沙爾托海水庫大壩滲漏成因及治理分析

李曉明

（塔城地區水利水電勘察設計院，新疆 塔城 834700）

1 工程概況

沙爾托海水利樞紐壩址區原河谷呈“V”型，河谷底寬30 m～80 m，頂寬200 m～300 m，河拔高50 m～65 m。現已填筑大壩壩體，壩體為碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩。已建沙爾托海水庫壩頂高程607.06 m，最大壩高62.88 m，壩頂長170 m，上游壩坡1∶2.0，下游壩坡1∶1.8。壩體防滲采用碾壓式瀝青砼心墻，兩壩肩嵌入基巖巖體5 m～10 m不等，河床段清除上部砂卵礫石層及基巖強風化層，兩岸壩肩清除表層松散層及基巖強風化層，大壩防滲體（瀝青心墻）建基面均位于弱風化帶內，建基面基礎雖節理裂隙發育，但規模均不大。

施工中對壩基底部基巖進行了雙排固結灌漿及單排帷幕灌漿防滲處理，防滲下限小于5 Lu，帷幕灌漿防滲深度一般位于基巖面以下20 m～40 m，壩肩最大防滲深度位于基巖面以下 53.2 m，相應高程 553.8 m(位于左壩肩 0～0+007 m)，河床段最大防滲深度位于基巖面以下28.0 m，相應高程528.8 m(位于樁號0+103 m)。固結灌漿的深度為5 m，設置兩排，上游排和下游排，排距為2 m，固結灌漿孔的間距為2 m。帷幕灌漿的范圍沿整個瀝青心墻軸線進行灌漿，壩基灌漿在基巖混凝土蓋板上施工，蓋板的厚度為1.5 m，灌漿孔設置一排，布置在兩排固結灌漿孔的中間，帷幕灌漿孔孔距為2 m，并在兩壩肩處各延長20 m進行帷幕灌漿，于2012年5月20日開始灌漿，至2012年10月20日完成大壩壩基灌漿工作，兩岸最大帷幕灌漿灌漿處理深度為53.2 m，共完成帷幕灌漿造孔深度為3296.1 m，帷幕灌漿深度為3117.6 m。

2 沙爾托海水庫蓄水滲漏過程

2.1 水庫蓄水滲漏過程

沙爾托海水庫下閘蓄水水位至594.0 m，壩前水深45 m，蓄水保持時間20天，壩后未發現滲漏，隨即對水庫蓄水進行放空。隨后進行二次蓄水，當水位蓄至594.8 m時，發現壩后導流洞洞頂有滲水現象，當庫水位蓄至596 m時，相繼出現壩后導流洞洞頂左側路面塌陷、路面出現裂縫、導流洞兩側出現滲水；壩后坡右側網格梁出現浸潤直至有清水流出。針對出現大壩滲水情況，水庫開始提閘放水，水位放至583.5 m時，在壩前庫區右岸壩前（樁號0+140 m）上游岸坡附近見一長約5 m左右的裂隙，走向335°左右與壩線垂直，庫水沿該裂隙下滲形成一滲漏通道（縫），且可聽到流水聲。壩后坡右側網格梁出現浸潤且在壩坡坡腳有清水流出，導流洞出口洞頂兩側有水流浸出。在壩后坡網格中挖探查坑，探查坑深度0.4 m～0.6 m不等，挖坑顯示，自壩坡坡腳從下往上1～3層網格中探查坑均出水，水位埋深0.2 m～0.4 m不等，其中第1層網格自東至西整個壩坡角探查坑中均有水出露（水位高程566.9 m～566.6 m不等），第3層網格自東至西第7塊網格探查坑中未揭露水體，而第5、第3塊網格探查坑中水體出露（水位高程568.5 m～568.6 m不等），在第3層網格以上由于探查坑挖深淺暫未揭露出水面。

2015年11月13日，壩前水位594.18 m時，壩后坡第一排第一格開挖后有明水流出，流量為0.167 L/s。

2.2 大壩觀測資料

2.2.1 壩體中水位測量

2014年10月～11月沙爾托海水庫在壩體不同部位，在樁號0+050 m、0+090 m、0+130 m各布置有一排觀測孔，每排布置4個觀測孔，水庫蓄水后進行了水位觀測，樁號0+050 m壩后孔由于深度淺，未揭露地下水。具體見圖1。

