孟底溝水電站拱壩基礎(chǔ)滲控設(shè)計(jì)研究

祝海霞，李瑞青

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

大壩地基需要具有可靠的防滲性、足夠的耐久性和一定程度的均質(zhì)性，但一般天然地基很少具備這些條件，常會(huì)遇到軟弱、破碎、多裂隙、節(jié)理發(fā)育、滲透性大等地質(zhì)條件較差的基巖。因此，需要進(jìn)行處理以改善它的各項(xiàng)性能，使之適應(yīng)筑壩工程需要。

孟底溝水電站是雅礱江中游七級(jí)開(kāi)發(fā)方案中的第五個(gè)梯級(jí)，電站以發(fā)電為主，兼有防洪﹑攔沙等作用。壩型為混凝土雙曲拱壩，最大壩高198 m。水庫(kù)正常蓄水位2 254.00 m，正常蓄水位以下庫(kù)容8.535億m3，具有日調(diào)節(jié)性能。電站裝機(jī)240萬(wàn)kW，安裝4臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量60萬(wàn)kW。本工程為一等大(Ⅰ)型工程，擋水、泄洪、引水及發(fā)電等永久性主要建筑物為一級(jí)建筑物，永久性次要建筑物為三級(jí)建筑物，臨時(shí)性水工建筑物為四級(jí)建筑物。

本工程規(guī)模巨大，地處深山峽谷，壩址區(qū)地質(zhì)條件較為復(fù)雜，處理技術(shù)難度大，質(zhì)量要求高。大壩基礎(chǔ)發(fā)育多條軟弱結(jié)構(gòu)面和蝕變巖帶，拱壩基礎(chǔ)滲控處理是本工程需要解決的重大技術(shù)問(wèn)題之一。

1 工程及水文地質(zhì)條件

孟底溝工程壩址區(qū)河谷呈基本對(duì)稱“V”型谷，兩岸谷坡陡峻，右岸山體雄厚，左岸稍差。壩區(qū)河床及兩岸基巖巖性為燕山早期中細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖(γδ52)、少量黑云母花崗巖。分布有后期熱氣液蝕變的花崗巖化和黏土巖化蝕變巖帶，規(guī)模較大的蝕變巖帶發(fā)育規(guī)律性較強(qiáng)，部分蝕變巖發(fā)育較為密集與壩區(qū)構(gòu)造關(guān)系密切，同時(shí)發(fā)育較多不規(guī)則小蝕變巖帶，分布隨機(jī)。

壩區(qū)內(nèi)斷層出露較多，規(guī)模較大、延伸較長(zhǎng)的斷層，可見(jiàn)25條，即f1～f20及fm1～fm5等，其中F4、F5斷層規(guī)模較大，為Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)面。此外，還發(fā)育規(guī)模相對(duì)較大、延伸較短的斷層，右岸壩基發(fā)育5條，左岸壩基發(fā)育2條，廠房發(fā)育12條。斷層以陡傾為主，走向主要為NWW向和NEE向。優(yōu)勢(shì)產(chǎn)狀主要為兩組：①N50°～90°W/NE∠60°～80°，②N60°～90°E/NW∠65°～75°，裂隙以陡傾角為主，少量中緩傾角斷層發(fā)育，左岸中傾角裂隙較發(fā)育，右岸緩傾角裂隙長(zhǎng)大，一般延伸較短、分布、隨機(jī)。壩區(qū)主要斷層工程地質(zhì)特征見(jiàn)表1。

表1 壩區(qū)主要斷層工程地質(zhì)特征

壩區(qū)河谷深切，谷坡陡峻，兩岸巖體向河谷臨空方向卸荷較為強(qiáng)烈，總體以集中卸荷特征為主。左右岸低高程2 110 m卸荷水平深度25～40 m；中高程2 180 m卸荷水平深度60～80 m；壩肩高程卸荷水平深度80～110 m。

由于左岸被孟底溝深切割，與雅礱江之間形成三面臨空山脊，左岸地下水埋藏較深，地下水較貧乏。壩區(qū)右岸山體較雄厚，地下水較豐富，出露地層巖性除花崗閃長(zhǎng)巖外，還出露三疊系砂板巖，受斷層F4、F5及蝕變巖切割及相互影響，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。

