麥海因水庫大壩滲水勘察及分析評價

劉傳信

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

1 工程概況

水庫位于新疆塔城地區額敏縣境內，距縣城約55.0km，地理位置位于E84°53′42″，N46°53′00″。有縣級公路及通連公路相連；麥海因村路口至麥海因水庫壩址4km，有簡易牧道相通，交通基本便利。水庫總庫容為995×104m3，水庫控制灌溉面積4333hm2，興利庫容851×104m3，死庫容35×104m3，該水庫是一座綜合性利用水庫。

2 主壩滲水勘察及分析評價

2.1 壩后坡滲水現狀調查

因下游分水閘施工，臨時關閉放水洞下閘12d，在此期間庫水位共上升11.2m。發現壩體沉降明顯、防浪墻接縫頂部擠碎和拉裂、局部下游護坡板擠壓隆起、壩趾處高于河床3.0m有滲流溢出，滲流明顯。

根據安全監測成果分析報告，滲流量觀測：從開始蓄水到6月22日量水堰測值與庫水位測值時間過程曲線見圖1。

圖1 滲流量與庫水位-時間過程曲線

滲流量最大值出現在6月21日，測值為52.6L/s。7日以后庫水位開始下降，量水堰測值基本同步變化。

經6月8日-7月14日現場調查和實地測量，壩后坡坡腳高程1179處、中部高程1187處及右岸高程1196處為壩后主要集中滲水點；為準確測量滲流量大小，在右岸坡腳處安裝三角堰，測得當庫水位由1211m上升至1212m時，滲流量由6.74L/s迅速增加至10.33 L/s，且滲漏點附近又新增涌水點；當庫水位上升至1213m時，壩后滲流量明顯增大，此時三角堰后水面被抬升，導致測量數據已不夠精確，于是現場采用浮漂法測得其滲流量為135L/s。

壩后覆蓋層為砂礫石，因此地下水必然存在側滲、潛流，所以實際測得流量應小于真實滲流量[1]。

2.2 水庫蓄水位與壩后滲漏量關系

Q=0.0154H2.47

(1)

式中：Q為，l/s；H為，cm。

通過計算，求得通過壩后直角三角堰的流量，庫水位在1204-1208m時，其滲漏量在21-30L/s；在觀測期間當庫水位達到1213m時，其滲流量至少達到135L/s,依此計算，當達到正常蓄水位1215.93m時，年滲漏量≥415萬m3。因此需對大壩滲水采取防滲處理。

2.3 壩體地下水水位及流向

心墻下游側鉆孔鉆至壩體填筑底部混凝土基座時進行水位觀測，鉆孔終孔后，對壩體以下基巖段水泥封孔，再次對壩殼填筑體進行水位觀測，以確定壩體砂礫石層中地下水位的分布情況，經觀測，大壩填筑體內及壩基內地下水位無明顯差異，壩體填筑砂礫石層及壩基基巖地下水位一致。

壩體段共計27個水位觀測點:包含左右壩肩、鉆孔及壩后滲水點。根據所有水位觀測點可繪制地下水等水位線圖(見圖2、圖3)，由圖可知，壩體下游地下水位的分布特征：

圖2 2013年7月12日檢查孔等水位線(庫水位1212.414m)

圖3 2013年7月6日檢查孔等水位線(庫水位1212.11m)

1)順壩軸線方向，兩壩肩水位總體是高于壩體中部水位。由左壩肩JC1：1187.4滲水點可知，兩點間水位差(1204.7-1187.4=17.3)，兩點垂距99.9m，兩點之間水力坡度為17.3%；由右壩肩JC5：1187.4滲水點可知，兩點間水位差(1209.2-1187.4=21.8)，兩點垂距103.6m，水力坡度(I)為21%；因此可見左壩段水力坡度小于右壩段水力坡度。由達西定律：Q=KIA可得，左壩段地下水滲透流量小于右壩段。

2)垂直壩軸線方向，壩后水位由坡腳至心墻逐漸增高，從0+57斷面上看，心墻后JC3水位高程1187.3m，JC7水位高程1186.01m，兩點水位差1.29m，兩點間平距44.56m，則JC3與JC7之間水力坡度為2.89%；JC7高于壩后滲水點(水位1179.6m)6.41m，JC7與滲水點間的平距為51.28m，則JC7與壩后滲水點之間的水力坡度為12.5%。因此JC7與壩后滲水點之間的水力坡度大于JC3與JC7之間水利坡度，可得結論下游上游填筑料透水性弱于下游壩體填筑料[2]。

