温泉水库右坝肩断层防渗帷幕灌浆

马正海

（青海省黑泉水库管理处，青海西宁810001）

1 工程概况

温泉水库位于青海海西州格尔木河（柴达木盆地内陆河）上游支流雪水河上，库区高程4000m左右。坝址以上河道长110 km，控制流域面积9374 km2，多年平均年径流量6.53 m3/s，多年平均年径流量2.06×108m3。水库枢纽由大坝、放水洞、溢洪道三部分组成，总库容2.55×108m3，调洪库容为0.93×108m3，兴利库容为1.5×108m3，死库容为0.3×108m3。水库按洪水重现期100 a设计，洪水重现期2000 a校核，地震设防烈度为8度。该水库为格尔木河开发的龙头工程，担负着下游梯级电站（已建成三座，总装机6.1×104kW）调节水量以及格尔木河下游的防洪任务。

温泉水库大坝为复合土工膜斜墙防渗砂砾石坝，坝顶高程3960.8 m，坝顶宽8 m，坝顶长880 m，最大坝高17.5 m，上游坝坡1∶3，下游坝坡1∶2.5。坝基防渗采用高压摆喷塑性混凝土防渗墙，范围为大坝桩号0+057～0+875 m，防渗墙顶部与坝体防渗土工膜相接。大坝上、下游均设压震平台。放水洞布置在右岸，为城门洞型无压洞，断面尺寸2.6 m×2.95 m，全断面混凝土衬砌。溢洪道布置在放水洞右侧，为侧槽开敝式。施工期右坝肩未做防渗处理，水库1993年蓄水运行以来下游渗漏严重，水库大坝存在安全隐患，因此，2002年对右坝肩进行了防渗帷幕灌浆处理（大坝桩号0＋873～0＋965 m）。

2 工程地质条件

温泉水库位于昆仑-秦岭纬向构造体系与青藏滇“歹”字型头部构造体系的交接部位，右坝肩坐于雪水河主断裂带（F3）上。右坝肩为第三系砂质粘土岩，其上局部残留有坡积砾质土，粘土岩层中夹有薄层生物泥质灰岩和细砂层透镜体及薄层石膏层，粘土岩下伏基岩为二迭系（P1b）大理岩，二者与F3断层相接。F3断层以黑褐色断层泥、断层角砾岩为主，断层泥均一、致密，具有遇水塑性和相对隔水特征。粘土岩上覆第四系松散和较松散沉积层，主要为Q3PL碎砾石层和Q4PL卵砾石层。

F3断层为区域性活动断裂，断层带宽达数十米，顺雪水河延伸，走向东西向，倾向北，倾角60°～70°左右。受其影响，上覆粘土岩次生小断层、节理、裂隙极其发育，并残留有地震裂隙，局部连通形成渗水通道，影响坝肩的稳定。

3 帷幕灌浆设计

3.1 帷幕灌浆设计

设计坝轴线桩号0+873～0+965 m段进行帷幕灌浆处理，长度92 m，其中0＋873～0＋940 m段长67 m，采用双排帷幕灌浆，孔、排距为1.5 m，共90个孔，平均灌浆深度41.8 m，最大钻孔深56.5 m；0+940～0+965 m段长25 m，采用单排帷幕灌浆,孔距1.5 m，共17个孔，平均灌浆深度41.3 m。帷幕灌浆从正常蓄水位3956.4 m开始，总进尺5180 m。灌浆压力控制在1.3～2.5 MPa。帷幕灌浆前先作清基30 cm厚的C15压重混凝土。

3.2 设计变更

为便于施工，将30 cm厚C15混凝土压重板改为预埋孔口管。当灌浆压力达到1 MPa以上时，串、冒、漏浆现象普遍，且坝面局部出现轻微裂缝，因此，在施工过程中灌浆压力调整为按0.8 MPa控制，逐步调整达到设计压力。

4 帷幕灌浆施工

4.1 施工方法

用ϕ146 mm或ϕ128 mm合金钻头开孔，采用清水循环回转法钻进，钻至2.5～8 m后，在孔内预埋ϕ89 mm孔口管，孔口管外壁回填细混凝土浆，待凝后从预埋管内钻进施工。钻孔采用ϕ75 mm合金钻头、清水循环回转钻进法。灌浆采用孔口封闭，自上而下循环灌浆法。

4.2 施工顺序和灌浆段划分

帷幕灌浆施工采取单排、双排同时施工，双排孔以先下游排后上游排，同排中按三序逐渐加密的方法实施，即同排中先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔，再Ⅲ序孔。

