姬 剛

(瑪納斯塔西河流域管理處,新疆 昌吉 832200)

石門子水庫大壩為碾壓混凝土拱壩,壩高109m,壩頂弧長169.3m,壩頂寬5m,壩頂高程1394m,壩基高程1285m,水庫死水位1356m,正常蓄水位1390m,校核洪水位1391.55m。左壩肩內設引水發(fā)電隧洞,壩身設泄水底孔,壩頂設三孔溢洪道。每年6～8月,壩后水位維持在1323m高程,其他時間壩后水位在1319m高程。

1 地質結構

庫區(qū)大部分基巖裸露,巖性為砂巖、泥質砂巖、粉砂巖及沙質泥巖等沉積碎屑巖,壩址區(qū)以礫巖為主,巖層走向與河谷近正交。拱壩右壩肩有一條縱向垂直于壩軸線的貫穿性斷層帶F6,還有四條與斷層帶水平相交的軟弱夾層。其中,J1和J2軟弱夾層為碎屑加泥,J3泥化夾層由2～3條裂縫組成,裂縫順層發(fā)育,有錯動,其錯動面平直,J4夾層基本上無充填物,為一條層間裂縫,滲透性較大。這些斷層與夾層的組合,構成了右壩肩的潛在不穩(wěn)定巖體,對工程的影響重大。

為滿足帷幕灌漿、排水、觀測、檢查和交通等要求,在壩體內設置灌漿排水廊道,并在壩肩沿F6斷層帶設置抗滑排水交通洞,分別位于1289m、1340m、1394m高程,廊道內設兩排帷幕灌漿孔,前排灌漿孔距上游面1m呈梅花形分布,廊道下游面設一排排水孔,孔距2m,排距1m。

2 滲漏處理

1999年4月中旬開始澆筑碾壓混凝土,2001年10月完工。石門子水庫大壩完工蓄水后,壩體和壩肩部分出現少量滲漏點,2001年壩體部分先進行化學灌漿,后用環(huán)氧樹脂進行表面封堵,滲漏情況有了一定的改善。2003年通過在壩肩與壩體結合部下游滲漏點處進行鉆孔灌漿處理,由于滲漏通道位置不能確定,效果不明顯,壩肩部分未作處理。隨著蓄水水位的增高,壩體滲漏部分未有明顯變化,但壩肩抗滑交通洞內排水孔滲水量有較大增長。因壩肩巖性為礫巖,遇水易軟化,降低壩肩承載力不利于大壩安全,需要進一步對滲漏進行處理。

2.1 滲漏狀況調查

右壩肩滲漏點主要集中在F6斷層帶,水位在1370m以下時,排水管呈滴水外漏,超過1370m時,滲水逐漸加大呈射流狀態(tài),滲水較大部位在F6斷層帶與灌漿廊道交接處和斷層帶與軟弱夾層交接處。滲漏以集中滲漏為主,水位越高滲漏越嚴重,水位逐漸降低時滲漏量也隨之下降。從各排水孔的滲漏大小和位置可以判斷壩肩的滲水主要是從上游通過斷層帶滲透到下游的。

2.2 滲漏成因分析

通過對滲漏點和滲漏量的對比分析,造成滲漏量逐年增大的原因主要有三個方面。

(1)壩肩巖性。壩肩巖體屬混合膠結的沉積礫巖,膠結較差,巖石強度不均一。該礫巖干燥時強度較高,飽和后強度較低。當水庫水位增高,巖石吸水飽和后,變的較為松散,尤其是F6斷層帶巖石之間結合的本來就不緊密,吸水松散后形成新的滲漏通道,破壞了原有的防滲帷幕。

(2)壩后水位的影響。每年的6～8月用水高峰期,泄水底孔參與泄洪,壩后消力池進入有水狀態(tài),軟弱夾層位于壩后水位以下,造成水從軟弱夾層滲入壩肩,然后從夾層與斷層帶相交處的排水孔流出。