壩廠區(qū)巖體滲透性與巖體風(fēng)化卸荷、蝕變巖帶、部分蝕變花崗閃長(zhǎng)巖帶以及斷層關(guān)系密切，巖體中結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度、張開(kāi)性和透水率直接影響巖體滲透性，壩區(qū)可分為四個(gè)透水區(qū)。

(1)壩區(qū)強(qiáng)透水區(qū)：強(qiáng)卸荷帶巖體和右岸、河床F5斷層及影響帶巖體裂隙張開(kāi)明顯，局部呈空縫，延伸長(zhǎng)，貫通性強(qiáng)，地下水呈股狀流水。

(2)中等透水區(qū)：主要為弱卸荷巖體、蝕變巖帶及斷層、部分蝕變的花崗閃長(zhǎng)巖帶，該區(qū)巖體張性裂隙發(fā)育明顯，可見(jiàn)空縫，延伸較長(zhǎng)，貫通性較強(qiáng)，地下水呈線狀流水。

(3)弱透水區(qū)：主要為裂隙中等發(fā)育無(wú)卸荷微新巖體、張性裂隙發(fā)育帶、F4斷層影響帶及左岸F5斷層破碎帶及影響帶，該區(qū)巖體裂隙較為發(fā)育，裂隙張開(kāi)不明顯，延伸3～5 m，具一定的貫通性，地下水主要為滲水～滴水；左右兩岸主要分布于弱卸荷帶下限至以里60～180 m不等和河床主要分布于弱卸荷帶下限至以下90～100 m，少部分呈透鏡狀分布于微透水區(qū)。

(4)微透水區(qū)：主要裂隙輕度發(fā)育無(wú)卸荷微新巖體及F4斷層破碎帶，該區(qū)巖體裂隙不發(fā)育-輕度發(fā)育，緊密閉合，延伸短，貫通性差，少量滲水，F(xiàn)4斷層破碎帶擠壓緊密，沿?cái)嗝孢B續(xù)分布2～10 mm泥狀碎粉巖；左右兩岸主要分布于弱卸荷帶下限以里(180～300 m以里)，河床主要分布于弱卸荷帶下限以下(90～100 m以下)。

2 拱壩基礎(chǔ)防滲排水設(shè)計(jì)

高壩滲流控制是壩基處理的重要內(nèi)容，實(shí)踐表明，大壩的失事多數(shù)都是由于滲流控制不當(dāng)造成的。如法國(guó)的Malpasset拱壩，由于壩肩滲透壓力增大導(dǎo)致失事；美國(guó)高97 m的Teton土壩也是由于基巖滲流沖蝕心墻而失事。因此，壩基滲流控制事關(guān)大壩的安全與經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)拱壩來(lái)說(shuō)尤其重要。帷幕灌漿，可以充填封堵大的裂隙通道，大大降低產(chǎn)生沖刷破壞作用的滲透流速和流量，同時(shí)壓入水泥漿液使一些斷層等軟弱巖帶松軟充填物受到擠壓和水泥充填，更加密實(shí)，從而使其抗沖刷破壞的能力大大提高。

孟底溝工程為有效降低拱壩兩岸及壩基的滲透壓力，改善壩體和壩肩抗力體穩(wěn)定條件，在大壩和二道壩各設(shè)置一道防滲帷幕，且大壩基礎(chǔ)帷幕與廠房帷幕連成整體，以防止庫(kù)水滲入。同時(shí)，在大壩防滲帷幕的下游平行帷幕軸線設(shè)置排水幕，大壩和二道壩之間抗力體設(shè)置多排排水幕，形成空間多道縱橫向立體排水系統(tǒng)。防滲排水設(shè)計(jì)原則為“前堵后排、防排并舉”。

2.1 防滲標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL/T 5346-2006)，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，拱壩壩基帷幕總體防滲設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：高程2 193.00 m以下q≤1 Lu，高程2 193.00 m以上q≤3 Lu。壩基排水設(shè)計(jì)控制標(biāo)準(zhǔn)為主排水幕處揚(yáng)壓力折減系數(shù)α2≤0.2。

