條帶狀石英脈，厚多1～2 cm。Ⅰ級(jí)階地物質(zhì)為第四系上更新統(tǒng)沖積（Q3al）礫卵石，厚度一般5～10 m，最大勘探厚度24.2 m；河床、漫灘物質(zhì)為第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）砂礫石，厚度一般4～8 m，最大勘探厚度14.5 m；其他地段第四系覆蓋層按成因有洪積 （Qpl）、崩積（Qcol）、崩坡積（Qcol+dl）及滑坡堆積（Qdel）等多種類(lèi)型，物質(zhì)主要為碎石土、碎塊石（土）。

樞紐工程區(qū)在新構(gòu)造活動(dòng)上屬于喜馬拉雅強(qiáng)烈掀斜隆起區(qū)，壩址位于吉定—直崗復(fù)式向斜之南翼。板巖總體為單斜構(gòu)造，傾向北東（上游），傾角65°～70°，板理走向與河流流向近正交，河谷屬橫向谷?；鶐r中分布少量層間擠壓帶，破碎帶寬3～160 cm不等，物質(zhì)為多為碎屑夾泥，部分為片狀巖及石英脈。板理裂隙和板理大角度相交的裂隙較發(fā)育，陡傾角，裂面平直，微張，延伸長(zhǎng)度1～7 m。

夏布曲是最低排泄基準(zhǔn)面，地表水通過(guò)坡表、沖溝匯集于夏布曲，沖溝僅有季節(jié)性水流。地下水按賦存介質(zhì)可分為松散覆蓋層孔隙水和基巖裂隙水，覆蓋層孔隙水出露11個(gè)泉水點(diǎn)，流量0.5～10 L/min；基巖裂隙水出露3個(gè)泉水點(diǎn)，具微承壓性質(zhì)，流量2～10 L/min。

二、基巖承壓水特征

1.承壓水分布與埋藏條件

在壩址實(shí)施的61個(gè)勘探鉆孔中，14個(gè)鉆孔基巖中揭露承壓水，鉆遇率約23%，其中河床、漫灘及Ⅰ級(jí)階地7個(gè)鉆孔，右岸斜坡6個(gè)鉆孔，左岸斜坡1個(gè)鉆孔。鉆孔承壓水出水點(diǎn)于地面以下的埋深：河床、漫灘及Ⅰ級(jí)階地20.3～42.0 m、右岸20.3～49.1 m、左岸33 m，于基巖面以下的埋深5～30 m。

根據(jù)鉆孔巖心、鉆孔電視資料，承壓水賦存于板理裂隙、層間擠壓帶中，右岸泄洪洞進(jìn)口勘探平洞在洞深57 m處揭露地下水亦顯示其沿板理裂隙、層間擠壓帶流出。板巖在揉皺變質(zhì)過(guò)程中，順板理面局部或部分脫開(kāi)形成裂隙，巖層之間相互錯(cuò)動(dòng)形成擠壓帶，帶內(nèi)物質(zhì)破碎，地下水賦存其間其上部封閉而具有承壓性質(zhì)，為順板理走向的脈狀裂隙承壓水。

壩址斜坡出露和谷底下伏基巖面的板巖呈弱風(fēng)化，一般具弱透水性，微風(fēng)化板巖一般具弱—微透水性?？傮w上，隨深度增加，板巖風(fēng)化程度變?nèi)?，透水性減小，但在承壓水出水孔段透水性相對(duì)增大，弱、微風(fēng)化板巖透水率8.3～90 Lu，呂榮值變化較大，呈弱偏中等—中等偏強(qiáng)透水性。

2.承壓水流量與水頭

河床、漫灘及Ⅰ級(jí)階地上鉆孔揭露承壓水測(cè)壓水位一般高出河水位0.5～7 m，最大可達(dá) 22.5 m （鉆孔ZKB9），水頭26.6～48.5 m，流量2～11.9 L/min。右岸承壓水水頭 28.3～52.5 m，流量0～35 L/min。左岸承壓水水頭33.5 m，流量2 L/min。對(duì)漫灘上鉆孔ZK28、ZKB9進(jìn)行了長(zhǎng)期觀測(cè)。

鉆孔ZK28承壓水初見(jiàn)出水點(diǎn)埋深20 m，流量2～3 L/min，測(cè)壓水位4 265.5 m，高于河水位約8.7 m（高于孔口6.95 m）；當(dāng)孔深至31 m時(shí)，流量變大（8～10 L/min），且水位趨于穩(wěn)定（4 259～4 260.14 m），高于河水位2.2～3.34m（高于孔口1.4～1.60m）?？梢?jiàn)隨承壓水量逐漸流失，水位有所下降，但當(dāng)流失的水量與補(bǔ)給水量達(dá)到平衡后，其水位和水量漸趨穩(wěn)定；隨鉆孔逐漸加深，揭示的出水點(diǎn)增多，水量增大。

