曲彥羽 黃培杰

（黃河勘測規(guī)劃設計研究院有限公司，河南 鄭州 450003）

1 工程概況

青海某水利工程位于青海省格爾木市西的河流上，行政區(qū)劃隸屬青海省海西蒙古族藏族自治州管轄。該河流作為柴達木盆地最大的內陸河流，發(fā)源于東昆侖山脈主峰布喀達坂峰西南側，源頭海拔5 598 m。沿博卡雷克塔格山西部南麓自西向東流，在圓頭山西南側10 km 處折向北流，切穿博卡雷克塔格山進入峽谷，河流在穿越S303 省道后，河水散流。接納西來支流臺吉乃爾河后向東北流，最后匯入東臺吉乃爾湖、西臺吉乃爾湖，全長404 km，流域面積20 790 km2。該工程為瀝青混凝土心墻壩，最大壩高78 m，水庫總庫容5.88 億m3，正常蓄水位3 297.0 m，調節(jié)庫容8 316 萬m3，裝機容量24 MW。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252—2000），本工程屬大（2）型，工程等別為Ⅱ等。工程項目屬于干流骨干調蓄工程，其開發(fā)任務以供水為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合功能。

2 壩基地質條件

2.1 壩基覆蓋層特征

壩基第四系松散堆積物主要有殘坡積物、崩積物和河床及階地沖洪積物、冰水堆積物。其中，殘坡積物（Q4dl+el）主要分布于壩址兩岸的山坡上，組成物質為碎石夾砂，巖性主要為安山巖、玄武巖、大理巖、花崗巖等。崩積物（Q4co）l主要分布于壩址較陡岸坡坡腳及沖溝內，巖性以安山巖、花崗巖為主，塊度大小不一，且分布比較零星。風積物（Q4eo）l廣泛分布于壩址區(qū)，巖性為含礫細砂，上覆于壩址河床及階地覆蓋層之上，一般厚10～30 cm，在位于山腳處及Ⅱ、Ⅲ級階地相交處厚度為2～3 m，呈松散狀態(tài)。上更新統(tǒng)河流洪積物（Q3pl）為洪積沉積物。

壩址河床及階地覆蓋層深厚，鉆孔揭露最大厚度為140.88 m，如圖1所示。按其物質組成、結構及工程地質特征，將壩基覆蓋層自下至上分為6層。

圖1 壩址河谷地質剖面

第①層：中更新統(tǒng)冰水堆積物（Q2fgl），巖性為褐黃色含砂礫石的漂（塊）卵（碎）石層，分選性差，大小粒徑混雜，漂（塊）石含量為8%～40.9%，粒徑以40～80 cm為主，母巖成分以花崗巖、安山巖為主；卵（碎）石含量為9.3%～40.6%，粒徑6～20 cm 均可見。6 組天然密度試驗顯示，此層的天然密度在2.17～2.48 g∕cm3之間，呈密實狀態(tài)。此層夾有多層砂層，呈透鏡狀分布。

第②層：上更新統(tǒng)河流沖洪積物（Q3al+pl），巖性為褐黃色砂卵礫石，局部夾有漂（塊）石或礫砂、粉細砂透鏡體，局部呈鈣質、泥質的微膠結～強膠結，具一定的分選性，礫石具有一定的定向排列特征，母巖成分以花崗巖、玄武巖為主。鉆孔揭露此層厚度為8.60～56.70 m。

第③層：全新統(tǒng)洪積物（Q4pl），巖性為含礫細砂夾砂礫石（呈角礫狀為主）。鉆孔及坑槽探揭露此層厚度為1.25～13.20 m，并夾有范圍較廣的砂礫石透鏡體，砂礫石透鏡體厚度為1.25～4.30 m。出露范圍：順河向長約330 m，橫河向長約150 m。

第④層：全新統(tǒng)洪積物（Q4pl），巖性為砂礫石（呈角礫狀為主）夾含礫細砂層透鏡體。鉆孔及坑槽探揭露此層厚度為3.45～11.95 m。此層夾有分布范圍較廣的含礫細砂透鏡體，礫細砂透鏡體厚度為0.91～4.60 m，且在含礫細砂透鏡體中局部還夾有砂礫石透鏡體。

第⑤層：全新統(tǒng)河流沖洪積物下段（Q4al+pl），巖性為灰黃色、褐色含砂礫的卵漂（塊）石，磨圓度以次棱角～次圓狀為主，分選性較差，大小粒徑混雜，無膠結，母巖成分以花崗巖、玄武巖等硬質巖為主。鉆孔揭露及地表調查顯示，此層厚度為3.00～6.90 m。

