五马水库坝址区渗漏分析及工程措施

郝安民

（1.山西省临汾市引沁入汾工程建设管理局 山西临汾 041001;2.太原理工大学 山西太原 030024）

1 工程概况

五马水库工程位于山西省古县洪安涧河南支旧县河上。大坝为浆砌石重力坝，最大坝高45.1m，坝顶长238m，坝顶宽6m，总库容542万m3。大坝共分11个坝段，其中1～4为左岸挡水坝段，5、6为泄洪冲沙底孔坝段，7坝段为供水、发电取水坝段，8～11为右岸挡水坝段。泄流方式为坝身底孔泄流，设4.5m×4.5m泄洪冲沙底孔5孔。工程等别为Ⅳ等，设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇，具有工业供水、发电、灌溉、防洪、养殖、旅游等综合利用的功能，根据水库分类标准属小（1）型水库。

2 坝址区渗漏分析

2.1 地形地貌及物理地质现象

坝址区具山间河谷地貌，河流呈“S”型，坝址处河流方向为S62°W，纵坡为10‰，河谷宽260～350 m，主河槽宽32m，地表局部基岩裸露。两岸大部分地段基岩裸露，左岸岸坡坡角35°～45°，右岸岸坡坡角25°～35°，在两岸山顶和缓坡处有第四系上更新统低液限黏土层覆盖，山顶与谷底相对高差56～104m，属侵蚀-剥蚀低山区。

坝址区主要物理地质现象为基岩风化，据勘察资料，坝基全强风化层厚度为3～6m，弱风化层厚度为20～22m；左、右坝肩岩体全强风化层厚度5～8m，弱风化层厚度为10～29m。

2.2 渗漏分析

当水库蓄水至正常蓄水位相当于坝高40.5m高程时，坝址区存在坝基渗漏、左岸及右岸绕坝渗漏问题。

1）坝基渗漏。大坝坝基为刘家沟组T1l-15岩组以下地层，岩性为细粒砂岩、粉砂岩、砾岩及泥岩，浅层发育多层泥化夹层，地层倾向下游偏右岸。坝基岩体节理裂隙发育，破坏了岩体的完整性，存在坝基渗漏问题。渗漏的主要通道为砂岩、砾岩及粉砂岩层。经估算，坝基渗漏量为248.7m3/d。

2）左岸山梁绕坝渗漏。大坝左岸为一单薄山梁，舌状伸入谷底，呈单斜构造，向下游偏右倾斜，由细砂岩、粉砂岩、泥岩及砾岩组成，大坝1、2、3坝段台阶状布置于其较低处，泥岩层正常蓄水后，在渗漏严重的情况下，可泥化、软化，对坝体稳定不利。根据钻孔压水试验成果，透水率最小为31.75Lu，最大为217.41Lu，在第7段（高程相对于坝高4.56～10.06m）,无回水无压力，说明渗漏比较严重。地表在桩号0＋079处发育F1正断层，自水库库区穿过左岸山梁鞍部伸向下游，距大坝左端105m，断面走向 N35°～50°E，倾向 SE，倾角60°～71°，断距10～15m，断层破碎带宽1.5～2.0 m，断层影响带宽5～7m，内含砾岩和泥状物，据钻孔抽水试验，断层带渗漏系数较大。左岸山体渗漏通道由砂岩、砾岩层和F1断层破碎带组成，对左岸山体渗漏量进行估算，估算结果为坝址区左岸绕坝渗漏量462.1m3/d，断层F1渗漏量62m3/d，合计渗漏量为524.1m3/d。

3）右岸山梁绕坝渗漏。右岸地形为一较为厚实的山梁，坝轴线与山梁以110°～120°相交，由细砂岩、粉砂岩、泥岩及砾岩组成，边坡倾向与岩层倾向相反，为反向坡，对边坡稳定有利。在山梁西侧发育一冲沟，沟内大部分基岩裸露，坡降达到1：0.8～1.2，在坝顶高程以下趋于平缓，但均低于水库正常蓄水位，存在渗漏问题。在山梁西侧冲沟上部与坝轴线方向距大坝右端46m处发育F2正断层，该断层自库区沿右岸山梁伸向下游，断面走向 N55°～60°E，倾向 SE，倾角65°～75°，断层破碎带宽2m，泥或钙质充填、半充填，据ZK09-7号钻孔揭露，ZK09-7号钻孔处该断层在右坝肩深入坝基下106.5m，该断层对右坝肩绕坝渗漏及压缩变形会产生一定影响。右岸山梁地下水位远低于水库正常蓄水位，水库蓄水后，库水会沿着砂岩、砾岩等脆性岩层裂隙向下游沟谷渗漏。对右岸山梁渗漏进行估算，渗漏量为331.7m3/d，断层F2渗漏量为55.7m3/d，合计渗漏量为387.4m3/d。

