貴州某水庫左岸防滲帷幕端點和底界復核研究

肖 膠，羅 平，夏延檐

（貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002）

0 引言

某水庫位于貴州省黔南州荔波縣方村河上，該河流屬珠江流域西江水系，漳江一級支流，水庫壩址以上集水面積約1350km2，壩址位于方村河中下游拉寨村，壩型為常態(tài)混凝土重力壩，最大壩高34.7m，正常蓄水位780m，迴水長度15km，總庫容1320m3，規(guī)模屬于中型水庫，水庫功能以供水和灌溉為主，主要向該地區(qū)駕播工業(yè)園供水和下游拉寨至地娥地區(qū)農(nóng)田灌溉，兼為小七孔景區(qū)鴛鴦湖進行生態(tài)補水。該地區(qū)位于云貴高原向廣西丘陵過渡斜坡地帶，水系發(fā)育，巖溶地層廣布，地下水動力強，水文地質(zhì)條件復雜，致使該區(qū)巖溶極其發(fā)育，水庫區(qū)為補給型河谷，兩岸地形封閉條件較好，庫區(qū)構(gòu)造為單斜構(gòu)造，無斷裂分布，不存在鄰谷滲漏問題，解決庫首繞滲是該水庫成庫條件的關(guān)鍵因素，可通過防滲帷幕解決。

1 地質(zhì)概況

工程區(qū)為低中山溶蝕-侵蝕地貌，河流兩岸地形陡峭，河谷為“V”型谷，河流流向由近南北向～南西向，壩區(qū)流向為S25°W，左岸地形陡峭，山體雄厚，右岸河床至790m 高程地形較陡，790m 高程以上地形變緩，形成緩坡臺地。

工程區(qū)主要出露第四系、三疊系、二疊系、石炭系地層，壩區(qū)及兩岸涉及地層巖性有三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）砂泥巖，泥質(zhì)粉砂巖，二疊系上統(tǒng)大隆組（P3d）紫紅色泥質(zhì)灰?guī)r夾頁巖，二疊系上統(tǒng)吳家坪-長興組（P3w－c）深灰色薄-厚層燧石灰?guī)r夾暗灰色薄層硅質(zhì)巖，二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）厚層灰?guī)r，二疊系中統(tǒng)棲霞組（P2q）中厚層灰?guī)r夾深灰色炭質(zhì)灰?guī)r，二疊系下統(tǒng)梁山組（P1l）砂巖、粉砂巖。左岸出露地層為茅口組，棲霞組，梁山組；右岸地層為飛仙關(guān)組，大隆組，吳家坪-長興組，茅口組。本文主要針對左岸防滲帷幕工程進行研究分析，左岸出露地層中茅口組灰?guī)r和棲霞組灰?guī)r均為強巖溶地層，梁山組為隔水地層，產(chǎn)狀275°∠14°，傾右岸下游。

該地區(qū)構(gòu)造形跡以北北東向褶皺和斷裂為主。水庫地處方村向斜與耕者背斜的單斜構(gòu)造帶，無區(qū)域斷裂構(gòu)造分布，小型斷裂分布在庫尾，壩區(qū)及兩岸無斷裂構(gòu)造穿越。

由于左岸地形較陡，山體雄厚，地表高程遠高于正常蓄水位，防滲工程采用平硐灌漿形式，端點進入梁山組（P1l）砂巖隔水層；右岸地形較緩，部分地表高出正常蓄水位50m 左右，防滲工程采用地表灌漿與平硐灌漿結(jié)合的方式，端點接飛仙關(guān)組（T1f）砂泥巖隔水層。圖1為工程區(qū)地質(zhì)。

2 防滲處理審查意見

初步設計階段對針對左岸防滲帷幕出具有相應的審查意見。

（1）基本同意水庫無鄰谷滲漏問題的地質(zhì)評價。水庫兩岸山體寬厚，地形封閉好。左岸水文孔ZK1 馬平灰?guī)r水位為811m，CZK12 孔黃龍灰?guī)r水位901.4m，均高于正常蓄水位780m，不存在庫水沿石炭系灰?guī)r向下游的滲漏，沿棲霞組、茅口組灰?guī)r的滲漏可結(jié)合繞壩滲漏進行處理。