第⑥層：全新統(tǒng)河流沖洪積物上段（Q4al+pl），巖性為灰黃色、褐色含砂礫的卵漂（塊）石，磨圓度以次棱角～次圓狀為主，分選性較差，大小粒徑混雜。鉆孔揭露此層厚度為10.40～19.20 m，此層夾有一層含礫的中細砂。

2.2 壩基覆蓋層存在的問題

瀝青混凝土心墻壩壩基主要位于深厚覆蓋層上，覆蓋層最深達到140.88 m。壩基覆蓋層第①層承載力為800～850 kPa，變形模量為55～60 MPa，第②層承載力為800～900 kPa，變形模量為60～65 MPa。這兩層承載力和變形指標基本滿足壩基安全要求，但這兩層滲透系數(shù)為5×10-3～2×10-2cm∕s，為中等透水性，存在滲漏問題，應進行工程處理，建議結合抗?jié)B需要，采用全斷面防滲墻方案，以減少滲漏量，確?？?jié)B穩(wěn)定性。壩基覆蓋層第③層承載力為340～400 kPa，變形模量為20～35 MPa，其承載力和變形模量均不高，存在沉降變形問題；由多種方法綜合判斷，其在7°地震時存在液化可能性；其滲透系數(shù)為5×10-3～1×10-2cm∕s，為中等透水性，存在滲漏問題；其飽和快剪強度較低（內摩擦角25.5°～29.0°），建壩飽和后存在抗滑穩(wěn)定性問題，不宜直接作為壩基建基面，但由于其埋深較深，完全清除不太現(xiàn)實，可考慮采取有效的處理措施。第④層承載力為400～600 kPa，其承載力和變形模量略低，且含有礫細砂層，存在沉降變形和不均勻沉降問題，其滲透系數(shù)為5×10-3～5×10-2cm∕s，為中等透水性，存在滲漏問題，不宜直接作為壩基地基，需要采取有效的處理措施。第⑤層承載力為600～700 kPa，其承載力和變形指標基本滿足壩基要求；其滲透系數(shù)為1×10-2～1×10-1cm∕s，為強透水性，存在滲漏問題；其在地表出露，厚度不大，建議清除；第⑥層承載力為600～700 kPa，其承載力和變形指標基本滿足壩基要求；其滲透系數(shù)為1×10-2～1×10-1cm∕s，為強透水性，存在滲漏問題，應采取截滲墻等有效措施加以防滲處理。

2.3 壩基滲漏與截滲墻

據(jù)現(xiàn)有鉆孔揭露壩基覆蓋層厚度為65.00～140.88 m，層次結構較復雜，壩基覆蓋層滲透系數(shù)K為1.0×10-3～1.0×10-1cm∕s，具中等透水性～強透水性，建壩蓄水后，在無防滲設施的情況下，將構成壩基滲漏的主要途徑。壩基覆蓋層第①層局部呈泥質或鈣質的微膠結～弱膠結，其中的泥鈣質膠結物不僅使骨架孔隙直徑變小，孔隙連通性變差，同時還將許多細小顆粒黏結成為粗一級的大顆粒，其直徑多大于骨架孔徑直徑，因此，壩基覆蓋層第①層發(fā)生管涌的可能性較小。第②層為砂卵礫石、第④層為砂礫石夾含礫細砂層透鏡體、第⑤層和第⑥層為含砂礫的卵漂（塊）石，以上各層滲透變形類型以管涌為主。第③層為含礫細砂夾砂礫石，且土、砂的不均勻系數(shù)Cu為2.3～3.3，其滲透變形類型以流土為主。綜上所述，該壩基覆蓋層深厚，滲透性較強，壩基滲漏量大，應進行有效的防滲工程處理。結合抗?jié)B需要，采用全斷面防滲墻方案，以減少滲漏量，確保抗?jié)B穩(wěn)定性。垂直防滲墻深度建議伸入防滲線以下3～5 m。

3 壩基截滲墻施工管理的主要問題

3.1 施工過程發(fā)生塌孔問題

施工過程發(fā)生塌孔，主要原因有以下5 個方面：一是地層巖性不均勻、不穩(wěn)定，地層中砂性土中存在卵石、礫石；二是泥漿配制沒有最佳化，不能起到保護內外壁的作用，從而造成槽孔坍塌現(xiàn)象的發(fā)生；三是鉆孔暴露時間較長，護壁泥漿沉淀離析引起塌孔；四是由于地面長時間大量的積水入滲，土體飽和，施工作業(yè)時在機械振動和壓力的共同作用下發(fā)生塌孔；五是管支護不能滿足要求，由于地質松軟無法固定導管支護，造成孔內坍塌。

