黔中水利樞紐一期工程平寨水庫庫首防滲工程探究

趙龍輝

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，人們的生活水平逐漸提升，基礎設施需求量逐漸提升，水庫工程的建設數量和規模逐漸增大。很多水庫工程的建設環境復雜，如果施工技術處理不當、運維管理不當，就容易引發水庫滲漏問題[1]。因此，亟需對水庫防滲工程進行詳細探究。

1 工程概況

黔中水利樞紐一期工程水庫正常蓄水位1331.0 m，總庫容10.89億m3，最大壩高162.7 m；平寨電站裝機136 MW，年發電量3.45億kW·h，可行性研究階段審批工程靜態投資61.45億元，總投資共63.32億元。

2 工程地質勘查

2.1 巖溶

本工程水庫庫區不存在滲漏問題，水庫滲漏主要集中于庫首一帶，因此，關于巖溶水文地質條件的研究主要集中于庫首一帶。下面擬從庫首區地表巖溶地形態特征、地下巖溶地形態及鉆孔揭露的深部巖溶現象、巖溶暗河系統及水文地質條件幾個方面分析庫首區的巖溶水文地質條件。

2.2 水文地質條件

三岔河及其附近流域除西北部威寧地勢較高地區屬于暖溫帶外，其余地區都屬亞熱帶季風氣候區，氣候溫和濕潤。工程區多年平均年降水量1488.5 mm、氣溫14.5℃、相對濕度81%、水面蒸發1300.8 mm、風速2.1 m/s。三岔河及其支流徑流主要由降水形成。本區5～10月為豐水期，降水量占全年水量的85%左右，尤以6～7月為甚，占年徑流量的40%。

根據現場調查，水庫區地表分水嶺與地下分水嶺基本保持一致，分水嶺地區未發現越流補給現象；沿河兩岸均有地下水出露，分水嶺區地下水位高于水庫正常蓄水位。

經現場地表地質調查，三岔河及其支流均為補給性河谷，庫區地下水主要為非可溶巖區形成的基巖裂隙水、可溶巖區的溶隙、巖溶管道水；裂（溶）隙水其富水程度與斷層、裂隙的性質及規模、密集程度有關，受季節的影響變化較大，一般為分散滲流，泉水出流的流量較小；喀斯特管道水常沿構造帶、可溶巖與非可溶巖接觸部位出露，集中滲流，受季節的影響變化不大，泉水出流量一般較大，在庫區常于兩岸地勢較高處以跌流形式匯入三岔河及其支流，常于水庫岸坡小沖溝上形成小規模瀑布。

3 庫首防滲工程

根據巖溶水文地質條件、庫首滲漏分析，庫首區左岸存在巖溶滲漏問題，右岸主要以裂隙性滲漏為主，因此，兩岸防滲處理范圍、防滲邊界不同。

3.1 防滲線路選擇

3.1.1 左岸防滲線路選擇

左岸雞場、上壩洼地一帶，由于構造的影響，下伏T1yn1灰巖巖溶發育，地表地形破碎，在上壩洼地還有產生大規模巖溶塌陷的現象，地下水存在分流，鉆孔和連通試驗證明T1yn2底部泥巖在上壩洼地一帶已經遭到破壞，油菜沖洼地地表已出露了T1yn1灰巖，遠端又無可靠的隔水層或者高水位，因此，為保證防滲帷幕的可靠性，防滲線宜避開上壩洼地、油菜沖、馬家屯洼地，遠離KS1躲兵洞巖溶系統并盡量選擇靠近三塘向斜高水位區、弱巖溶帶布置[2]。

從本工程各階段的勘察結果看，庫首左岸總體表現為雞場背斜核部巖溶強發育，三塘向斜巖溶發育相對較弱。因此，左岸防滲線路應盡量避開并遠離雞場背斜核部地區，遠端防滲接三塘向斜弱巖溶、地下水高水位區，以避開壩址下游雞場背斜區及羅家大洞～躲兵洞（KS1）巖溶系統查清和處理難度大、防滲可靠性差的問題，因此，左岸防滲線路沒有大的選擇余地。總體來說，左岸防滲主要地質問題為防滲帷幕端點的可靠性、帷幕線的選擇、帷幕下限的控制進行較詳細的勘察。