2.2 防滲帷幕布置

孟底溝拱壩壩基防滲帷幕系統(tǒng)由拱壩壩基帷幕、左岸主廠房帷幕、二道壩帷幕共三部分組成。

平面上，壩基防滲帷幕布置近似平行拱壩軸線，壩基帷幕均位于靠上游側(cè)壓應(yīng)力區(qū)域內(nèi)，在左岸壩頭范圍帷幕線盡可能包住左岸拱端及抗力體內(nèi)巖體滲透系數(shù)超出防滲標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域，并與左岸廠房帷幕有機(jī)聯(lián)接，形成封閉的防滲整體。在右岸帷幕線盡可能與Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)面F4、F5斷層大角度相交，因?yàn)镕4斷層距壩基較近，F(xiàn)5斷層相對(duì)滲透性較強(qiáng)(10～100 Lu)，遇水易軟化泥化，且斷層上下盤伴生蝕變巖ACZ03，性狀較差，抗?jié)B能力較差，因此防滲帷幕范圍延伸穿過(guò)F5斷層及伴生的蝕變巖集中帶ACZ03，以確保防滲效果。

立面上，防滲帷幕設(shè)計(jì)在2 259 m、2 193 m、2 131 m、2 073 m高程左右岸分別設(shè)置4層帷幕灌漿平洞，各層平洞高差分別為58 m、62 m、66 m。由于左岸廠房位置部分處于左岸拱推力傳力范圍內(nèi)，綜合考慮巖體滲透系數(shù)和廠房防滲要求，左岸壩基各層帷幕洞與廠房帷幕洞連接，形成左岸封閉的防滲整體。右岸各層帷幕洞延伸穿過(guò)F5斷層及伴生蝕變巖ACZ03?？紤]F4、F5斷層在右岸下部高程2 030 m附近相交，交叉范圍巖體性狀差，且該范圍承受水頭高，在長(zhǎng)期高壓水滲透作用下斷層及蝕變巖性狀有可能進(jìn)一步弱化，力學(xué)參數(shù)進(jìn)一步降低，帶來(lái)防滲隱患，因此防滲帷幕范圍包住右岸下部2 030～1 952 m高程之間斷層交叉范圍，以封閉右岸防滲薄弱部位。

同時(shí)，拱壩壩基帷幕在立面上各層帷幕平洞之間進(jìn)行搭接封閉，上層平洞深孔帷幕與本層平洞上游側(cè)壁帷幕淺孔在一定范圍內(nèi)進(jìn)行搭接，形成立面封閉帷幕，從而確保拱壩壩基防滲帷幕連續(xù)、封閉。防滲排水布置平面示意見(jiàn)圖1，防滲帷幕布置剖面示意見(jiàn)圖2。

圖1 防滲排水布置平面示意

圖2 防滲帷幕布置剖面示意

2.3 防滲帷幕灌漿孔布置

2.3.1 帷幕排數(shù)

灌漿帷幕排數(shù)應(yīng)根據(jù)帷幕線上不同的地質(zhì)條件和水工要求而定。綜合考慮本工程水文地質(zhì)條件、不同高程防滲帷幕的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及承受的水頭差異，大壩帷幕在2 193 m高程以上采用一排帷幕，2 193 m高程帷幕洞以下采用兩排帷幕?？紤]本基礎(chǔ)軟弱巖帶部位滲透薄弱部位的巖體性狀，在帷幕穿左岸小斷層較集中區(qū)域，以及帷幕穿右岸F4、F5斷層及蝕變巖ACZ03～ ACZ07等局部部位在原排數(shù)的基礎(chǔ)上增加一排帷幕。

2.3.2 帷幕孔深

根據(jù)滲流理論和拱壩規(guī)范，壩基帷幕深度深入基巖的相對(duì)不透水巖層，基本上全部截?cái)酀B流。本工程拱壩壩基帷幕最大深度位于河床部位，帷幕底部伸入相對(duì)不透水巖層5.0 m，最大孔深約為109 m，孔底高程為1 964 m。右岸下部帷幕包住F4斷層、蝕變巖ACZ03與F5斷層交叉部位，帷幕低邊界為1 952 m高程。

2.3.3 孔排距

兩排帷幕灌漿孔的排距為1.5 m，且交錯(cuò)布置，每排內(nèi)帷幕灌漿孔孔距為2.0 m，在帷幕穿斷層、蝕變巖等局部部位孔距可適當(dāng)加密為1.0 m。

2.4 灌漿參數(shù)

2.4.1 灌漿壓力

帷幕灌漿采取由疏到密逐漸加密的方式，分三序孔施工，帷幕灌漿采用孔口封閉灌漿法。第一序孔間距8 m，第二序孔間距4 m，第三序孔終孔距2 m。對(duì)F4、F5斷層及蝕變巖等滲透薄弱部位灌漿孔距加密為1 m。

