大石門水庫左岸滲漏原因與對策探析

劉繼芳

（新疆巴州車爾臣河流域管理處，新疆 巴州 841900）

大石門水庫是車爾臣河上游的控制性工程，是國家重點建設項目。在項目建設前期地質勘察中，發現水庫左岸段基巖面自階地前緣附近向岸坡外逐漸下降，在西側形成深厚型古河槽。根據鉆孔探資料，古河槽最深達295 m，基巖面低于水庫正常高水位205 m，在大壩建成蓄水后會出現繞壩滲漏問題，將嚴重影響到水庫建成后的蓄水和安全問題，為此，需對滲漏原因及措施進行探討分析。

1 概況

車爾臣河發源于阿爾金山，是流向塔里木的一條內陸河，地貌由南向北分別為山區、沖積洪積扇、沖積平原和沙漠四個區域，地質構造復雜。其中山區屬青藏高原，海拔高程為4000 m～7000 m，分布有大量的冰川。位于新疆車爾臣河出山口與托其里薩依河交匯處下游約300 m 處的大石門水庫，是新疆水利廳“十三五”規劃的重點水利工程。水庫總庫容1.27 億m3，為大（二）型Ⅱ等工程。工程主要由大壩、溢洪洞、泄水洞、引水洞、廠房等組成，主要承擔防洪、發電和灌溉任務。工程區所在區域南高北低，東側是阿爾金山，北側為洪積扇和沖洪積平原，屬三處地貌交匯帶，是相對沉降區，工程地質情況較復雜。

2 庫區地層巖性及地質條件分析

2.1 地層巖性

2.1.1 元古界

（1）下元古界（Pt12）阿爾金群：主要分布于工程區庫壩區，巖性為絹云石英片巖，并夾帶有大理巖，顏色為灰色和灰綠色。

（2）中元古界長城系（Pt2ch）巴什庫爾干群：主要分布于工程區阿爾金山的北部，該地層與下伏的下元古界地層呈斷層接觸，主要巖性為灰色—灰綠色凝灰巖、細砂巖、粉砂巖、碳酸鹽巖。

（3）中元古界薊縣系（Pt22JX）塔什達坂群：主要分布于工程區東側阿爾金山的南部，距離壩址最近距離1 km 左右，主要為碎屑巖、火山碎屑巖、碳酸鹽巖沉積建造。

2.1.2 古生界

（1）石炭系下統（C1）：該地層主要分布在工程區南部昆侖山中，在阿爾金北緣斷裂北側有少量出露，巖性主要為灰巖、鈣質砂巖、泥巖、頁巖。

（2）二疊系下統（P1）：該套地層主要分布在工程區西南昆侖山山前，巖性主要為雜色礫巖、砂巖、粉砂巖。

2.1.3 中生界

侏羅系下- 中統（J1-2）：該地層零星分布在阿爾金北緣斷裂北側以及工程區南側的昆侖山山前，主要巖性為灰綠色砂巖、棕紅色泥巖、砂質泥巖夾煤層。本工程壩址下游的河坎出露的基巖為該套地層。

2.1.4 新生界

地層距離工程區較近的主要為第四系（Q）:下更新統、中更新統、上更新統和全新統。

2.2 地質條件分析

大石門水庫庫區位于車爾臣河出山口附近的峽谷內，處于塔里木陸塊與塔里木陸塊南緣活動帶交界部位，庫區北岸為阿爾金中低山，南側為昆侖山，庫區就位于兩山之間的河谷內，山間河谷寬1.7 km～3.7 km。地勢南北高，中間低，山間河谷南側為巨厚的沖洪積礫質傾斜小平原，地面植被稀少，發育規模大小不同沖溝。受青藏高原急劇隆升的連帶，地殼處在翹升狀態，河流深切，峽谷發育，河谷呈深槽形[1]。河道較直，河流兩岸由Q2 礫石層構成，河岸陡峭險要，越往下切割越小，使得河谷較窄，呈現為“U”形谷，河道水流集中湍急。

正庫區出露巖性主要有：下元古界（Pt12）阿爾金群絹云石英片巖、蝕變輝綠巖、黑云母角閃斜長巖和大理巖等。第四系地層在庫區分布較廣，主要為下更新統的西域礫巖，零星分布于昆侖山前和阿爾金山山前，但出露范圍卻不大；中更新沉積了巨厚層的砂卵礫石，是組成庫區及左岸的主要沉積物，厚度50 m～295 m，范圍較廣；上更新統砂卵礫石主要為沖洪積和風積，厚度不大，分布較廣；全新統分布于河床兩岸陡坎下部，巖性為砂礫石、含土砂礫石，厚度一般為1.0 m～15.0 m。

庫區大部分位于車爾臣河河谷內。車爾臣河是庫區內的最低侵蝕基準面，兩岸為階地陡坎，基巖零星出露，庫岸大部由Q2 半膠結砂卵礫石組成，地下水主要為覆蓋層內的孔隙潛水和基巖裂隙水，庫區氣候干燥，降水稀少。

3 水庫滲漏分析

大石門水庫現代河床寬約30 m，河水高程約2187 m。河床砂卵礫石層，厚5 m～10 m，為中～強透水層。大石門水庫庫區兩岸山形高聳，山體雄厚，庫底為下元古界阿爾金群地層組成的相對隔水層。據壩址區鉆孔壓水試驗，基巖微風化～新鮮巖體透水性為微透水～極微透水（q＜1），且地層走向與河流流向基本平行，因此水庫右岸不存在大的永久性滲漏問題[2]。