灌浆段第1段为3 m，以下每段为5～6 m。

4.3 灌浆压力

灌浆压力首段为0.4 MPa，最大压力为2.5 MPa，个别孔内条件差时0.8 MPa左右。

4.4 灌浆浓度及浆液变换

灌浆材料采用祁连山牌32.5号普通硅酸盐水泥。灌浆浆液浓度由稀至浓逐级变换，浆液水灰比采用5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1、0.6∶1、0.5∶1共8个比级，开灌水灰比5∶1。

灌浆中，当灌浆压力保持不变而注入率持续减小时，或当注入率不变而压力持续变高时，不改变水灰比。当某一比级浆液的注入量已达到300 L以上或灌浆时间已达到1 h，而灌浆压力和注入率均无改变或改变不显著时，改浓一比级。当注入率大于30 L/min时，根据具体情况超级变浓。

4.5 特殊情况处理措施

钻孔时塌孔（坝体厚大于4 m段，右坝肩段）、不返水（右坝肩靠坝面）现象较普遍，对塌孔、不返水情况严重的，直接采取灌浆或按1∶1浓浆灌浆或在浆液中加入水玻璃灌浆。对于塌孔、不返水情况不严重的，采取钻进循环液中加入水泥或水泥粘土混合措施，如不起作用则采取灌浆措施。

灌浆过程中由于地质条件差，串浆、冒浆、漏浆、灌浆中断现象均有发生。串浆现象不太严重，采取了灌浆孔灌浆，被串孔口封闭即达到效果。冒浆现象较普遍，除采取常规的低压（甚至无压）浓浆、限流、限量、间歇性方法外，采取浆液中加水玻璃、锯沫等办法。漏浆现象发生率也较高，在采取冒浆处理措施后仍无效者，采取水泥、细沙混合浆灌注（砂浆泵）至封孔，待凝后再扫孔处理。因故中断灌浆的，在30 min内排除故障后继续灌浆，大于30 min则重新扫孔后再灌浆。

4.6 灌浆结束标准及封孔

灌浆在规定的压力下，当注入率不大于0.4 L/min时，继续灌浆60 min，或不大于1 L/min时，继续灌注90 min，灌浆结束。

灌浆封孔采取先“机械压浆封孔”、后人工封孔相结合法。

5 帷幕灌浆质量检查

帷幕灌浆的质量检查采用压水试验的方法，共布置12个检查孔、76段次试验，试验成果见表1。从表中可以看出，其透水率均小于设计防渗标准（q≤3 Lu），其中49段次透水率小于1 Lu，占64.47%，有27段次透水率为1～3 Lu，占35.53%，透水率合格率为100%。

表1 帷幕灌浆检查孔成果表Table 1:Checkup result of the curtain grouting

6 帷幕灌浆效果分析

共完成帷幕灌浆孔107个，总进尺5048.85 m，其中非灌浆段进尺578 m，灌入水泥395199.42 kg，平均注入量88.39 kg/m。共完成检查孔12个，造孔进尺568 m，其中孔口空钻进尺71 m，灌入水泥3377.79 kg,检查孔平均注入量6.80 kg/m。封孔及孔口预埋管用水泥约8 t。共计水泥406577.21 kg。

6.1 灌浆成果分析

帷幕灌浆各排序孔单位水泥注入量对比分析见表2。

表2 各排序孔单位水泥注入量表/（kg/m）Table 2:Unit cement injection of the holes

从表2可以看出，双排孔中下游排及单排孔各次序孔单位注入量递减规律明显。双排孔下游排单位注入量Ⅱ序孔比Ⅰ序孔减少15%，Ⅲ序孔比Ⅱ序孔减少25%；单排孔单位注入量Ⅱ序孔比Ⅰ序孔减少10%，Ⅲ序孔比Ⅱ序孔减少22%。由于双排孔上游排距大坝上游坡面较近，灌浆时漏、冒浆现象较普遍，而在成果资料分析中未将该部分量剔除，所以上游排孔各次序单位注入量不呈递减规律。

6.2 坝后渗流观测分析

帷幕灌浆结束后，大坝下游主河道原来渗水明显减少，泉眼泛沙现象消失；从坝后渗流量资料看，在同库水位下，帷幕灌浆后渗流量减少；另外放水洞内壁原渗漏水现象也消失，说明帷幕防渗效果明显。

7 结语

温泉水库右坝肩帷幕灌浆设计方案、施工工艺、各项灌浆参数及处理措施均是合适的。帷幕灌浆质量检查、灌浆成果分析、渗流量观测资料分析及相关建筑物的外观检查均表明，帷幕灌浆的效果明显，在高海拔粘土断层采用帷幕灌浆防渗是可行的。■