各孔段灌漿壓力應(yīng)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)值，接觸段和注入率大的孔段分級(jí)升壓。為防止巖石面或混凝土面抬動(dòng)，帷幕灌漿原則上一泵灌一孔。帷幕灌漿最大灌漿壓力為5.0 MPa，深孔帷幕灌漿壓力設(shè)計(jì)參考值詳見(jiàn)表2。淺孔搭接帷幕灌漿壓力0.5～3.0 MPa。

表2 深孔帷幕灌漿壓力設(shè)計(jì)參考值

2.4.2 灌漿材料及水灰比

帷幕灌漿采用P.O 42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥。采用2:1、1:1、0.7:1、0.5:1四級(jí)水灰比。根據(jù)帷幕灌漿生產(chǎn)性試驗(yàn)分析成果，在不同地質(zhì)條件采用合理的開(kāi)灌比，調(diào)整灌漿水灰比參數(shù)，以達(dá)到最佳的帷幕灌漿效果。灌漿漿液應(yīng)由稀到濃逐級(jí)變換。

2.5 拱壩基礎(chǔ)排水設(shè)計(jì)

拱壩基礎(chǔ)排水是基礎(chǔ)處理中一項(xiàng)極為重要的措施，通過(guò)排除壩基地下滲水，降低帷幕后基礎(chǔ)的滲浮力，增加兩岸壩肩巖體的穩(wěn)定性，防止軟弱壩基或含泥物質(zhì)不連續(xù)面的承載能力的降低，增加混凝土大壩的穩(wěn)定性。

孟底溝拱壩排水系統(tǒng)由大壩基礎(chǔ)排水系統(tǒng)、壩肩抗力體和水墊塘基礎(chǔ)排水系統(tǒng)兩部分組成。兩部分排水系統(tǒng)各自形成獨(dú)立的封閉式抽排系統(tǒng)。

2.5.1 大壩基礎(chǔ)排水系統(tǒng)布置

大壩基礎(chǔ)排水系統(tǒng)由左右岸2 072 m、2 131 m、2 193 m高程壩基排水幕組成。低高程2 072 m平洞及壩體中的滲水匯集到壩體集水井內(nèi)，由深井泵抽排至下游水墊塘，其余高程排水平洞滲水由抗力體縱橫向排水平洞引至2 117 m高程水墊塘邊墻頂平臺(tái)排水溝，排至二道壩下游。壩基排水孔孔深度約為2/3倍主帷幕深度，最大深度76 m，壩基排水布置1排孔，一般為鉛直仰孔，孔距3 m。

排水孔仰孔孔徑Φ110 mm，俯孔孔徑Φ130 mm。斷層或者軟弱巖帶部位的鉆孔采用花管，其鉆孔孔徑不小于150 mm。

2.5.2 壩肩抗力體排水系統(tǒng)布置

壩肩抗力體和水墊塘排水系統(tǒng)由左右岸抗力體內(nèi)的2 072 m、2 131 m、2 193 m高程的多道縱橫排水幕、二道壩基礎(chǔ)廊道排水幕、水墊塘縱橫排水廊道、集水井以及水墊塘深井泵房組成。左右岸共3層排水洞洞室群，每層各布置3條橫河向排水洞、1條縱向排水洞，各排間距約為50 m。

排水孔在排水平洞內(nèi)通常鉛直向上、沿洞頂呈輻射狀布置，洞頂每排設(shè)3個(gè)或2個(gè)排水孔，相鄰孔的夾角為30°，孔深一般36～70 m，考慮左岸地質(zhì)條件較右岸好，左岸排水孔排距為6 m，右岸排水孔排距一般為4 m，交錯(cuò)布置。

排水孔孔徑，仰孔均采用Φ110 mm，俯孔孔徑均采用Φ130 mm。左右岸抗力體2 069 m高程排水平洞內(nèi)，排水孔除了鉛直向上的仰孔外，底板還設(shè)有鉛直向下鉆設(shè)的俯孔?？畿浫鯉r帶有坍塌和堵塞可能的排水鉆孔，孔內(nèi)需采取保護(hù)措施，設(shè)置排水盲管。