圖1 壩體水位觀測斷面

2.2.2 壩體中水分布規律

壩體中水位觀測資料（2014年11月）顯示:隨著庫水位的升高，壩體中水位也隨著升高。

（1）在順河流（或垂直壩軸線，壩軸線方向82°）方向上，壩體水位總體上是靠近心墻水位較高，向壩后坡腳水位逐漸降低，即壩體水位ZK2＞ZK3＞ZK4。但在壩體右岸樁號0+130 m處，當庫水位上升至一定高程，即庫水位高程在592.31 m～596 m之間時，ZK3中水位反倒高于ZK2中水位，水位差0.30 m～1.41 m不等。水庫蓄水至596 m，壩體觀測水位最高點（0+130）ZK2處，水位高程 577.27 m，最低點為壩后（0+090）ZK4，位于心墻軸線下游62 m，水位高程為565.53 m，且水位最高點與最低點不在垂直壩軸線的橫剖面上。壩體內水右岸壩段至河床壩段總體流向為300°～320°，水力坡度為0.21～0.26。

（2）在垂直河流（或平行壩軸線）方向上，總體是靠近右岸壩段水位高，左岸壩段水位低。壩頂靠中部ZK2水位為576.02 m，低于庫水位約20 m；壩頂靠右岸ZK2水位為577.31 m，低于庫水位約18.69 m；壩坡下靠中部ZK4水位為565.85 m，低于庫水位約30.15m；壩坡下靠右岸ZK4水位為572.90m，低于庫水位約13.1m。

在壩后右岸坡腳，形成地下水排泄帶，出水點高程566.9 m。

3 大壩滲漏原因分析

3.1 大壩滲水原因分析

沙爾托海水庫大壩基礎多位于第四系下更新統西域礫巖弱風化巖體上，施工期對底部基巖進行了帷幕灌漿防滲，最大防滲深度基巖面以下32 m～40 m，防滲下限小于5 Lu。

沿大壩瀝青心墻軸線布置單排灌漿孔，孔距2 m，帷幕灌漿分三序進行，并依據灌漿規范和設計技術要求進行，灌漿指標以壓水試驗q值小于5 Lu為下限來確定灌漿深度，檢查孔占總數10%。根據施工單位及監理提供資料顯示從2012年5月至2012年10月，共完成造孔116個，其中灌漿孔105個，檢查孔11個，總進尺3832.1 m，平均單位泥灰量為11.82 kg/m～18.90 kg/m，經壓水試驗檢查，鉆孔透水率一般為0.81 Lu～3.61 Lu，合格率100%。瀝青心墻用專用瀝青混凝土攤鋪機鋪料，每次攤鋪厚度30 cm，采用2.6 t振動碾壓，靜碾2遍，振動碾壓6遍，每上升0.25 m作一單元驗收，進行各種監測，各項試驗指標顯示均滿足設計要求，合格率100%。

初步分析認為如果上述成果真實可靠，可基本排除壩體防滲體滲漏可能，但由于壩基巖體存在裂隙且施工期帷幕灌漿為單排布置，防滲體系稍顯薄弱，由壩體中水分布規律可見壩體中水右岸高于左岸。初步推斷壩體滲漏原因有以下幾種可能:右岸壩基繞滲、瀝青心墻砼基座和基巖接觸面滲漏及基巖帷幕灌漿范圍內存在滲漏。

3.2 壩前右岸邊坡滲漏通道（縫）原因初步分析

對于壩前右岸邊坡滲漏通道（縫），初步分析認為該滲漏裂隙為一庫岸卸荷裂隙（前期勘探不穩定體），裂隙產狀335°SW∠60°，裂隙張開1 cm～2 cm，局部張開10 cm～15 cm，順河方向發育，延伸長15 m～20 m，該卸荷裂隙與下部巖體中裂隙連通，形成庫水滲漏通道。

