燦柯水庫巖溶區滲漏分析與治理措施

盧曉鵬 譚光明

(1.云南省水利水電科學研究院，云南昆明 650228；2.文山州水利電力勘測設計院，云南文山 663000)

在巖溶地區興建水庫工程，水庫滲漏常常是其主要工程地質問題，因此應加強對前期地質勘探的投入和對庫壩區水庫滲漏問題進行專門的地質勘察，重點是查明巖溶發育規律和滲漏方式以及滲漏邊界等工程地質條件，做好防滲處理方案，燦柯水庫滲漏處理是其中典型一例。

燦柯水庫位于云南省馬關縣北面坡腳鎮燦柯村，距馬關縣城直線距離 50km。水庫原設計壩高27.8m，庫容273萬m3。1980年當壩體填筑到壩高26.05m，試蓄水至高程 1297.9m時， 水庫輸水涵洞東側取土區一帶發生地表塌陷(1#落水洞)，并伴隨著嚴重的滲漏問題以及庫首東岸的山體滑坡，對1#落水洞進行處理后，1981年再次試蓄水，當水位上升至1299.7m時，1#落水洞再次發生塌陷，水庫滲漏極為嚴重，不能正常蓄水。現水庫壩高26.05m，總庫容178萬m3，但實際蓄水僅48萬m3， 且庫水仍在不斷發生滲漏現象，急需進行水庫防滲處理。

1 水庫工程地質條件

燦柯水庫庫區位于盤龍江河谷斜面上，峰叢洼地、溶蝕谷地發育，相對高差一般約250余米，庫東岸為壟崗狀低山，壩址區溪溝較為順直，河床底寬約10～15m ， 壩址河段呈不對稱的“V”型谷，地表沖溝不發育，切割輕微。

水庫區出露地層主要為泥盆系中統東崗領組(D2d)，中統古木組(D2g) ，下統芭蕉箐組(D1b)，下統坡腳組(D1p)，巖性主要為深灰色中厚層灰巖和白云質灰巖，局部夾粉砂巖、泥質灰巖；第四系巖性主要為粉質粘土含碎石。庫區構造較為復雜，節理裂隙發育，巖石較為破碎。庫區主要由碳酸鹽巖組成，其次為碎屑巖，水文地質條件較為復雜。地下水主要以巖溶水為主，其次為基巖裂隙水和孔隙潛水。由于庫區地處盤龍河右岸河谷陡傾斜地形斜面上的面積稍稍偏小的徑流區內，并構成完整的水文地質單元，而斜面上地形高差較大，巖溶發育深度較深，庫區地下水深埋，地下水徑流帶深度大。庫區地質情況見圖1。

圖1 庫區綜合地質圖

2 水庫滲漏分析

燦柯水庫庫區東、西北兩側相對隔水層封閉較好，斷層沒有破壞東庫岸地表、地下分水嶺。庫尾以南碳酸鹽巖匯水區，地下分水嶺遠離庫區，地勢逐漸向南增高，地下水力坡度大，由于東庫岸F1阻水斷層及泥質巖隔水層的存在，庫區不存在向東、南、西北滲漏的可能。庫西岸出露有D1b碳酸鹽巖含水層， 西北山溝碳酸鹽巖出露面積低于庫水位高程的約為2500m2，在歷次試蓄水中，均未發現庫水外滲現象。

燦柯水庫庫首右岸滲漏部位主要反映在啟閉塔以東～F5逆沖斷層附近，地表共見十余處地表塌陷或落水洞。地表塌陷或落水洞分布面積約5000m2，其分布規律主要呈N10～30°E串珠狀展布，基本上反映了壩址右岸地下深部漏水通道的分布與走向，地表塌陷呈串珠狀的展布規律與F5逆沖斷層的走向是基本一致， 且近于平行，這充分說明F5逆沖斷層和與其同期形成的隱伏斷層或破碎巖體是造成壩址右岸滲漏的主要因素。據鉆孔資料，壩址右岸滲漏斷面總寬約150m，存在三個較為明顯的滲漏帶，即ZK6鉆孔以東滲漏帶、ZK7鉆孔滲漏帶和F5斷層破碎帶滲漏帶，主要滲漏方向為N30°E，滲漏主要表現為管道滲漏和脈狀網絡滲漏，大壩右岸工程地質情況及鉆孔資料見圖2。

綜上，庫區滲漏主要表現為管道滲漏和脈狀網絡滲漏，滲漏斷面寬約150m，最大埋深約130m，ZK03以東和ZK04附近以及F5斷層破碎帶是滲漏斷面上的三個最主要滲漏帶，因此，對燦柯水庫滲漏治理成功以否關鍵在于對三個主要滲漏帶的治理。

圖2 燦柯水庫大壩右岸地質剖面圖

3 水庫防滲方案及設計

近 20年來，曾多次對燦柯水庫滲漏地段和地表塌陷進行了漿砌塊石、粘土鋪蓋等防滲治理，但由于漏水區工程地質條件較為復雜，巖體破碎，斷層發育，庫水滲漏及塌陷一直未能治理好。通過勘測設計，查清了水庫滲漏的原因，選定了治理方案。

3.1 防滲方案選擇

3.1.1 庫內筑壩方案

工程措施：在庫內重新修筑土壩一座，新壩距老壩約 450m，新壩址工程地質條件稍好，谷底寬15m，壩頂長 120m，壩高 30m，壩基基巖主要為粉砂質泥巖，兩壩肩主要為灰巖。

