周志鴻

(新疆兵團(tuán)十二師水務(wù)公司，烏魯木齊830013)

1 水庫(kù)概況

紅巖水庫(kù)建于1972年，為一座引水注入式山區(qū)水庫(kù)，設(shè)計(jì)為庫(kù)容3 600萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)水位933 m。大壩全長(zhǎng)622 m，最大壩高9 m，壩頂高程為936 m，防浪墻頂高程為937 m。該水庫(kù)位于烏魯木齊西山北坡一山間洼地內(nèi)，水庫(kù)因長(zhǎng)年運(yùn)行，存在諸多隱患，特別是壩基存在嚴(yán)重滲漏。

水庫(kù)興建時(shí)，壩基未進(jìn)行防滲處理，壩基巖石存在滲水通道，壩后滲水出逸點(diǎn)較多，滲水量較大，壩基滲漏已影響到水庫(kù)的正常蓄水和大壩的安全。兩壩肩基巖裂隙發(fā)育，具有強(qiáng)透水性，但未進(jìn)行防滲、加固處理，繞壩滲漏現(xiàn)象明顯，在高水位情況下壩肩滲漏可能造成壩后坡的沖刷以引起管涌險(xiǎn)情，嚴(yán)重影響水庫(kù)正常蓄水。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

水庫(kù)壩體分為砂礫石填筑壩段與天然山脊壩段兩部份，整個(gè)壩體均采用復(fù)合土工膜斜墻防滲結(jié)構(gòu)。其中0+000～0 +160、0+498.8～0+622壩段為砂礫石填筑壩段，0+160～0+498.8為天然山脊壩段。防滲體的上游為砂礫料保護(hù)層與40 cm厚漿砌石下鋪設(shè)無紡布護(hù)坡，防滲體均伸入壩基巖石下1.0 m，并用混凝土塞全壩段封堵。

2.1 地形地貌

壩址區(qū)位于庫(kù)區(qū)東端，地形呈“馬鞍”型，左右壩肩為EW向延伸的基巖山脊，壩前、壩后為傾向相反的斜坡。壩址區(qū)地面高程927～935 m，左右壩肩山脊頂部高出壩頂30～50 m。壩前地形整體向庫(kù)內(nèi)緩傾，中部為凸起的山梁，山梁走向NE58°，兩側(cè)為沖溝。樁號(hào)0+220～0+370段壩前50 m處為原壩基開挖基坑，呈長(zhǎng)條形與現(xiàn)壩線平行展布，寬20 m，深5 m左右，兩側(cè)為堆土，高出地面4～5 m。樁號(hào)0+370～0 +450段壩前10 m處為取土坑，該處砂礫石層被用作壩殼填筑料，取土坑深3～5 m，形態(tài)不規(guī)則。壩后坡兩側(cè)為凸起的基巖，中間為凹槽，坡腳被王家溝深切，地形坡度20°～35°，溝底與壩頂?shù)母卟顬?5～61 m;壩軸線大體呈南北向，長(zhǎng)622 m，南北兩側(cè)形成小沖溝，呈“W”型與山脊相連。壩后王家溝底高程875 m，低于正常蓄水位61 m，王家溝是該區(qū)最低的侵蝕基準(zhǔn)面，庫(kù)水通過壩基滲漏向王家溝排泄。

2.2 地層巖性

壩址區(qū)出露侏羅系上統(tǒng)奇古組(J3q)、喀拉扎組(J3k)及第四系上更新統(tǒng)洪積物和全新統(tǒng)坡積和人工堆積地層。

侏羅系上統(tǒng)奇古組(J3q)為泥質(zhì)砂巖，夾薄層砂質(zhì)泥巖，紅褐色，產(chǎn)狀為:85°NW∠65°～82°，呈薄層～中厚層狀結(jié)構(gòu)，層理特別發(fā)育，且發(fā)育斜交層理，巖體完整性較差，據(jù)試驗(yàn)，飽和抗壓強(qiáng)度為16 MPa，屬較軟巖。

侏羅系上統(tǒng)喀拉扎組(J3k)巖性為砂巖，青灰色，灰白色，產(chǎn)狀為:85°NW∠65°～82°，呈塊狀結(jié)構(gòu)，層理不發(fā)育，巖體完整性較好，據(jù)試驗(yàn)，飽和抗壓強(qiáng)度為33 MPa，屬中硬巖。

第四系上更新統(tǒng)沖積物(Q3al):巖性為砂礫石層、礫質(zhì)土層，主要分布于壩基及壩前斜坡地段。砂礫石層厚3～5 m，呈雜色，以灰褐色為主，礫石粒徑一般為1～5 cm，大者可達(dá)15 cm，呈扁平狀，磨園度一般，分選較好，以礫石為主，含泥量較高，礫石成份為花崗巖，灰?guī)r，礫巖，砂巖，泥質(zhì)砂巖等。礫質(zhì)土層厚3～5 m，呈紅褐色，棕紅色，局部夾土黃色砂質(zhì)粉土，飽和，稍密。為冰積物，混雜堆積，無分選，含泥量較大，礫石為砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)砂巖碎屑。