（2）基本同意防滲處理評價。為防止壩基、壩肩、繞壩及庫首滲漏，根據(jù)壩址區(qū)及庫首巖溶水文地質(zhì)條件，左岸帷幕端點梁山組隔水層，右岸進入飛仙關(guān)組隔水層，帷幕底界深入透水率小于5Lu 巖體及地下水位以下不低于10m 控制。

另在初步設計報告中提出，由于工程區(qū)水文地質(zhì)復雜，壩肩及兩岸都為強巖溶地層，有發(fā)生巖溶滲漏的可能性，防滲帷幕工程設計端點和底界有發(fā)生變化的可能，施工過程中需進一步復核左岸防滲帷幕底界和端點，并考慮防滲工程預留30%工程量[1]。

3 左岸防滲帷幕端點和底界復核

3.1 復核目的

左岸帷幕工程區(qū)巖溶發(fā)育，地表落水洞，巖溶洼地廣泛分布，水文地質(zhì)條件復雜，防滲帷幕線穿越茅口組、棲霞組強巖溶地層，產(chǎn)生巖溶滲漏可能性大，復核清楚該區(qū)水文地質(zhì)條件，巖溶滲漏的性質(zhì)、發(fā)育狀態(tài)、密集程度、影響范圍等，為確定帷幕端點和底界提供基礎資料，通過分析為防滲帷幕工程提出相應的指導方案，服務工程建設，確保工程質(zhì)量[2]。

3.2 復核方法

左岸防滲端點的復核是通過地表地質(zhì)測繪與開挖平硐勘察結(jié)合的方式進行，由于左岸地層產(chǎn)狀為281°∠23°，傾向右岸偏下游，防滲帷幕線穿越地層有新到老依次為茅口組，棲霞組，深入梁山組地層結(jié)束?？辈炱诟鶕?jù)梁山組地層在地表出露位置、巖層產(chǎn)狀推測該地層空間分布形態(tài)，結(jié)合正常蓄水位高程確定左岸防滲帷幕端點，通過該方式確定的帷幕端點樁號為左帷0+831。

因地形原因在端點處并沒有鉆孔控制，同時地下巖層產(chǎn)狀并非固定不變，導致實際開挖后與原設計帷幕端點位置有偏離，偏離大小取決于巖層產(chǎn)狀變化幅度。施工期灌漿平硐開挖至左帷0+630 處進入棲霞組（P2q）灰?guī)r夾炭質(zhì)灰?guī)r地層，開挖至左帷0+831 設計帷幕端點時，未揭露到梁山組（P1l）砂巖地層，在該處布置勘探孔S-ZK1，通過鉆孔取芯判斷梁山組地層在該部位深度，并進行壓水和測量水位，獲取了該帷幕段的巖體透水率和地下水位信息，結(jié)合地表梁山組巖層出露位置，產(chǎn)狀分析計算，可以獲得更準確的帷幕端點位置[3]。

該水庫防滲帷幕灌漿孔以單排，孔距2m 布置，先導孔間距為24m，帷幕底界的復核方式是通過對先導孔的取芯情況、透水率和地下水位等信息進行綜合分析，可以得出該部位的帷幕底界高程，然后將每個先導孔的帷幕底界高程連接起來就可以確定整個防滲帷幕的底界，判斷的原則是先導孔無掉鉆現(xiàn)象，不發(fā)育巖溶空腔和裂隙，透水率Lu＜5，且深入地下水位不低于10m。

