【摘要】本文通過對大西溝水庫大壩心墻基礎(chǔ)硫化氫氣體的成因進(jìn)行綜合分析，查找灌漿效果差的原因，為大壩心墻基礎(chǔ)的處理措施提供可靠依據(jù)，以保證水庫蓄水后安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】大西溝水庫，大壩心墻基礎(chǔ)，硫化氫氣體

1、大西溝水庫概況

水庫工程為烏魯木齊河上游河段的控制性工程。水庫樞紐由攔河粘土心墻壩、開敞式溢洪道、導(dǎo)流兼泄洪洞及放水灌溉洞組成。水庫庫容6985萬m3，工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型。

2、區(qū)域工程地質(zhì)

壩址位于烏魯木齊河上游后峽下游河段處，呈不對稱“U”型谷。壩頂高程1989.2m，最大壩高為90m。壩頂寬度為10m，壩頂長度為415.6m。正常蓄水位1961m，設(shè)計(jì)洪水位1981m，校核洪水位1988m。粘土心墻壩軸線與河床正交。

壩址區(qū)為單斜構(gòu)造，出露基巖主要為較堅(jiān)硬的凝灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀：310～315°SW∠30～40°，傾向上游偏左岸，層理不發(fā)育。壩址區(qū)斷層、節(jié)理裂隙較發(fā)育，斷層以NW、NE向?yàn)橹鳌沃分饕獢鄬訛楸蔽飨驍鄬雍捅睎|向斷層。

3、大壩心墻基礎(chǔ)

大壩心墻基礎(chǔ)開挖上部砂礫石層時，未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，大壩心墻基礎(chǔ)開挖到見基面時：①0+150～0+236m段上游基坑右側(cè)偏上游部位出現(xiàn)較重臭雞蛋氣味；②河床基礎(chǔ)下游0+222～0+240m靠近邊坡及坡腳處發(fā)育F130斷層，斷層產(chǎn)狀為290～300°SW∠55°，斷層破碎帶一般為0.5～1.0m，斷帶內(nèi)充填有黃綠色斷層泥、糜棱巖、角礫等，較密實(shí)，遇水軟化，斷層影響帶內(nèi)巖體破碎；③河床中部順河方向多處分布砂礫石坑和強(qiáng)風(fēng)化基巖。心墻基礎(chǔ)基巖經(jīng)地質(zhì)編錄，河床基巖基礎(chǔ)節(jié)理裂隙發(fā)育，無大的貫通性裂隙，X型剪節(jié)理較發(fā)育，并將基礎(chǔ)巖體切割成10×20cm的菱形塊體，規(guī)模不大的小斷層發(fā)育，斷層破碎帶一般寬1～5cm，長度數(shù)米不等，少數(shù)斷層破碎帶寬5～40cm，延伸較長；斷帶內(nèi)充填黃綠色糜棱巖、泥質(zhì)及碎裂巖等，局部形成密集帶。

針對大壩心墻基礎(chǔ)出現(xiàn)的問題，心墻基礎(chǔ)澆筑混凝土蓋板前采取了相應(yīng)的處理措施。已清除斷層破碎帶內(nèi)軟弱碎渣；心墻基礎(chǔ)0+222～0+240m下游靠近邊坡及坡腳處發(fā)育的F130斷層，對F130斷層破碎帶及其影響帶按30～50cm深度挖除破碎巖石；F130斷層向下游延伸進(jìn)入河床段被第四系地層覆蓋，采取加強(qiáng)反濾保護(hù)措施（反濾層厚度50cm、長20m）；大壩心墻基礎(chǔ)在施工中基坑0+190～0+240m右側(cè)偏上游出現(xiàn)臭雞蛋氣味，并伴有冒泡現(xiàn)象，通過取水樣進(jìn)行水質(zhì)簡分析試驗(yàn)及H2S含量試驗(yàn)、Fe2+與Fe3+含量試驗(yàn)、取巖樣做巖石鑒定試驗(yàn)、測壩基水溫，打鉆孔取芯做壓水試驗(yàn)及進(jìn)行物探波速測試等手段，對硫化氫氣體進(jìn)行分析研究，判定心墻基礎(chǔ)硫化氫氣體主要是通過硫酸鹽還原菌對硫酸鹽的異化還原代謝而生成（黃鐵礦的次生氧化物生成H2S氣體的可能性較大），屬生物成因，施工中在有氣體逸出的基巖面上，涂抹2～3mm厚的乳化瀝青，將蓋板與巖石基礎(chǔ)隔離，起到一定的保護(hù)作用；心墻基礎(chǔ)在0+174～0+208m段基坑上游和下游順河道多處分布松散的砂卵礫石坑和強(qiáng)風(fēng)化巖體出露處，清除松散的砂礫石及松動破碎的強(qiáng)風(fēng)化巖石，采取回填混凝土塞的處理措施。