全新統(tǒng)坡積物(Q4dl)主要分布在右壩肩坡腳，巖性為碎石土層，紅褐色，土黃色，松散，干燥。人工堆積物(Q4r)由3部分組成:①人工填筑壩體;②壩前原壩基(老壩線)開挖堆土;③左壩肩人工開采塊石料時(shí)剩下的碎塊石廢料。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)為單斜地層，無大的斷層發(fā)育，發(fā)育的主要構(gòu)造為層間擠壓斷層和三組節(jié)理。壩址區(qū)出露的砂質(zhì)泥巖夾薄層泥巖，層理發(fā)育，受構(gòu)造變動(dòng)中，層間擠壓，形成斷層破碎帶，斷層產(chǎn)狀85°NW∠65°～82°，與巖層產(chǎn)狀一致，破碎帶主要由擠壓片理和碎裂巖構(gòu)成。巖層走向與壩線垂直，傾角較陡，形成壩基滲漏的通道，不利于壩基防滲。

據(jù)水庫(kù)放水洞、引水洞及壩址區(qū)測(cè)繪統(tǒng)計(jì)，壩址區(qū)主要發(fā)育三組節(jié)理，節(jié)理面產(chǎn)狀分別為55°NW∠14°、70°SE∠30°和10°SE∠22°，延伸長(zhǎng)5～10 m，節(jié)理面粗糙、微張，與層面貫通并形成壩基滲漏的通道，在壩后沿節(jié)理面庫(kù)水滲漏溢出。

3 帷幕灌漿設(shè)計(jì)

壩基、壩肩部位基巖裂隙發(fā)育，具有強(qiáng)透水性，同時(shí)部分基巖層面和壩軸線近乎垂直，形成滲水通道，2000年續(xù)建配套施工時(shí)對(duì)壩基的防滲處理僅深入到基巖強(qiáng)風(fēng)化層內(nèi)1 m，對(duì)壩基處理深度不夠，以至漏水嚴(yán)重?？紤]到防滲處理深度較深，壩基和壩肩防滲采用帷幕灌漿處理，大壩段帷幕灌漿設(shè)單排，右壩肩帷幕灌漿設(shè)雙排。

3.1 灌漿帷幕位置的確定

灌漿帷幕樁號(hào)范圍:0－062～0+622?？煞譃?段:①大壩段，樁號(hào)0+000～0+622;②右壩肩段，樁號(hào)0+000～0－062。③連接段，位于大壩0+000樁號(hào)處，連接大壩段帷幕與右壩肩帷幕。

大壩段帷幕軸線與防滲墻重合，右壩肩段帷幕軸線與大壩軸線重合，連接段軸線位于0+000處，與大壩軸線垂直。

右壩肩現(xiàn)狀為水庫(kù)右岸山體，山體陡峻，為此在前段(樁號(hào)0+000～0－020)設(shè)計(jì)開挖一段灌漿工作槽，工作槽地面高程與壩頂高程一致，為936.00 m，底寬與壩頂寬度一致，為5 m，工作槽長(zhǎng)20 m，開挖斷面邊坡為1∶1，坡面采取噴錨支護(hù)措施。后段(樁號(hào)0－020～0－068)設(shè)計(jì)采用開挖一座灌漿平洞，考慮到施工工作面的要求，平洞樁號(hào)較灌漿樁號(hào)增加了6 m。平洞底高程與壩頂高程一致，為936.00 m，洞長(zhǎng)48 m，洞身為城門洞形，底寬3 m，側(cè)墻高2 m，中間拱頂高3.5 m，洞壁采取鋼支承支護(hù)措施。

3.2 帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)的確定

根據(jù)SL274—2001《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，3級(jí)及其以下壩的壩基處理應(yīng)達(dá)到透水率5～10 Lu位置，本工程帷幕防滲標(biāo)準(zhǔn)確定為5 Lu。

3.3 灌漿壓力的確定

灌漿壓力是控制和提高灌漿質(zhì)量的一個(gè)重要因素，一般情況下，宜選用較高的壓力。考慮到紅巖水庫(kù)基巖的巖性和深度，以及灌漿方法和灌漿孔次序等因素，灌漿方法、灌漿施工參數(shù)(灌漿壓力、漿液配合比、起始配合比、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn))可通過灌漿試驗(yàn)進(jìn)行復(fù)核確定。

3.4 帷幕深度的確定

根據(jù)下式計(jì)算:

式中:D為帷幕深度，m;H0為壩前最大水深，m;C為常數(shù)，一般取8～25 m。

同時(shí)考慮帷幕深入基巖的相對(duì)不透水層(即弱風(fēng)化層，q≤5 Lu)，計(jì)算得帷幕深度D≈25～35 m。實(shí)際施工過程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)決定實(shí)際的或最終的灌漿深度。

3.5 帷幕的厚度、孔距設(shè)計(jì)

大壩段和連接段考慮設(shè)單排帷幕，根據(jù)地質(zhì)資料，右壩肩的繞壩滲流嚴(yán)重，是整個(gè)大壩防滲的重點(diǎn)部位之一，為此右壩肩段采取雙排帷幕，帷幕方向與基巖層面垂直，采用斜孔。

大壩帷幕0+400～0+622段，孔距采用2 m;大壩帷幕0 +000～0+400段、連接段右壩肩段，孔距采用1.5 m。

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