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(kù)是車爾臣河上游的控制性工程，是國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。在項(xiàng)目建設(shè)前期地質(zhì)勘察中，發(fā)現(xiàn)水庫(kù)左岸段基巖面自階地前緣附近向岸坡外逐漸下降，在西側(cè)形成深厚型古河槽。根據(jù)鉆孔探資料，古河槽最深達(dá)295 m，基巖面低于水庫(kù)正常高水位205 m，在大壩建成蓄水后會(huì)出現(xiàn)繞壩滲漏問題，將嚴(yán)重影響到水庫(kù)建成后的蓄水和安全問題，為此，需對(duì)滲漏原因及措施進(jìn)行探討分析。

1 概況

車爾臣河發(fā)源于阿爾金山，是流向塔里木的一條內(nèi)陸河，地貌由南向北分別為山區(qū)、沖積洪積扇、沖積平原和沙漠四個(gè)區(qū)域，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。其中山區(qū)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(kù)，是新疆水利廳“十三五”規(guī)劃的重點(diǎn)水利工程。水庫(kù)總庫(kù)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(dān)防洪、發(fā)電和灌溉任務(wù)。工程區(qū)所在區(qū)域南高北低，東側(cè)是阿爾金山，北側(cè)為洪積扇和沖洪積平原，屬三處地貌交匯帶，是相對(duì)沉降區(qū)，工程地質(zhì)情況較復(fù)雜。

2 庫(kù)區(qū)地層巖性及地質(zhì)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(qū)庫(kù)壩區(qū)，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(zhǎng)城系（Pt2ch）巴什庫(kù)爾干群：主要分布于工程區(qū)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?guī)r、細(xì)砂巖、粉砂巖、碳酸鹽巖。

（3）中元古界薊縣系（Pt22JX）塔什達(dá)坂群：主要分布于工程區(qū)東側(cè)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(tǒng)（C1）：該地層主要分布在工程區(qū)南部昆侖山中，在阿爾金北緣斷裂北側(cè)有少量出露，巖性主要為灰?guī)r、鈣質(zhì)砂巖、泥巖、頁(yè)巖。

（2）二疊系下統(tǒng)（P1）：該套地層主要分布在工程區(qū)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(tǒng)（J1-2）：該地層零星分布在阿爾金北緣斷裂北側(cè)以及工程區(qū)南側(cè)的昆侖山山前，主要巖性為灰綠色砂巖、棕紅色泥巖、砂質(zhì)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(qū)較近的主要為第四系（Q）:下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。

2.2 地質(zhì)條件分析

大石門水庫(kù)庫(kù)區(qū)位于車爾臣河出山口附近的峽谷內(nèi)，處于塔里木陸塊與塔里木陸塊南緣活動(dòng)帶交界部位，庫(kù)區(qū)北岸為阿爾金中低山，南側(cè)為昆侖山，庫(kù)區(qū)就位于兩山之間的河谷內(nèi)，山間河谷寬1.7 km～3.7 km。地勢(shì)南北高，中間低，山間河谷南側(cè)為巨厚的沖洪積礫質(zhì)傾斜小平原，地面植被稀少，發(fā)育規(guī)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(tài)，河流深切，峽谷發(fā)育，河谷呈深槽形[1]。河道較直，河流兩岸由Q2 礫石層構(gòu)成，河岸陡峭險(xiǎn)要，越往下切割越小，使得河谷較窄，呈現(xiàn)為“U”形谷，河道水流集中湍急。

正庫(kù)區(qū)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(zhǎng)巖和大理巖等。第四系地層在庫(kù)區(qū)分布較廣，主要為下更新統(tǒng)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(kù)區(qū)及左岸的主要沉積物，厚度50 m～295 m，范圍較廣；上更新統(tǒng)砂卵礫石主要為沖洪積和風(fēng)積，厚度不大，分布較廣；全新統(tǒng)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(kù)區(qū)大部分位于車爾臣河河谷內(nèi)。車爾臣河是庫(kù)區(qū)內(nèi)的最低侵蝕基準(zhǔn)面，兩岸為階地陡坎，基巖零星出露，庫(kù)岸大部由Q2 半膠結(jié)砂卵礫石組成，地下水主要為覆蓋層內(nèi)的孔隙潛水和基巖裂隙水，庫(kù)區(qū)氣候干燥，降水稀少。