4、大壩心墻固結(jié)灌漿與帷幕灌漿

河床段心墻基礎(chǔ)大部分位于弱風(fēng)化基巖層上，巖體為厚層狀碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)。由于大壩河床段地下水溫度較低（為6℃）、灌漿過程中施工方法與工藝存在問題、河床右側(cè)受硫化氫氣體的影響等因素，2010年固結(jié)灌漿與帷幕灌漿均有未凝結(jié)現(xiàn)象。

（1）、固結(jié)灌漿

2010年8月中下旬對壩基心墻基礎(chǔ)的固結(jié)灌漿質(zhì)量做補(bǔ)充檢查，檢查孔孔深與灌漿深度相同，施工方法均采用單管雙動鉆進(jìn)半合管取芯。固結(jié)灌漿檢查孔巖芯破碎，效果不好，取芯很少見到水泥結(jié)石（僅蓋板下1～2m可見極少量的結(jié)石），見未凝結(jié)的水泥漿液，巖芯裸露在外與空氣結(jié)合后水泥凝結(jié)。固結(jié)灌漿檢查孔壓水試驗(yàn)透水率偏大，基坑24小時抽排水與過高的灌漿壓力造成巖石節(jié)理和裂隙進(jìn)一步劈裂與張開，也使固結(jié)檢查孔壓水試驗(yàn)透水率偏大。

（2）帷幕灌漿

帷幕灌漿孔透水率偏大，吃漿量大。截止2010年8月底，固結(jié)與帷幕灌漿總吃漿量已超過2000噸水泥，且上下游排水溝內(nèi)的水變渾濁，顏色變綠，針對帷幕灌漿透水率較大這一問題，2010年8月下旬在心墻軸線上共布置2個帷幕灌漿檢查孔，孔深與帷幕灌漿深度一致，均為42m。鉆孔巖芯多呈短柱狀，巖芯未見水泥結(jié)石及水泥漿液，巖石由于受到壓力過大的抬動破壞，節(jié)理裂隙進(jìn)一步劈裂與張開，基坑抽排水，致使壓水試驗(yàn)透水率比前期勘察透水率大。

根據(jù)固結(jié)灌漿和帷幕灌漿的情況，采用新型的硫鋁酸鹽水泥。硫鋁酸鹽水泥抗SO42-腐蝕，且抗H2S侵蝕，有一定的耐久性。2010年12月～2011年1月天津基礎(chǔ)處理公司在大壩河床段附近、高程在1879.7m～1891.7m之間打15個深20m的鉆孔進(jìn)行帷幕灌漿試驗(yàn)，在壩線0+140～0+150m附近防滲軸線下游45m處、圍堰進(jìn)入基坑臨時道路旁邊靠近圍堰堰體一側(cè)進(jìn)行防滲墻試驗(yàn)。灌漿試驗(yàn)先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)結(jié)果表明：心墻基礎(chǔ)基巖透水率最大值為48.95Lu（G14孔），最小值為0.54Lu（G2孔），一般值在17.77～2.22Lu之間，平均值為8.48Lu。檢查孔壓水試驗(yàn)小于5Lu。

5、壓水試驗(yàn)

施工期造成壓水試驗(yàn)透水率較前期偏大的主要原因是灌漿壓力偏大、巖石抬動、裂隙劈裂所致。

根據(jù)前期和施工期鉆探資料揭露，大壩心墻基礎(chǔ)左側(cè)基巖完整、右側(cè)基巖破碎、中間部位處二者之間。壩基基巖雖較破碎、構(gòu)造發(fā)育，但基巖巖體的強(qiáng)度較高，承載力滿足要求，壩基深層不會發(fā)生沉降變形問題。