3.3 復核結(jié)果

在左帷 0+831 處布置勘探孔 S-ZK1 孔深為48.5m，開孔地層為棲霞組中厚層灰?guī)r夾炭質(zhì)灰?guī)r，0～41.5m 為中厚層灰?guī)r夾炭質(zhì)灰?guī)r，41.5～45.5m 為溶蝕夾泥段，巖芯破碎，45.5～48.5m 為梁山組粉砂巖，地下水位 22.0m，對應高程 762.0m，0～27m 段透水率 Lu＞5，27～48.5m 段透水率 Lu＜5。

帷幕先導孔施工后，未發(fā)現(xiàn)有掉鉆現(xiàn)象，局部存在鉆進快、夾泥、塌孔等現(xiàn)象，均分布在地下水位以上，判斷其不存在巖溶管道，有溶孔、溶隙、溶縫等溶蝕現(xiàn)象，會產(chǎn)生局部巖溶滲漏，滲漏位置位于地下水位以上，在防滲帷幕的處理范圍之內(nèi)，根據(jù)先導孔透水率和水位情況判斷[4]，帷0+000～左帷0+506 段先導孔地下水位均高出帷幕底界10m 以上，透水率在設計帷幕底界處Lu＜5；左帷0+506～左帷0+912 段地下水位均高出設計帷幕底界10m 以上，但透水率在原設計帷幕底界處有Lu＞5 的情況出現(xiàn)，需進行加深，加深深度由Lu＜5 確定（表 1）。

表1 左岸帷幕底界加深段先導孔統(tǒng)計

3.4 成果分析及成果

通過復核左岸地表梁山組巖層出露位置，該巖層地表產(chǎn)狀281°∠23°，平硐內(nèi)S-ZK1 鉆孔信息，洞內(nèi)產(chǎn)狀305°∠31°，推測帷幕端點還需延長79.5m，對應樁號左帷0+910.5，平硐實際開挖后于樁號左帷0+912 處進入梁山組地層，開挖后延長81m，對應延長段先導孔Z421～Z456。端點帷幕樁號由初設左帷0+831 延長至左帷0+912，增加81m。

水庫左岸防滲帷幕底界的控制標準為透水率Lu＜5，深入地下水位10m，通過各先導孔無掉鉆，存在鉆進快，巖芯破碎的現(xiàn)象分析，左岸防滲帷幕以淺表型溶孔、溶隙、溶縫等巖溶現(xiàn)象為主，未發(fā)育巖溶管道；左帷0+000～左帷0+506 段原初步設計帷幕底界滿足上述要求，維持原帷幕底界不變；左帷0+506～左帷0+912 段地下水位滿足要求，但因透水率在原設計帷幕底界處有Lu＞5 的現(xiàn)象出現(xiàn)，故帷幕底界在該段需進行加深，加深深度詳見（表1），復核后帷幕工作量較初設增加2473.7m。帷幕端點延長和底界加深后滿足規(guī)范要求[5]

4 結(jié)語

（1）工程區(qū)處于云貴高原與廣西丘陵過渡斜坡地帶，巖溶發(fā)育，水庫左岸水文地質(zhì)條件復雜，發(fā)生巖溶滲漏可能性大，通過防滲處理后可以滿足成庫要求。

（2）水庫左岸防滲帷幕工程區(qū)淺表型巖溶發(fā)育，未發(fā)育巖溶管道，通過帷幕端點和底界的復核工作，帷幕線長度較原設計增加81m；左帷0+506～左帷0+912 段需做不同程度的加深，防滲工程量增加2473.7m。

（3）巖溶地區(qū)防滲帷幕底界往往是不規(guī)則的，施工期利用先導孔資料進行動態(tài)帷幕設計和調(diào)整是帷幕底界復核的重要方法，通過該方式復核后的帷幕底界更加真實和準確。

（4）防滲帷幕作為解決水庫成庫條件的重要手段，其端點和底界的確定至關(guān)重要，前期因勘察精度原因使得帷幕端點處沒有鉆孔控制，施工期端點往往會發(fā)生變化，需預留一定的工程量，這也是以后工程勘察過程中需要注意和思考的地方，文中帷幕端點和底界復核的方法和經(jīng)驗可為類似工程提供一定的參考。