方案優點：避開了老庫區的主要滲漏區和F5斷層破碎帶，新壩下游老庫區仍可加以利用。方案缺點：減少庫容100多萬m3。新壩區仍受F1平推斷層影響，壩肩灰巖裸露，裂隙發育，仍可能存在澆壩滲漏問題，且新建一座水庫樞紐投資較大。

3.1.2 鋪筑復合膜、土工織物方案

工程措施：首先對地表塌陷清基回填漿砌塊石封堵漏水通道，其次是平整鋪筑一層土工織物，在土工織物上回填 0.5～1.5m厚的粘土層， 最后再鋪設一層復合膜防滲層，風化料復合土工膜保護層或干砌防滲層。

方案優點：對主要漏水區防滲效果較好，施工設備簡單，施工進度快，可減少落洞的產生。方案缺點： 地形坡度較陡，坡度角大于 45°，鋪設難度較大。且由于第四系厚度較大，難于清基，同時，由于鋪設邊界難于查清以及斷層向庫內的延伸長度及規模。故水庫蓄水后，仍存在繞鋪筑層及沿破碎帶滲漏。

3.1.3 帷幕灌漿方案

工程措施：在啟閉塔以東－F5斷層上盤附近對主要滲漏斷面和漏水通道及其周邊破碎巖體進行水泥帷幕灌漿，而對較大巖溶通道和難干灌注的滲漏通道輔以混凝土、水泥砂漿或化學漿液等大口徑鉆孔的堵、截。

從目前國內及省內一些工程實例可以看出，對于深孔及大流速帷幕灌漿工藝、技術取得了很大的發展。而燦柯水庫壩址區滲漏斷面，漏水通道及防滲邊界已基本查明，因此只要作好帷幕灌漿勘察設計工作和充分利用已知邊界條件以及相對隔水層，就能大大降低帷幕灌漿工程量及造價，并達到帷幕灌漿防滲堵漏的目的。

優點：為根治庫水滲漏最有效措施，施工條件較好，不減少庫容。

缺點：需準確查明滲漏斷面及漏水通道的邊界條件，帷幕灌漿孔較深。

經方案比較，選定帷幕灌漿方案，在輸水隧洞以東－F5斷層上盤附近采用帷幕灌漿防滲治理，徹底解決燦柯水庫滲漏。

3.2 防滲方案

輸水隧洞以東～ZK8鉆孔附近，防滲帷幕灌漿線總長 108m，帷幕底界一般為 1252～1260 m，庫區水庫大壩右岸主要采用單排孔與雙排孔相結合的布置形式，單排孔孔距2.5m，雙排孔孔距3.0m，排距1.5m，管理所滲漏帶及主滲帶周邊西伏滲漏面狀巖體采用單排孔，而 ZK5、F5斷層的主滲漏帶則采用雙排孔或局部加密。孔深一般80～100m，最大孔深約129m。燦柯水庫大壩右岸防滲帷幕布置如圖3。

灌漿壓力和灌漿材料：灌漿壓力擬定為 1～3MPa，1312～1209m高程灌漿壓力為1MPa，1290～1190m高程灌漿壓力為 2～3MPa；灌漿材料主要以水泥為主，耗量大段及巖溶管道要輔以水泥砂漿、化學漿液和粉煤灰水泥混合漿液等以及大口徑鉆孔混凝土封堵。

圖3 大壩右岸防滲帷幕布置圖

4 工程完成情況和實施效果

燦柯水庫大壩防滲處理前，水庫右岸滲漏極為嚴重，當庫水位高于 1＃落水洞時，明顯可見庫水直接涌入1＃落水洞向庫外滲漏，1＃落水洞滲漏量最大于 1.0m3/s，水庫不能正常蓄水。對水庫庫首右岸主要滲漏部位采取帷幕灌漿防滲處理后，水庫庫首右岸的滲漏量已大幅度降低，經過近一年的水庫試蓄水檢查，水庫已蓄水至設計正常蓄水位1312.0m高程，1＃落水洞也未見明顯的滲漏跡象，現水庫東庫岸滲漏量小于0.01m3/s，這充分說明庫首右岸帷幕灌漿防滲取得了明顯的防滲效果。

5 結 論

（1）燦柯水庫庫區工程地質條件較為復雜，庫區壩址右岸存在滲漏問題。庫區滲漏主要表現在啟閉塔以東至CK5鉆孔滲漏斷面及其以上庫內、 滲漏斷面上有三個主要滲漏帶，滲漏主要表現為管道滲漏和脈狀網絡滲漏，且具多層性，而非單一的漏水通道。需采取措施進行防滲處理。

（2）在巖溶地區興建水庫工程，水庫滲漏常常是其主要工程地質問題，因此應加強對前期地質勘探的投入和對庫壩區水庫滲漏問題進行專門的地質勘察，重點是查明巖溶發育規律和滲漏方式以及滲漏邊界等工程地質條件。

（3）燦柯水庫工程采用帷幕防滲是可行的，做好勘察設計工作和充分利用已知邊界條件以及相對隔水層，就能大大降低帷幕灌漿工程量及造價，并達到帷幕灌漿防滲堵漏的目的。

（4）滲漏量大地段及巖溶管道段要輔以水泥砂漿、化學漿液和粉煤灰水泥混合漿液等以及大口徑鉆孔混凝土封堵，在巖溶區能取得明顯的防滲效果。

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