3 水庫(kù)滲漏分析

大石門水庫(kù)現(xiàn)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(qiáng)透水層。大石門水庫(kù)庫(kù)區(qū)兩岸山形高聳，山體雄厚，庫(kù)底為下元古界阿爾金群地層組成的相對(duì)隔水層。據(jù)壩址區(qū)鉆孔壓水試驗(yàn)，基巖微風(fēng)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(kù)右岸不存在大的永久性滲漏問題[2]。

大石門水庫(kù)西側(cè)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(yàn)，進(jìn)行了大型原位探坑注水試驗(yàn)。初步查明，該地層的滲透系數(shù)以10-3m/s 為主，平均值為3.73×10-3m/s，為中等透水地層。根據(jù)勘察鉆探資料，古河槽最深達(dá)295 m，地層為Q2al砂卵礫石，是影響水庫(kù)滲漏的主要地層。當(dāng)庫(kù)區(qū)正常高水位高程為2300 m 時(shí)，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(zhì)半膠結(jié)的砂卵礫石層[3]，將形成永久滲漏通道，造成水資源浪費(fèi)，并形成隱患點(diǎn)，影響水庫(kù)大壩安全。

4 防滲措施

4.1 基礎(chǔ)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(chǔ)需做夯實(shí)處理，使得壩基基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化層中上部。基坑開挖考慮排水，建議滲透系數(shù)取值K=5.0×10-2cm/s。覆蓋層臨時(shí)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(duì)松動(dòng)巖石及開挖過(guò)程中出現(xiàn)的不穩(wěn)定巖體或邊坡，必須進(jìn)行清除或工程措施處理，確保安全。為避免堆石壩體沉降對(duì)混凝土面板產(chǎn)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(duì)開挖坡余下的趾板寬度進(jìn)行貼坡澆筑。

4.2 左岸防滲處理

為了防止水庫(kù)滲漏，清除危巖體、卸荷體、崩坡積含土的塊碎石及基巖強(qiáng)風(fēng)化層，基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化層中上部。在左岸壩頂高程設(shè)570 m 長(zhǎng)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(shè)405 m 長(zhǎng)灌漿廊道，進(jìn)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(jié)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(cè)分別設(shè)0.3 m×0.4 m 排水溝。廊道邊側(cè)及頂部采用掛網(wǎng)C25 混凝土噴護(hù)，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(cè)設(shè)排水溝[4]。

（2）防滲灌漿處理

對(duì)趾板下基巖進(jìn)行帷幕灌漿，是基礎(chǔ)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(nèi)設(shè)2排帷幕灌漿孔?？?、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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。在趾墻和趾板范圍內(nèi)進(jìn)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(duì)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(shè)64 m 長(zhǎng)灌漿廊道，灌漿廊道與左岸古河槽灌漿廊道相接；右岸需設(shè)26 m 長(zhǎng)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(hào)0-063 m 處沿巖石面，向下游設(shè)一主排水洞，排水洞與下游1#永久交通洞及2#臨時(shí)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(shè)一排水洞，施工期做臨時(shí)交通洞用，后期為排水洞。2#臨時(shí)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(shí)交通洞上部40 m 各設(shè)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(nèi)設(shè)濾水花管，使其在壩后邊坡內(nèi)側(cè)形成一道排水幕。

5 結(jié)語(yǔ)

大石門水庫(kù)是車爾臣河上的控制性工程，其建設(shè)對(duì)于下游的防洪、灌溉以及發(fā)電等具有重要意義。為了節(jié)約水資源，保證水庫(kù)安全，杜絕隱患。文章結(jié)合庫(kù)區(qū)勘察發(fā)現(xiàn)的滲漏問題，通過(guò)試驗(yàn)探討，左岸古河槽Q2al砂卵礫石地層是影響水庫(kù)滲漏的主要地層，提出通過(guò)基礎(chǔ)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。