3 三維滲流分析

3.1 計(jì)算模型

考慮孟底溝壩區(qū)水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，兩岸壩肩斷層及蝕變帶較發(fā)育，滲漏及滲透穩(wěn)定問(wèn)題較為突出，因此對(duì)拱壩壩基、兩岸抗力體及廠區(qū)開(kāi)展了三維有限元滲流分析計(jì)算，以評(píng)價(jià)廠壩區(qū)防滲排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的滲流控制效果，分析防滲排水設(shè)計(jì)方案可能存在的薄弱環(huán)節(jié)，確?；炷凉皦魏偷叵聫S房運(yùn)行穩(wěn)定與安全。

模型概化模擬了壩址區(qū)地形地貌、主要地質(zhì)構(gòu)造，包括右岸F4、F5斷層破碎帶及影響帶，部分蝕變花崗閃長(zhǎng)巖ACZ01、ACZ02、ACZ03，左岸fm5(AZm03)、f1(AZ01)、f2(AZ02)、f3(AZ03)、f6(AZ06)、f7(AZ07)、f8、f9(AZ08) 斷層及相應(yīng)沿?cái)鄬影l(fā)育的蝕變巖帶。模擬了拱壩、水墊塘、二道壩及引水發(fā)電系統(tǒng)及防滲帷幕排水系統(tǒng)。廠壩區(qū)整體三維有限元模型見(jiàn)圖3，廠壩區(qū)主要斷層及蝕變巖帶見(jiàn)圖4。

圖3 廠壩區(qū)整體三維有限元模型

圖4 廠壩區(qū)主要斷層及蝕變巖帶

3.2 邊界條件及滲透介質(zhì)參數(shù)

3.2.1 邊界條件

本次滲流控制計(jì)算分析邊界條件主要有以下幾種：水頭邊界、流量邊界、浸潤(rùn)面邊界、出滲邊界。

3.2.2 滲透介質(zhì)參數(shù)

本工程壩基巖體滲透性分區(qū)劃分如下：強(qiáng)卸荷帶巖體為強(qiáng)透水區(qū)，q≥100 Lu，滲透系數(shù)一般為K>10-2cm/s；弱卸荷帶巖體為中等透水區(qū)，10 Lu

各巖體分區(qū)的滲透系數(shù)取值，如表3所示。

表3 滲流計(jì)算參數(shù)取值

3.2.3 計(jì)算工況

水庫(kù)正常運(yùn)行工況，上游取正常蓄水位2 254 m，下游水位取2 110 m。

3.3 滲流分析主要結(jié)論

分析成果表明，防滲排水系統(tǒng)在正常運(yùn)行工況下，左右岸邊坡、壩基及抗力體及左岸地下廠房中的滲流場(chǎng)得到了有效控制，山體來(lái)水滲過(guò)帷幕后發(fā)生陡降，排水孔幕下游側(cè)及兩岸抗力體內(nèi)部的自由面相對(duì)較低，排水孔幕發(fā)揮了較好的排水降壓作用，防滲帷幕及排水孔幕的設(shè)計(jì)方案合理，防滲排水效果顯著。

廠壩區(qū)各斷層及蝕變巖帶整體滲透坡降較小，滿足滲透穩(wěn)定性要求，局部斷層(蝕變巖帶或蝕變密集帶)與排水孔幕相交處，滲透坡降較大，最大值為10～18。對(duì)F5斷層(右岸)和部分蝕變花崗閃長(zhǎng)巖ACZ03滲透系數(shù)敏感性分析得到，F(xiàn)5斷層(右岸)及ACZ03滲透系數(shù)增大后，斷層及ACZ03通過(guò)區(qū)域自由面均有所抬升，說(shuō)明斷層及部分蝕變花崗閃長(zhǎng)巖滲透性的惡化(或發(fā)生滲透破壞)，將直接導(dǎo)致排水廊道的涌水量劇增，同時(shí)引起帷幕附近的滲透坡降增大，是滲透薄弱部位。