3.2 施工過程發(fā)生漏漿

施工過程發(fā)生漏漿的原因主要是壩基覆蓋層由砂層夾卵石、礫石組成，開槽時槽孔尺寸偏小造成開槽困難，砂層與卵石、礫石之間存在空隙，混凝土自流動從而導致漏漿現(xiàn)象。另外，壩基覆蓋層中的砂層、卵石、礫石中存在的較大深度、一定延展范圍的空洞、洞穴等，也造成截滲墻施工澆筑過程中極易引發(fā)漏漿現(xiàn)象。

3.3 墻體厚度不符合設計要求

墻體厚度是根據(jù)強度計算、滲流計算而設計的，墻體施工質量對于大壩后期運營安全至關重要。造成厚度不滿足要求的原因在于護壁泥漿配制不合理、泥漿流動性差、護壁泥漿黏稠度偏高、槽壁上過厚的泥皮堆積等因素，擠占槽孔直徑空間，造成墻體厚度不滿足設計值。

3.4 墻體深度不符合設計要求

在水利水電工程中，截滲墻墻體的深度通常要求達到封閉或者大幅削減壩基滲透水流的水壓力的目的，如果施工過程中截滲墻墻體深度不夠，則會給大壩壩基滲透穩(wěn)定帶來很大的隱患。

3.5 墻體施工材料不合格

截滲墻施工所用材料不符合既定的產品質量標準，是決定截滲墻質量的重要因素［1-2］。截滲墻施工前必須把好材料關，要對監(jiān)理單位、施工單位提出關于材料控制方面的嚴格要求，同時，要抓好施工單位材料自檢、第三方檢測單位驗證等工作。

4 針對壩基截滲墻施工管理問題的對策

4.1 針對施工過程塌孔問題的對策

施工前認真鉆研截滲墻施工方案，嚴格落實施工操作流程。要提前開展護壁漿液配制、水泥漿液配制與試施工試驗，確保護壁漿液能夠起到護壁、穩(wěn)孔、穩(wěn)槽的作用。同時，要提前熟悉地層巖性，由于在砂礫石、卵礫石地層中容易發(fā)生塌孔、塌槽現(xiàn)象，施工進入此類地層所處深度時，控制好施工進尺，做到邊進尺邊護壁，提前做好護孔、護壁工作。

4.2 針對施工過程漏漿問題的對策

壩基截滲墻施工漏漿往往發(fā)生在由砂層夾卵石、礫石組成的地層中，為了解決施工過程中漏漿問題，要提前熟知壩基覆蓋層各個深度的地層巖性空間分布情況，在“封堵”與“灌漿”上下功夫?！胺舛隆笔侵羔槍Υ蟮目?、穴用水泥配以骨料或者水泥漿液泵送進行填堵，“灌漿”是指提前灌漿進行處理。

4.3 針對墻體厚度不符合設計要求問題的對策

在截滲墻孔、槽施工前，認真學習施工流程和操作要求，規(guī)范施工操作，確保墻體厚度施工的精準度，對墻體厚度設計尺寸不超不欠。提前開展截滲墻試施工試驗工作，調制適宜的護壁泥漿參數(shù)和施工機械操作參數(shù)，在進尺速度、壓力、時間等方面與地層合拍，還應重視清孔工作。

4.4 針對墻體深度不符合設計要求問題的對策

嚴格規(guī)范施工技術操作，嚴格遵循施工方案，同時，控制施工進尺，操作前精心策劃，做到精細化施工。另外，還要利用測量工具，隨著深度的加深，及時開展深度測量工作，做好記錄，嚴格按照設計深度及施工要求完成施工作業(yè)。

4.5 針對墻體施工材料方面問題的對策

施工前要重視對施工原材料的廠家自檢、施工單位驗檢、施工現(xiàn)場第三方檢測單位控檢等檢測報告的檢驗工作。施工過程中要加強旁站監(jiān)理工作，同時要注意施工中水泥拌和用水的水質要求和控制標準。施工完成后，按照齡期規(guī)定加強檢測，檢測中要保持足夠的采集樣品的數(shù)量，發(fā)揮好各個參建單位的質量控制作用。

5 結語

水利水電工程大壩壩基截滲墻是大壩安全運營的關鍵性隱蔽工程［3-5］。截滲墻施工質量管控是工程施工非常重要的一環(huán)，尤其是深厚覆蓋層內的大壩壩基截滲墻施工會遇到塌孔、施工過程漏漿、截滲墻墻體深度和厚度不符合設計要求、施工墻體材料不合格等問題，一定要開展地質勘察工作，詳細劃分地層巖性，仔細研究壩基覆蓋層地質條件及其可能造成的工程地質問題，采取針對性措施進行對應。要事先做好詳細的施工計劃，備足合格的施工材料，規(guī)范施工程序，精細化施工班組作業(yè)操作的要求，確保大壩壩基截滲墻施工質量，為水利水電工程安全運營提供保障。