4 大壩及右岸邊坡滲漏處理措施及效果

4.1 大壩及右岸邊坡滲漏處理措施

沙爾托海水庫前期建設期間對大壩壩基灌漿范圍為0-020 m～0+190 m，根據出現滲水時對應的壩前水位和壩后滲漏情況，初步判斷右岸坡594 m高程以上存在滲漏的可能性較大，為安全考慮2015年對右壩肩0+160 m～0+218 m段作防滲帷幕補強灌漿處理，處理深度控制到590 m高程；對大壩樁號0+140 m上游85 m處滲漏通道采用粘土加塞堵漏處理；導流洞閘井及洞身段滲水采取固結灌漿等處理措施。

4.1.1 右壩肩0+160 m～0+218 m補強帷幕灌漿處理

沙爾托海水庫施工期間對大壩0-020 m～0+190 m進行了單排帷幕灌漿，新補強灌漿范圍為右壩肩0+160 m～0+218 m段，新補強灌漿軸線與心墻軸線平行，距離心墻軸線1.0 m、距離防浪墻上游邊線0.4 m，鉆孔間距1.0 m，檢查孔10%。防滲下限深度以巖石透水率小于5 Lu控制。帷幕灌漿分三序進行，先鉆灌第一序孔，然后鉆灌第二序孔，最后鉆灌第三序孔，從2015年10月～11月，共完成灌漿孔59個，總進尺2743.2 m。

4.1.2 壩前右岸邊坡滲漏通道（縫）處理

大壩右岸樁號0+140 m上游85 m(高程583 m)處，岸坡附近見一長約5 m左右的裂隙，走向335°左右與壩線垂直，庫水沿該裂隙下滲，產生明流現象且可聽到流水聲，庫水表面可見明顯漩渦。滲漏處理方案為現場采用粘土加塞處理:即將裂隙開挖至裂隙末端，開挖成底寬1 m、深1 m的梯形槽，開挖邊坡1∶1.75，清除節理裂隙中的充填物，然后沖洗干凈，在梯形槽內回填粘土加塞充填，并對回填土進行人工夯實，壓實度≥0.96。

4.2 大壩滲漏處理效果

右壩肩0+160 m～0+218 m補強帷幕灌漿處理及大壩右岸樁號0+140 m上游85 m(高程583 m)堵漏處理后，壩后已無明顯漏水現象，直至水位蓄至603.2 m，現場觀察壩后坡始終處干燥狀態。

補強處理后壩體中水位測量:為了解水庫大壩防滲補灌效果，水庫蓄水后在壩體不同部位，進行了水位觀測，觀測樁號0+050 m、0+090 m、0+130 m不同時期地下水位，水庫蓄水位與瀝青心墻后壩體內水位的相關關系見圖2。

圖2 壩體水位

壩體中水位觀測資料顯示，大壩補強灌漿處理以后，雖然庫水位升高，但壩體中水位與未處理前相比卻在下降。在相同蓄水位情況下:

（1）在順河流（或垂直壩軸線，壩軸線方向82°）方向上，壩體水位總體上是靠近心墻水位高，向壩后坡腳水位逐漸降低，水力坡度為0.21～0.26。

（2）在垂直河流（或平行壩軸線）方向上，總體是靠近右岸壩段水位高，左岸壩段水位低。以樁號0+090 m與樁號0+130 m相比2016年水位高差3 m～4 m，2017年水位高差5 m～6 m。補強灌漿處理后，在相近蓄水水位條件下，壩后壩體中地下水水位均有不同程度的降低，樁號0+090 m水位最大降深達9.8 m；樁號0+130水位最大降深達11.12 m，進一步證明了補強灌漿處理效果。

5 結論

沙爾托海水庫是新疆精河縣重要的水利樞紐工程。在項目建成初期，水庫蓄水過程中出現壩體滲漏現象，初步推斷壩體滲漏原因可能為右岸壩基繞滲、瀝青心墻砼基座和基巖接觸面滲漏、基巖帷幕灌漿范圍內滲漏等原因。因此，對壩體采取灌漿加固措施，治理完成后壩后已無明顯漏水現象，壩后坡始終處干燥狀態。通過補強處理后壩體中水位測量，進一步證明了灌漿補強效果。