總體而言，在防滲帷幕排水體系作用下，壩區(qū)流入各層壩基及抗力體排水廊道的流量為75.33 L/s，壩址區(qū)兩岸的滲流量得到了有效控制。

4 滲透薄弱部位處理措施

孟底溝拱壩壩基存在多條斷層和蝕變巖等軟弱層帶，如F4、F5斷層、蝕變巖AZR03、AZR07等，上述軟弱巖帶除F5斷層外均與上游庫(kù)水相連，且?guī)r體破碎、組成物質(zhì)性狀差、遇水易軟化泥化，其巖體抗變形和抗?jié)B能力差?？紤]后期運(yùn)行期間，在長(zhǎng)期較高拱推力和基礎(chǔ)高水頭滲透壓力作用下，存在發(fā)生滲透破壞成為滲漏通道的可能；組成物質(zhì)遇水軟化、泥化后可能隨時(shí)間推移，其結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)進(jìn)一步降低，使得壩體應(yīng)力惡化、壩肩抗力體發(fā)生變形和滑動(dòng)，最終導(dǎo)致壩體開(kāi)裂。三維滲流分析和工程經(jīng)驗(yàn)也表明，壩基軟弱巖體這些缺點(diǎn)會(huì)降低帷幕的耐久性，形成壩基滲透薄弱部位，影響工程安全。因此對(duì)帷幕穿斷層和蝕變巖等部位，需要進(jìn)一步采取特殊防滲處理措施，以提高帷幕的抗?jié)B性能和耐久性能，最終達(dá)到工程安全可靠運(yùn)行的目的。

4.1 F4斷層及蝕變巖帶防滲帷幕部位的置換處理

壩基F4斷層主要由碎粉碎粒巖、碎斑巖組成，巖體破碎、性狀差，遇水易軟化；蝕變巖AZR03、AZR07等基本為黏土化蝕變，易軟化，工程性質(zhì)類型為S4。這些軟弱巖帶與上游庫(kù)水相連，且位于拱壩中下部高程建基面，屬于拱壩主要持力區(qū)，是壩基滲透薄弱部位，對(duì)拱壩變形穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定影響較大。因此對(duì)帷幕穿F4斷層和AZR03、AZR07蝕變巖部位，結(jié)合軟弱巖帶置深部換網(wǎng)格處理措施，在防滲帷幕與軟弱巖帶相交部位設(shè)置混凝土防滲斜井，從而確保壩基滲透薄弱部位的防滲效果。

4.2 F5斷層及伴生蝕變巖ACZ03的加密灌漿處理

壩基F5斷層及伴生蝕變巖ACZ03，雖不與上游庫(kù)水相連，但F5斷層巖體破碎、組成物質(zhì)性狀差、遇水易軟化泥化，滲透性強(qiáng)。部分蝕變的花崗閃長(zhǎng)巖ACZ03，伴生在F5斷層兩側(cè)，為多條蝕變巖帶較為密集發(fā)育，帶寬較大，單條間距0.5～2 m，多較破碎，屬中等透水。上述軟弱巖帶其巖體抗變形和抗?jié)B能力差，運(yùn)行期間，在長(zhǎng)期較高拱推力和基礎(chǔ)高水頭滲透壓力作用下，存在發(fā)生滲透破壞成為滲漏通道的可能。因此，右岸防滲帷幕延伸穿過(guò)F5斷層及伴生蝕變巖ACZ03，綜合考慮其滲透性較強(qiáng)的地質(zhì)特性及距壩基相對(duì)較遠(yuǎn)的情況，對(duì)該范圍在原帷幕排數(shù)基礎(chǔ)上增加一排常規(guī)水泥帷幕灌漿孔，以加強(qiáng)防滲效果。孔深、孔距同原帷幕灌漿孔布置。

4.3 水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿防滲處理

本工程壩基右岸發(fā)育F4斷層、F5斷層、蝕變巖AZR03～AZR07；左岸發(fā)育f1斷層、f2斷層、f3斷層等及附近黏土化蝕變等，考慮上述軟弱巖帶部位經(jīng)過(guò)普通水泥灌漿灌后效果難以滿足設(shè)計(jì)防滲要求。水庫(kù)蓄水后，帷幕穿斷層及蝕變巖部位在高水頭長(zhǎng)期作用下可能會(huì)產(chǎn)生滲透破壞；另外在高滲壓作用下，軟弱層帶會(huì)產(chǎn)生“軟化效應(yīng)”，進(jìn)一步降低巖體的抗變形能力。因此對(duì)上述壩基帷幕穿斷層和蝕變巖等部位，在常規(guī)水泥灌漿完成后考慮進(jìn)一步采用水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿處理，以保證工程安全順利施工和長(zhǎng)久有效運(yùn)行。

(1)復(fù)合灌漿孔布置。水泥-化學(xué)復(fù)合灌漿應(yīng)在帷幕水泥灌漿施工完成并取得了相應(yīng)檢測(cè)成果后，結(jié)合檢測(cè)成果，在已施工完的水泥帷幕灌漿孔中間布置化學(xué)灌漿孔，布孔范圍以超過(guò)斷層或蝕變巖破碎帶兩側(cè)各1 m為原則。