3 工程措施

根据以上渗漏情况分析，对坝址区采取悬挂式帷幕灌浆。

3.1 坝基防渗处理

1）固结灌浆。坝基固结灌浆由垂直孔改为斜孔，沿水流方向共布置14排孔，帷幕灌浆上游4排灌浆深度10.0 m，下游10排孔灌浆深度6.0 m，1、2坝段固结灌浆孔深10.0～16.0 m。灌浆孔平面呈梅花形布设，间、排距由原初步设计的4.0 m调整为3.0 m。累计钻孔和灌浆长度均为10298m。

2）帷幕灌浆。鉴于坝基岩体裂隙呈垂直状，岩石可灌性较差，造成防渗帷幕的成幕性较差，故坝基帷幕灌浆孔距由3.0 m调整为2.0 m，灌浆轴线总长约248m（桩号幕0-010～幕0＋238），布置双排灌浆孔，均采用斜孔灌浆，灌浆深度32～94.5m，累计灌浆长度9095m。

3.2 左、右岸山体防渗处理

左、右岸山体分别分布F1、F2断层和多层泥岩夹层，为防止坝体绕坝渗漏，对左、右岸山体均采用帷幕灌浆进行防渗处理。

1）左岸山体帷幕灌浆：左岸帷幕灌浆（幕0-010～幕0-100）平面和坝基帷幕灌浆相接，沿坝轴线方向向山体顺延，总长约90 m，单排布置，孔距2.0 m，斜孔灌浆，灌浆深度32～41m，累计灌浆长度约3516m。

2）右岸山体帷幕灌浆：右岸帷幕灌浆（幕0＋238～幕0＋320）平面和坝基帷幕灌浆相接，轴线基本垂直F2断层布置，右侧穿越F2断层，总长约82m，布置及灌浆方式同大坝基础帷幕灌浆，灌浆深度32～41m，累计灌浆长度3718m。

4 施工工艺

4.1 技术参数

经严格进行非生产性和生产性试验，取得帷幕灌浆施工技术参数，并严格按照参数施工。帷幕灌浆施工技术参数见表1。

表1 帷幕灌浆施工技术参数表

4.2 特殊情况处理

1）灌浆过程中，发现左右岸未被坝体覆盖的基岩，由于地质构造和爆破影响，裂隙较为发育，灌浆时有严重漏浆现象。既不能保证灌浆帷幕的宽度，也不能保证密实性。为此，对左右岸开挖后裸露基岩进行锚喷支护。具体措施为安装Φ18锚杆，锚杆长1.8m间排距1.5m;Φ6钢筋挂网，网格200 mm×200 mm;喷砼C25厚100 mm。这样，既防止了浆液流失，保证了帷幕灌浆的质量，又防止了基岩风化，提高了岸坡稳定性。

2）在Ⅰ序孔灌浆过程中，左岸靠近坝肩两孔发生串浆，因不具备一泵一孔同时进行灌浆条件，于是将串浆孔塞住，灌浆结束后，再对串浆孔进行扫孔、冲洗，而后继续钻灌。

3）灌浆注入量大，灌浆难于结束时，选用低压、浓浆、限流、限量、间歇灌浆的措施处理。在进行YS-25号孔第5段（57.20～62.20 m）灌浆时，由于灌浆过程注入量很大，而且在灌注过程中无回浆无压力，在注灰量达到314.73kg/m时，对该孔段进行了20 min间歇，灌浆压力有明显提高，注入量有明显降低。

5 结束语

通过对坝址区渗漏分析，提出了帷幕灌浆的措施，并在施工中针对特殊情况进行了合理处理。五马水库帷幕灌浆检查孔压水吕容值最小1.86Lu，最大2.62Lu，满足设计不大于5Lu的要求，而且在取出的岩芯上均有明显的水泥结石；根据灌浆成果资料统计，各次序孔的单位水泥注入量从大到小，Ⅰ序孔单位水泥注入量365.56kg/m，Ⅱ序孔单位水泥注入量275.97kg/m，Ⅲ序孔单位水泥注入量166.01kg/m，单位水泥注入量逐级明显下降，符合帷幕灌浆规律。