3.1.2 右岸防滲線路選擇

從各階段工程地質勘察情況看，右岸不存在溝通庫內、庫外的巖溶暗河，右岸不存在巖溶暗河型滲漏問題，庫首防滲范圍只需將右壩肩附近及壩肩岸坡構造裂隙、卸荷裂隙帶裂隙性滲漏通道封住即可，而且因T1yn2泥質灰巖、泥巖夾灰巖弱巖溶含水層在右岸具相對隔水性能，因此，右岸防滲帷幕的端點考慮接T1yn2底部的泥巖，由于T1yn2底部泥巖在壩肩下游右岸靠河床側及ZKC62號孔丫口一帶構造裂隙、卸荷裂隙較發育、T1yn2泥巖風化較強（見照片3-12“ZKC62號孔丫口T1yn2泥巖風化情況”），帷幕線不能靠河岸一側布置，考慮到右岸巖層傾向上游偏右，為使帷幕線能以較短的距離接觸T1yn2底部的泥巖，結合ZKC14、ZKC62鉆探揭露T1yn2底部泥巖埋深情況，建議右岸帷幕線走向大致為S12°W（見“壩址及隧洞工程地質平面圖1∶1000”），切過ZKC62號鉆孔丫口并對T1yn2泥巖、泥質灰巖、灰巖互層狀巖石進行補強灌漿處理，以增強其隔水性能。

3.2 庫首防滲帷幕工程量

根據前述分析，庫首防滲工程量見表1。

表1 庫首防滲工程量統計表

3.3 防滲帷幕形成條件

左岸帷幕線需切斷KS4（4+）、KS6地下巖溶管道系統并需封堵ZKC5、ZKC38號鉆孔深部巖深洞穴，地表部分T1yn1灰巖中落水洞較發育，帷幕沿線巖溶較發育，帷幕形成條件較差。

由于帷幕線需切斷KS4（4+）及KS6地下暗河系統，為保證帷幕安全、不失效，建議在帷幕線外側、地下暗河系統附近先施工一排水孔減壓孔。

由于深部巖深洞穴空間大，采用常規模灌漿方式難以形成帷幕，建議采用大口徑鉆孔進行處理，先用大口徑鉆機造孔至巖溶洞穴處，進行洗孔，待孔口返出清水后，迅速灌入加速凝劑的混凝土，待混凝土達到一定的強度后，再利用高壓固結的方式進行常規模處理。

河床及右岸未見大的巖溶洞穴發育，采用常規灌漿方式即可形成帷幕，因此，壩基及右岸帷幕的形成條件好于左岸。

由于帷幕線需切斷KS4（4+）及KS6地下暗河系統，為保證帷幕安全、不失效，建議于帷幕灌漿施工前先在帷幕線外側、地下暗河系統附近施工一排水減壓孔。

帷幕形成后將切斷KS4（4+）及KS6地下暗河系統，由于暗河系統改道，可能在油菜沖洼地、上壩洼地一帶產生內澇災害，油菜沖洼地上口高程以上無居民分布、以下為耕地，暗河改道引起的內澇主要影響當地居民的農業生產；上壩洼地下部為耕地，洼地半坡有上壩村寨，洼地內澇將影響當地居民的農業生產、生活，由于油菜沖洼地、上壩洼地相距較近，建議在帷幕形成后、根據內澇發生情況，施工一排洪隧洞連通兩洼地并通至羅家大洞，將洼地內的水引向羅家大洞～躲兵洞暗河系統排向壩址下游[3]。

4 結語

對水庫庫首防滲要點進行詳細探究，首先對該水庫進行實地勘查，根據巖溶水文地質條件、庫首滲漏分析，庫首區左岸存在巖溶滲漏問題，右岸主要以裂隙性滲漏為主。在防滲工程設計施工中，結合左岸、右岸滲漏實際情況，選擇應用帷幕灌漿防滲施工技術，并調整帷幕設計方案，提升帷幕防滲灌漿施工質量，提升水庫防滲效果。

[1]李彥博.云蒙山水庫庫區防滲工程設計 [J].河南水利與南水北調,2017,45（7）:54-55.

[2]于慧月,于克寒.水庫大壩防滲工程技術探討[J].科技展望,2017,27（20）.

[3]葉冬冬,魏陸宏,等.古城水庫帷幕灌漿防滲能力衰減原因分析與對策研究[J].水利水電技術,2016,47（4）:79-82.