2011年初大壩心墻基礎(chǔ)最終處理方案確定為上墻下幕的補(bǔ)充防滲的處理方案，即保持心墻建基面不變，防滲線處條帶砼蓋板免爆拆除并下挖基巖，開口寬度6.0m，下挖邊坡1∶0.3（呈倒梯形槽），下挖最大深度5.0m。其中0+093.642～0+110m開挖深度2.2m，0+110～0+124m開挖深度2.2～5.0m，0+124～0+220m開挖深度5.0m，0+220～0+249.454m開挖深度3.5～5.0m，回填C20F200W8高抗硫酸水泥混凝土，3排帷幕灌漿、孔排距1m，最大孔深68m。整體在原建基面的已澆筑的砼蓋板上再加厚50cm厚砼蓋板。

壩基0+093.642～0+249.454m揭蓋后，從開挖后的基槽中可看到，基巖裂隙發(fā)育，裂隙大多平直閉合，部分充填有泥質(zhì)，裂隙面上有紅褐色的銹斑及少量的鈣質(zhì)與方解石；基坑內(nèi)很難嗅到H2S的氣味。2010年的固結(jié)灌漿和帷幕灌漿因地下水溫度較低和灌漿凝結(jié)時間短而未凝結(jié)的水泥漿液，經(jīng)過半年的凝結(jié)時間，固結(jié)灌漿和帷幕灌漿效果較好（2010年灌漿前基坑上游水頭差28m左右、下游水頭差23m左右，地下承壓水水頭壓力約2～5m，地下水最大自流量達(dá)1.09L/s），壩基地下水很小，基坑上游壁基本處于干燥狀態(tài)，局部見有少量裂隙有滲水現(xiàn)象，未見有承壓水的跡象 （基槽上游0+140～0+150m附近有集中滲水現(xiàn)象，滲水量約1.3L/min左右）?；鶐r裂隙中大部分可見結(jié)石，基巖面上也可見結(jié)石膜，裂隙中結(jié)石厚度一般在3～8mm之間，局部最厚有1.2～1.5cm，巖石表面的結(jié)石膜厚1mm左右，尤其在斷層發(fā)育部位灌漿效果尤為顯著，結(jié)石厚度一般在3～10mm之間，局部最厚有2～3.0cm。基槽上下游蓋板與基巖結(jié)合處鉸合較好，未發(fā)現(xiàn)裂縫和托空現(xiàn)象。2010年帷幕灌漿孔中產(chǎn)生塌孔（0+219m下游排）的部位，水泥漿液充分充填到塌孔處，可見到較大的塊狀水泥塊，厚度達(dá)12cm左右，且上下游灌漿孔中均可見到有一定強(qiáng)度的水泥結(jié)石（包括高抗硫酸水泥、高抗硫酸水泥+膨潤土的混合漿液及硫鋁酸鹽水泥等），尤其在0+180～0+220m段開挖的基槽軸線上游面上部，在連通性較好的基巖裂隙中可見到竄漿長達(dá)30m左右的混合漿液結(jié)石，結(jié)石厚度在3～8mm之間，可充分說明壩基灌漿效果較好。0+200～0+240m段上游由于2010年固結(jié)與帷幕灌漿壓力過大，造成蓋板抬動，最大抬動近30cm，因此在抬動最大處（0+220～0+228m）拆除蓋板后，未發(fā)現(xiàn)蓋板與基巖接觸部位有裂縫及托空現(xiàn)象，因此灌漿壓力過大造成的巖石劈裂所導(dǎo)致的蓋板抬動，為基巖與蓋板整體抬動。

7、結(jié)論

通過對大西溝水庫壩基在施工中出現(xiàn)的問題進(jìn)行綜合分析與評價，查找出壩基灌漿效果差的原因，且水庫自2013年10月蓄水后至今安全運(yùn)行，為大壩心墻基礎(chǔ)的處理措施提供了可靠依據(jù)。