(2)孔向和孔深。在帷幕平洞內(nèi)，化學(xué)灌漿孔與水泥灌漿孔交錯(cuò)布置，孔向盡量順斷層或蝕變巖傾向布置，化學(xué)灌漿鉆孔孔向同該部位水泥灌漿孔。

(3)化學(xué)灌漿灌漿壓力為0.8～3.5 MPa。

5 高壩防滲帷幕設(shè)計(jì)探討

(1)為了保證帷幕設(shè)計(jì)和施工的正確性，一般要求地質(zhì)工作不僅應(yīng)查明影響大壩滲透穩(wěn)定的主要地質(zhì)缺陷和水文地質(zhì)條件，還應(yīng)進(jìn)一步闡明其特性，特別是對(duì)于溶洞、裂隙、斷層、破碎帶等更應(yīng)詳細(xì)闡述。由于一般各工程地質(zhì)條件千差萬(wàn)別，即便同一個(gè)工程壩基不同部位巖體也不盡相同，甚至相差較大，因此帷幕灌漿實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)開(kāi)挖揭示的地質(zhì)條件，動(dòng)態(tài)調(diào)整灌漿孔的排數(shù)、孔距、孔深和范圍、壓力、漿材等參數(shù)。采取一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的防滲帷幕措施，確保工程施工、運(yùn)行安全可靠。

(2)關(guān)于灌漿壓力，過(guò)去使用的灌漿壓力較小，近些年我國(guó)拱壩帷幕最大灌漿壓力已經(jīng)提高到6 MPa，某些情況下更高，目前規(guī)范[3]中規(guī)定“帷幕灌漿頂段的灌漿壓力不宜小于1.5倍的壩前靜水頭；孔底段不應(yīng)小于2倍壩前靜水頭，但不宜大于6.0 MPa，且不得抬動(dòng)巖體?！边@種把灌漿壓力與壩高聯(lián)系起來(lái)的考慮值得注意和研究。

灌漿壓力的使用與壩基地質(zhì)條件、埋藏深度、灌漿設(shè)備和方法等因素有關(guān)，原則上需通過(guò)灌漿試驗(yàn)確定，以及在不影響上部壩體的條件下，盡量取用較大值，但也不是越大越好，過(guò)大的壓力可能會(huì)劈裂巖體，產(chǎn)生新的裂隙。

(3)考慮備留日后帷幕補(bǔ)修、補(bǔ)強(qiáng)灌漿的施工條件。由于大壩基巖地質(zhì)條件多變和灌漿技術(shù)的局限性、復(fù)雜性，帷幕灌漿施工、材料耐久性比較難于做到盡善盡美。即使灌漿帷幕質(zhì)量很好，經(jīng)過(guò)若干年運(yùn)行后，也有可能出現(xiàn)一些問(wèn)題。為此，在進(jìn)行帷幕設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮為日后補(bǔ)灌工作創(chuàng)造有利的施工條件，如：設(shè)置足夠尺寸的廊道、預(yù)留補(bǔ)充灌漿的施工部位、必要時(shí)可以降低庫(kù)水位的措施等，使后續(xù)工作不致被動(dòng)。

6 結(jié) 論

孟底溝拱壩壩基地質(zhì)條件較為復(fù)雜，主要發(fā)育F4、F5斷層及AZR蝕變巖帶、ACZ蝕變巖等，斷層兩側(cè)多伴生蝕變巖，這些地質(zhì)缺陷對(duì)拱壩變形穩(wěn)定、滲透穩(wěn)定影響較大，壩基防滲排水設(shè)計(jì)是拱壩設(shè)計(jì)和建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。設(shè)計(jì)提出的壩基防滲帷幕和排水處理措施，經(jīng)過(guò)三維滲流分析論證表明，孟底溝拱壩壩基防滲帷幕和排水孔幕設(shè)計(jì)方案滿足防滲要求，能夠確保工程的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。這套壩基防滲排水設(shè)計(jì)方法和處理思路，對(duì)類似大壩工程復(fù)雜地基防滲處理具有借鑒意義。

孟底溝拱壩后續(xù)實(shí)施過(guò)程中，結(jié)合開(kāi)挖揭示的地質(zhì)條件，實(shí)時(shí)分析、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)防滲排水處理效果良好，大壩安全。