鉆孔 ZKB9承壓水出水點(diǎn)埋深21 m，流量約22 L/min，測(cè)壓水位4 276.2 m（高于孔口18 m）。20小時(shí)后，水位下降至4 266.2 m（高于孔口約8 m），流量13.7 L/min并趨于穩(wěn)定。埋置觀測(cè)管進(jìn)行水壓觀測(cè)，壓力表讀數(shù)由 0.14 MPa逐漸增至 0.24 MPa（7日后）并保持穩(wěn)定；在進(jìn)行流量觀測(cè)時(shí)，最大瞬時(shí)流量達(dá)111 L/min（相應(yīng)壓力表讀數(shù)由0.235 MPa降至0.179MPa），最終穩(wěn)定流量11.9 L/min。

圖1 鉆孔ZK28承壓水流量隨ZK29孔壓水水頭變化情況

根據(jù)承壓水流量、水位觀測(cè)結(jié)果，對(duì)單個(gè)承壓水出水點(diǎn)而言，流量隨水頭的降低而逐漸減少（近似正相關(guān)），隨鉆孔中揭露的出水點(diǎn)增多流量逐漸變大，最終流量均趨于穩(wěn)定，反映承壓水補(bǔ)給源較穩(wěn)定，推測(cè)其補(bǔ)給來(lái)源于河谷兩岸的高山融雪水。

3.承壓水之間、承壓水與河水之間的水力聯(lián)系

鉆孔 ZK29、ZK28相距58 m，鉆孔ZK29孔深31.9～33.8 m揭露承壓水流量10 L/min，水位4 260.50 m，高于河水位3.2 m （高于孔口2.1 m），而此時(shí)鉆孔ZK28孔流量由8～10 L/min減小至6.1～7 L/min，水位亦明顯降低。當(dāng)對(duì)鉆孔ZK29承壓出水孔段進(jìn)行壓水時(shí)，鉆孔ZK28的流量隨壓水水頭的增加明顯增大，但有所滯后（見(jiàn)圖1）；當(dāng)鉆孔ZK29孔壓水試驗(yàn)完成后提取栓塞時(shí)，鉆孔ZK28孔內(nèi)水位迅速下降。同時(shí)位于壩軸線(xiàn)的鉆孔ZK28、ZK17、ZK29初見(jiàn)承壓水孔深由左至右逐漸降低，其水力坡度及承壓水埋深與板理的視傾角基本一致，承壓含水段鉛直厚10 m左右，其透水率均相對(duì)較大。可見(jiàn)，壩軸線(xiàn)的上述3孔承壓水在順板理走向方向具有水力聯(lián)系。

壩軸線(xiàn)上游漫灘鉆孔ZK32在孔深26.1～27.5 m遇見(jiàn)承壓水，水位僅高于孔口0.5 m，流量約10～15 L/min，水頭衰減較快；下游鉆孔ZKB21在孔深29 m左右揭露承壓水，水位高于孔口2 m。右岸自上游往下游有ZKB29、ZKB33、ZK36、ZK35、ZK37 等5個(gè)鉆孔揭露基巖承壓水，初見(jiàn)水量14.4～35 L/min，水頭較高分別為28.3～52.5 m。各鉆孔揭露承壓水流量、水位、水頭變化很大且無(wú)規(guī)律，說(shuō)明各承壓水在板理傾向方向基本不具水力聯(lián)系或水力聯(lián)系較差。

承壓水溫度一般在8℃左右，多年平均氣溫4.8℃，說(shuō)明承壓水埋深較大（位于恒溫層以下的增溫層內(nèi)），不易受氣溫變化的影響。承壓水與夏布曲河水溫度相比，承壓水溫較穩(wěn)定，而河水溫度變幅較大，反映出承壓水與河水之間無(wú)直接水力聯(lián)系。根據(jù)水質(zhì)分析成果，承壓水、河水對(duì)混凝土、混凝土中的鋼筋均無(wú)腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

三、承壓水對(duì)建壩的影響

拉洛壩址基巖承壓水具有以下特點(diǎn)：①承壓水賦存于板理裂隙、層間擠壓帶中，為脈狀裂隙性承壓水，補(bǔ)給來(lái)源于河谷兩岸高山融雪水；②承壓水分布隨機(jī)無(wú)規(guī)律，不存在統(tǒng)一的含水層，各脈狀裂隙性承壓水之間一般無(wú)水力聯(lián)系，承壓水與夏布曲河水亦無(wú)水力聯(lián)系；③鉆孔揭露承壓水出水點(diǎn)地面以下埋深一般20.3～49.1 m，位于基巖面以下5～30 m，承壓水出水段巖體透水率一般呈弱偏中等—中等偏強(qiáng)透水性。