大石門水庫西側為托其里薩依河左岸古河道，為此，布置了大量的勘探和試驗，進行了大型原位探坑注水試驗。初步查明，該地層的滲透系數以10-3m/s 為主，平均值為3.73×10-3m/s，為中等透水地層。根據勘察鉆探資料，古河槽最深達295 m，地層為Q2al砂卵礫石，是影響水庫滲漏的主要地層。當庫區正常高水位高程為2300 m 時，古河道寬約2.6 km，古河道基巖面低于正常高水位205 m，蓄水后主要位于Q2泥質半膠結的砂卵礫石層[3]，將形成永久滲漏通道，造成水資源浪費，并形成隱患點，影響水庫大壩安全。

4 防滲措施

4.1 基礎開挖處理

河床需清除覆蓋層表層2 m～3 m 的砂卵石層后，下部中密的天然砂礫石層若作為壩體基礎需做夯實處理，使得壩基基礎置于弱風化層中上部。基坑開挖考慮排水，建議滲透系數取值K=5.0×10-2cm/s。覆蓋層臨時開挖邊坡1∶1.5，永久開挖邊坡水上1∶1.5～1∶1.75，水下1∶2.0。對松動巖石及開挖過程中出現的不穩定巖體或邊坡，必須進行清除或工程措施處理，確保安全。為避免堆石壩體沉降對混凝土面板產生較大影響，造成變形，開挖坡度取1∶3。趾板布置在壩體上游防滲面板周邊，由于本工程岸坡坡度較陡，為減少開挖量，岸坡趾板型式采用貼坡式水平趾板，寬3.5 m，與面板共同作用，形成壩基以上的防滲體，從下往上游對開挖坡余下的趾板寬度進行貼坡澆筑。

4.2 左岸防滲處理

為了防止水庫滲漏，清除危巖體、卸荷體、崩坡積含土的塊碎石及基巖強風化層，基礎置于弱風化層中上部。在左岸壩頂高程設570 m 長灌漿廊道，其中壩0+000 m～壩0-063 m 屬于左岸壩肩巖石灌漿段，壩0-063 m～壩0-570 m（古0+000 m～古0+507 m）屬于左壩肩沿壩軸線方向灌漿段。為做好左岸防滲處理，在高程2230 m 處設405 m 長灌漿廊道，進行分層灌漿。

（1）灌漿廊道尺寸

壩頂左壩肩沿壩軸線方向灌漿段壩0+000 m～壩0-330 m（古0-063 m～古0+267 m）段，屬于永久交通洞與灌漿廊道結合，廊道為5.5 m×5.5 m 的馬蹄形；壩頂高程處左壩肩沿壩軸線方向灌漿段壩0-330 m～壩0-660 m（古0+267 m～古0+597 m）段為灌漿廊道，廊道為馬蹄形的3.7 m×3.0 m。底板采用C20 混凝土底板，厚40 cm，兩側分別設0.3 m×0.4 m 排水溝。廊道邊側及頂部采用掛網C25 混凝土噴護，并用格柵拱架支撐。高程2230 m 處灌漿廊道尺寸3.7 m×3.0 m，廊道形式為馬蹄形，采用400 mm 厚鋼筋混凝土襯砌，地板兩側設排水溝[4]。

（2）防滲灌漿處理

對趾板下基巖進行帷幕灌漿，是基礎防滲處理的重要措施之一。壩0+000 m～壩0-063 m 為巖石段，在灌漿廊道內設2排帷幕灌漿孔。孔、排以梅花形布置，之間的距離均為2 m，孔深按3 Lu 以下5 m 控制；壩0-063 m～壩0-570 m（古0+000 m～古0+507 m）屬于左壩肩沿壩軸線方向灌漿段。帷幕灌漿的設計標準應按灌后基巖的透水率控制。帷幕灌漿深度按透水率在3 Lu 線以下5 m 作為控制標準。在趾墻和趾板范圍內進行帷幕灌漿，帷幕灌漿孔采用2 排，孔距2.0 m，伸入q＜3 Lu 的相對不透水層以下5 m，帷幕最大深度約為76 m。

左、右岸壩肩基巖3 Lu 線出露面較低，為防止繞壩滲漏，左岸需設64 m 長灌漿廊道，灌漿廊道與左岸古河槽灌漿廊道相接；右岸需設26 m 長灌漿廊道，帷幕灌漿深度約為10 m～37 m。帷幕中心線與趾板中心線重合。

4.3 左岸壩后排水

在壩頂高程處左岸灌漿洞樁號0-063 m 處沿巖石面，向下游設一主排水洞，排水洞與下游1#永久交通洞及2#臨時交通洞相匯。在高程2230 m 處灌漿廊道與下游1#永久交通洞之間設一排水洞，施工期做臨時交通洞用，后期為排水洞。2#臨時交通洞后期改為排水洞，1#永久交通洞后期兼顧排水洞作用。并在1#永久交通洞及2#臨時交通洞上部40 m 各設一條排水洞，頂部排水洞用排水孔與底部排水洞相連，排水孔內設濾水花管，使其在壩后邊坡內側形成一道排水幕。

5 結語

大石門水庫是車爾臣河上的控制性工程，其建設對于下游的防洪、灌溉以及發電等具有重要意義。為了節約水資源，保證水庫安全，杜絕隱患。文章結合庫區勘察發現的滲漏問題，通過試驗探討，左岸古河槽Q2al砂卵礫石地層是影響水庫滲漏的主要地層，提出通過基礎清理、開挖處理、帷幕灌漿的方式，沿壩軸線帷幕防滲570 m，確保安全。