(3)灌漿壓力。在進行帷幕灌漿時,考慮到當時的地質情況和巖石特性,采用的灌漿壓力和濃度有些保守,造成未能很好的封堵斷層帶內部分滲漏通道。在后來對F6斷層進行的補充灌漿中,沒有取到較為完整的巖芯,一方面是巖石裂隙重新發(fā)育的結果,另一方面也表現出原有的滲漏通道并沒有滲入水泥漿液。

2.3 處理措施

2006年9月,水庫水位降至1368m,達到當年最低水位時,進行右壩肩的帷幕補充灌漿。為了保證堵漏和補強的效果,灌漿施工按照SL62O94《水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范》進行 (主要按照帷幕灌漿的要求進行施工)。

灌漿位置為三層廊道內以F6斷層帶為中心的兩側,其中1289廊道為11孔,每孔設計深度為30m,分上、下游兩排,兩序呈梅花形分布進行施工;1340廊道總工程量為550.5m,上游5孔,每孔設計深度為53m,下游6孔,每孔設計深度為46.5m,且各孔均向上游傾斜,終孔處距1289廊道上游面 1m;1394廊道的總工程量為 245.5m,上游2孔,每孔設計深度為53m,下游3孔,每孔設計深度為 46.5m,終孔處距 1340廊道上游面1m。三個廊道內中的總工程量為1126.0m。

灌漿采用自下而上分段進行,每段不得大于5m,如果止?jié){塞封堵不密實,應優(yōu)先把止?jié){塞向下移動至合適位置以實現良好的封堵效果。使用425普硅水泥配制水泥凈漿,灌漿漿液配比采用5︰1、 3︰1、 2︰1、1︰1 、0.8︰1、0.6︰1、0.5︰1七個比級,開灌比采用5︰1,漿液濃度采用由稀到濃逐級變換;灌漿壓力分為9個壓力段,最大為1.5MPa;透水率值小于1Lu。

首先進行1289廊道補充帷幕灌漿施工,采取先上游后下游,分兩序,由中間向兩側進行帷幕灌漿。1340廊道、1394廊道的施工工序同于1289廊道。

1289廊道中實際完成的工程量為336.2m,其中位于中間的WA1-Ⅰ-3孔和WB1-Ⅰ-3孔巖石上半部分較破碎,在這兩個孔的最后一段做了壓水實驗,其透水率值滿足設計要求情況良好。此廊道中其它孔的巖石較完整,且以青灰色礫巖為主,夾帶紅棕色礫巖。

1340廊道實際完成的工程量為556.2m,此廊道中巖石較破碎,上半部分以紅棕色礫巖為主,其下半部分以青灰色礫巖為主。其中WB2-Ⅰ-3孔有漏漿現象,采用先凝漿后封堵法處理,并對上、下游中間兩孔做壓水實驗進行檢查。

1394廊道實際完成的總工程量為248m。

圖1 補充灌漿鉆孔布置

3 處理效果

壩肩灌漿從2006年9月中旬開始,到11月初結束。水庫技術管理人員在2006年11月至2007年6月對大壩不同水位下滲漏量的檢查結果顯示,經過灌漿的壩肩部分的滲漏得到了有效控制,滲水量減少了40%以上,這說明在漿液灌注到的地方抗?jié)B性得到顯著增強,但還有除F6斷層帶以外的滲漏通道。

圖2 1340廊道右岸補充灌漿前后滲水比較

圖3 1289廊道右岸補充灌漿前后滲水比較

3 結 語

對石門子水庫右壩肩的補充帷幕灌漿取得了較為理想的效果,但在壩后水位較高時,滲水量還是有所增加,證明壩后軟弱夾層是滲水通道之一。從水位變化和大壩運行情況來就看,滲水量的逐年增加和F6斷層帶裂隙發(fā)育有著必然的關系。在工程運行的過程中,還要密切關注滲水量的變化,保證壩肩巖體穩(wěn)定。

[1]水工建筑物水泥灌漿施工技術規(guī)范[S].SL62O94

[2]葉源新,劉光廷,李鵬輝,陳鳳岐.溪柄碾壓混凝土薄拱壩壩體滲漏處理.水利水電科技進展,2005年6月.第25卷第3期