等水位線方向總是垂直地下水流方向，因此地下水主要由兩壩肩向下游壩坡腳繞滲。

Cheerful，for forest action form’d under thelaw divine，

2.4 鉆孔壓水試驗

經本次地質補充勘察進行鉆孔壓水試驗：

JC1(樁號0+011)：孔深37.2m，在鉆孔深度20.15-22.15m，第1試驗段(屬混凝土基座接觸段)長度為2.0m，透水率為63.01Lu，>5Lu，說明該段存在滲漏；在帷幕灌漿段內，鉆孔深度22.2-27.2m，透水率為28.2Lu、45.6Lu，透水率均>5Lu，說明該段灌漿效果較差，帷幕防滲存在滲漏。在帷幕灌漿段以下鉆孔深度27.2-32.2m， 透水率為：0.62 Lu，透水率<5Lu，說明帷幕以下段不存在滲漏。

JC2孔(樁號0+036)：孔深57.2m，在鉆孔深度33.83-36.21m，第1試驗段(屬混凝土基座接觸段)長度為2.38m，透水率為6.38Lu，略>5Lu，說明該段灌漿達到設計要求，基本不存在滲漏；在帷幕灌漿范圍，鉆孔鉆孔深度36.21-46.95m內，壓水試驗透水率分別為1.05Lu、0.93Lu，透水率均<5Lu，說明該段不存在滲漏。在帷幕灌漿段以下鉆孔深度46.95-57.2m， 透水率分別為：，0.48 Lu、0.58Lu，透水率均<5Lu，說明帷幕以下段不存在滲漏。

JC3孔(樁號0+057)：孔深72m，在鉆孔深度43.75-46.85m，第1試驗段長3.1m，透水率為5.42Lu，略>5Lu，說明混凝土基座與基巖接觸段基本不存在滲漏。在帷幕灌漿深度范圍內，鉆孔深度46.85-66.75m，透水率分別為1.49Lu、2.82Lu、1.1Lu、2.02Lu、小于原設計要求的5Lu，說明該段不存在滲漏問題；在帷幕深度以下，鉆孔深度66.0-72.0m，透水為1.52Lu，小于原設計要求的5Lu，不存在滲漏問題。由此可見，JC3鉆孔代表壩段透水率除混凝土基座與基巖接觸段透水率略>5lu，其帷幕灌漿范圍及帷幕灌漿以下基巖透水率均<5Lu，說明帷幕灌漿效果好，且帷幕以下基巖透水率小。

JC4孔(樁號0+85)：孔深66.8m，鉆孔深度44.02-46.4m，該孔混凝土基座接觸段長度為2.38m，透水率為6.42Lu，略>5Lu，說明在此處混凝土基座與基巖接觸段基本不存在滲漏；在帷幕灌漿深度范圍，鉆孔深度46.4-61.6m內，透水率分別為3.01Lu、0.91Lu、1.7Lu、透水率均<5Lu，說明此處帷幕灌漿效果好；在帷幕灌漿深度以下，鉆孔深度61.6-66.8m，透水率為0.47Lu，帷幕以下基巖透水率小。

JCF+孔(樁號0+96)：孔深53.41m，該孔位于放水洞兩側未進行灌漿處理(樁號0+95.5-0+103.5m)段范圍內。在混凝土基座接觸段，孔深30.97-33.22m，長度為2.25m，透水率為57.14Lu，>5Lu，說明該段存在滲漏；在帷幕灌漿深度范圍內，鉆孔深度33.22-48.41m，壓水試驗透水率分別為15.05Lu、11.7Lu、0.44Lu，透水率前兩段均>10Lu，不滿足設計要求，說明帷幕防滲存在滲漏；帷幕段以下孔深48.41-53.41m壓水試驗透水率為0.56lu，不存在滲漏問題。

JC5孔(樁號0+131)：該孔位于右壩肩心墻軸線上，孔深37.6m，鉆孔深度3.2m以下為正常蓄水位，帷幕灌漿段鉆孔深度3.2-27.43m內，巖體較破碎，且9.8-14.0m段發育一條較大斷層，該段巖體透水率分別為231.67Lu、155Lu、27.63Lu、19.51Lu、3.89Lu、前四段透水率均>10Lu，說明此處帷幕灌漿效果較差，帷幕防滲存在滲漏；在帷幕灌漿深度以下，鉆孔深度27.43-37.6m，透水率分別為3.93Lu、3.11Lu，帷幕以下基巖透水率小。