對(duì)于谷底部位，第四系覆蓋層厚3.5～13.5 m。鉆孔揭露承壓水出水點(diǎn)位于基巖面以下7～20 m，考慮到鉆孔密度和觀測(cè)條件限制，不能排除承壓水在基巖面直接出露的可能性。如承壓水在瀝青混凝土心墻地基出露，對(duì)壩基防滲施工不利，應(yīng)加強(qiáng)抽排水并進(jìn)行滲控處理。如承壓水在心墻地基外的壩殼地基出露，因承壓水與夏布曲河水無(wú)水力聯(lián)系，大壩建成水庫(kù)蓄水后不會(huì)改變承壓水現(xiàn)狀，因此對(duì)于壩基穩(wěn)定一般不會(huì)造成不利影響，只是對(duì)施工不利，因此需加強(qiáng)抽排水措施。

壩址右岸山體中布置有三洞合一的導(dǎo)流洞、泄洪洞、發(fā)電洞等隧洞，從承壓水分布與隧洞布置高程分析，可能存在三種情況：①承壓水分布于隧洞頂部圍巖中；②隧洞穿過(guò)脈狀裂隙性承壓水；③承壓水位于隧洞底板下。由勘探平洞揭露情況分析，當(dāng)隧洞直接穿過(guò)裂隙性承壓水時(shí)，大量承壓水涌入隧洞可能性不大，對(duì)施工和圍巖穩(wěn)定影響不大，但支護(hù)設(shè)計(jì)需考慮承壓水對(duì)支護(hù)產(chǎn)生外水壓力。

四、結(jié) 論

拉洛水利樞紐工程前期工作過(guò)程中將基巖承壓水作為壩址主要工程地質(zhì)問(wèn)題之一，認(rèn)為承壓水將對(duì)大壩穩(wěn)定不利，設(shè)計(jì)相應(yīng)采取了對(duì)承壓含水層進(jìn)行灌漿封閉、消壓槽減壓等措施。初步設(shè)計(jì)階段對(duì)基巖承壓水進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)勘探研究，查明了承壓水性質(zhì)、分布及埋藏條件、水位、流量、水力聯(lián)系，認(rèn)為其對(duì)大壩穩(wěn)定基本無(wú)不利影響，設(shè)計(jì)根據(jù)地質(zhì)勘察建議取消了壩基消壓槽設(shè)施，優(yōu)化了帷幕灌漿方案，減少了大量地基處理工程量。

[1]陳志康，等.西藏拉洛水利樞紐及配套灌區(qū)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］. 2014.

[2]杜勝華，等.西藏拉洛水利樞紐及配套灌區(qū)工程初步設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察報(bào)告［R］.2014.

[3]陳志康，等.西藏拉洛水利樞紐及配套灌區(qū)工程可行性研究報(bào)告［R］.2012.

責(zé)任編輯 張金慧

表2 水擊工況伸縮節(jié)位移

參考文獻(xiàn)：

[1]水工設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版第8卷[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2013.

[2]水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范 [M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2006.

[3]地基處理手冊(cè)第三版[M].北京：中國(guó)建筑物工業(yè)出版社，2008.

[4]羅加謙，張崇祥.回填式高水頭壓力鋼管設(shè)計(jì)實(shí)踐與研究[J].水力發(fā)電，2006（11）.

[5]王小兵.老撾南夢(mèng)3水電站壓力管道的設(shè)計(jì)與施工 [J].水利水電技術(shù)，2014（8）.

[6]李艷.老撾南夢(mèng)3水電站樞紐布置設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)創(chuàng)新 [J].云南水力發(fā)電，2014（6）.

[7]劉玉奇.無(wú)支墩高水頭淺埋式壓力管道回填施工應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2012（9）.

責(zé)任編輯 張金慧

Characters of confined water in dam-site of Laluo Project and its impact on dam construction

Huang Zhenwei，Du Shenghua，Lei Ming，Xiao Dongyou，Li Mi

The rock foundation of Laluo Dam is formed by slate that has fractures and vein-type fissure confined water in interlayer extrusion zone.After years of reconnaissance and study,the nature of confined water as well as its distribution and buried condition,water level,flow and hydraulic connection has identified.The rock foundation has no negative impact on the stability of dam.The design of foundation treatment in the early stage was optimized in accordance with information obtained from geological investigation which resulted in a dramatic reduction of quantity of construction work.

Laluo;dam site;rock foundation;vein structural fissured water;hydraulic connection;curtain grouting;influence of dam construction

TV61

B < class="emphasis_bold"> 文章編號(hào)：1

1000-1123（2016）20-0051-03

2016-10-18

黃振偉，長(zhǎng)江巖土公司副總工程師，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作。