JC9孔(樁號0+144)：該孔位于右壩肩山體上，孔位布置在心墻軸線上，孔深55.4m，鉆孔深度12.5m以下為正常蓄水位，帷幕灌漿段鉆孔深度12.5-32.5m內，巖體較破碎，孔內發育斷層，巖芯可見斷層泥，該段巖體透水率分別為18.3Lu、20.5Lu、12.8Lu、2.6Lu前四三段透水率均>10Lu，說明此處帷幕灌漿效果較差，帷幕防滲存在滲漏；在帷幕灌漿深度以下，鉆孔深度32.5-55.4m，透水率分別為21.39Lu、18.76Lu、4.83Lu、4.56Lu，帷幕以下基巖兩段透水率>5Lu，說明帷幕以下存在滲漏。

JC2、JC3、JC4鉆孔位于0+036-0+085壩體帷幕灌漿范圍內，3個孔的透水率基本均<5Lu，說明該段范圍內基本不存在滲漏，JC5前四段、JCF+前三段透水率均>10Lu；說明該段范圍內均有滲漏問題；JC1前三段透水率均>10Lu，說明左壩肩段存在滲漏問題。

2.5 壩基滲漏分布范圍與評價

1)放水洞兩側(大壩樁號0+95.5-103.5)：根據鉆孔壓水試驗可得基巖透水率較大，該段存在滲漏問題。

2)大壩樁號(0+030-0+088)兩壩肩及延伸段：現場壓水試驗測得透水率較大，因此兩壩肩壩基存在滲漏問題。

3)左右壩肩及延伸段：由現場鉆孔壓水試驗實測可知，兩壩肩帷幕灌漿未延伸至5Lu界限與正常蓄水位交點且右壩肩局部段灌漿深度不夠。因此均存在滲漏問題。

綜合鉆孔壓水試驗及等水位線分析，大壩滲水主要來自兩壩肩壩基繞滲水。

2.6 壩體瀝青混凝土心墻滲漏條件與評價

在本次瀝青混凝土心墻后鉆孔完成后，選取0+36、0+57、0+85三個橫斷面進行實測各鉆孔的穩定水位為：JC4穩定水位為1189.5m，JC3穩定水位為1187.3m，JC2穩定水位為1195.7m。庫水位為1212.414m，則個鉆孔與庫水位高程分別為22.9m、25.1m、16.7m。由此可知庫水位均高于心墻下游壩體內水位16.7-22.9m，且上下游水位差較大，說明心墻防滲效果較好。

3 結論及建議

3.1 結 論

1)放水洞兩側(大壩樁號0+95.5-103.5)根據鉆孔壓水試驗可得基巖透水率較大，該段存在滲漏問題。

2)大壩樁號(0+030-0+088)兩壩肩及延伸段：現場壓水試驗測得透水率較大，因此兩壩肩壩基存在滲漏問題。

3)左右壩肩及延伸段：由現場鉆孔壓水試驗實測可知，兩壩肩帷幕灌漿未延伸至5Lu界限與正常蓄水位交點且右壩肩局部段灌漿深度不夠。因此該范圍內均存在滲漏問題。

4)庫水位瀝高于瀝青混凝土心墻后壩體內水位16.7-22.9m，且上下游水位差較大，說明心墻防滲效果較好。

5)綜合鉆孔壓水試驗及等水位線分析，大壩滲水主要來自兩壩肩壩基繞滲水；右壩肩段壩體內水力坡度一般在0.21，左壩段壩體內水力坡度一般在0.17，右壩段水力坡度大于左壩段水力坡度；右壩段滲透流量大于左壩段滲流量。

3.2 建 議

1)放水洞至右壩肩：正常蓄水位以下壩基需進行灌漿處理，灌漿深度在19-32m；放水洞兩側需混凝土進行灌漿處理 。

2)左壩肩：需采取灌漿處理，灌漿深度在13 - 23m。

3)瀝青心墻再次帷幕灌漿建議選擇在心墻上游側。

4)應考慮灌漿孔的垂直度，以免形成滲漏三角區。