伊拉克摩苏尔大坝坝基修复工程

摩苏尔(Mosul)大坝位于伊拉克北部底格里斯(Tigris)河上，开工以来状况频发。坝基为可溶岩，需要进行不断地维护处理。近些年来，摩苏尔地区饱受战争困扰，使得加固工程难以实施。

20世纪80年代中期，摩苏尔水库建成蓄水后，坝基就出现了令人担忧的渗漏问题。坝基采取的主要加固措施是灌浆，期望通过大范围灌浆尽可能重建完整的防渗帷幕。在过去几年里，分期分次对坝基进行了处理，耗时费力，付出了昂贵的代价，但大坝渗漏问题依然存在。

近年来，由于国家安全形势的原因，摩苏尔大坝安全问题越来越严峻。鉴于大坝持续的渗漏问题，考虑到安全局势的影响，伊拉克政府授权美国陆军工程师团(USACE)提出了摩苏尔大坝坝基防渗处理方案，并委托意大利特莱维(Trevi)集团下属专门从事地基基础工程施工的特莱维股份公司开展了大量钻孔及灌浆工程，以提高坝基深处防渗墙的性能。该集团被授予了摩苏尔大坝整治工程合同(合同工期18个月)，1a后现场准备就绪，安保措施到位后， 在意大利军方的协助下，于2016年底开始进行钻探，标志着主要施工项目正式开始。摩苏尔大坝最新一轮的整治任务包括大坝泄洪底孔修复和大量钻孔灌浆工程，保证防渗帷幕的完整性，有些灌浆孔深达200 m。

1 大坝概况

摩苏尔大坝为土石坝，轴线长3.4km，水库为多用途水库，距大坝和水库最近的大城市为摩苏尔。

该坝坝高113 m，始建于20世纪80年代初，1984年建成，坝体填筑总方量3 770万m3。设有2座溢洪道，主溢洪道为闸控式，最大泄量12 400 m3/s，另一座为自溃式非常溢洪道。

摩苏尔水库在当地区域水资源开发中一直具有战略优势，坝址主要工程地质方面存在石灰岩、石膏、泥灰岩、硬石膏等可溶岩渗漏问题，地质条件复杂，在地下水流作用下坝基岩体易于溶解，岩溶洞穴发育。水库蓄水后，在水头作用下，加剧了岩体的溶蚀。溶蚀不仅降低了坝基岩体强度，也破坏了坝基灌浆帷幕的有效性和完整性。如果这一问题不及时有效地加以解决，持续的溶蚀不仅会加剧渗漏的风险，还会危及水库蓄水功能的正常发挥。

2 坝基渗漏问题

由于坝基岩体存在地质缺陷，摩苏尔大坝从一开始就伴随着严重的渗漏问题，尽管设计方和施工方沿着坝轴线进行了大规模帷幕灌浆，灌浆孔深达200 m，而且帷幕还与坝基水平铺盖相连接，但还是不可避免地发生了渗漏问题。

1985年，摩苏尔水库刚开始蓄水就出现了明显的渗漏，还伴随着岩溶塌陷，尽管坝已建成，但从一开始就不得不对坝基进行补充性灌浆。在随后的几年里，坝基渗漏问题越来越严重。

自20世纪80年代中期以来，为处理主要建筑物的渗漏问题进行了连续灌浆。特莱维集团罗凯坶(Rokem)合资公司开展了基础加固和大量帷幕灌浆造孔工作。

从工程角度来讲，在过去几年完成的各种灌浆工作取得了一些成效，在一定程度上减少了渗漏量。然而，当地政府和有关各方都充分认识到可溶岩中的渗漏还会继续发生，还需要不断地进行灌浆，而要有效地维护工程正常运行，就要稳步实施灌浆，特殊情况需要特殊对待。然而，持续了14 a的战乱使得坝基加固不能为继，坝基渗漏问题不断恶化。

3 渗漏问题的评估

随着2003年第二次海湾战争的结束，有关方面开始严格检查伊拉克基础设施、国家资产和恢复其功能的能力，该项工作是伊拉克新政府过渡期的一项任务。

10 a前，对具有战略位置的摩苏尔大坝现状和需要进行加固处理的措施进行了评估，包括大坝建成至2007年间已经采取的各项处理措施。

在伊拉克政府的支持下，美国工程师们提交了评估报告。2007年10月美国伊拉克重建工作特别督察长办公室(SIGIR)发布了“摩苏尔大坝救济及重建资助工作(SIGIR PA-07-105)”的调查报告。

报告概述了各种已实施的整治工程，包括大规模灌浆工程(1987～1998年)和基础灌浆工程。1987年第一轮大规模灌浆就注入了浆液750 t，以后每年灌浆量不少于100 t，1991年灌浆量达到550 t，1998年达到750 t。1986～2007年平均每年基础注浆200 t。

每年为灌浆而完成的钻孔总进尺不低于14 000 m。大多数年份，甚至在蓄水初期，每年钻孔总进尺至少为20 000 m，有时候钻孔总进尺高达40 000～50 000 m。

评估报告结论显示，尽管采取了大规模的持续维护及调查工作，但坝基问题并没有得到有效解决，采取的措施均未明显有效地改善渗漏问题。

事实上，库水位的波动已经引起了地下水径流的变化。经过2005年和2006年，新发展形成的许多落水洞，较之前的落水洞更接近大坝。

USACE和SIGIR的研究引发对大坝长期稳定性和安全性的担忧，特别是大坝交通廊道到主溢洪道边墙间的渗漏。

评估报告认为，在当初选择坝址时就存在缺陷，对地质条件考虑不足。此外在20世纪80年代早期两伊战争期间，为了缩短工期，决定在水库蓄水后再利用灌浆廊道进行必要的灌浆也存在问题。

评估报告重点论述了这一复杂的整治工程，在困难的条件下进行特殊灌浆，从施工计划、施工方法到施工设备都存在不同程度的瑕疵。此外，完全修复大坝还存在诸如战争等很多困难。

特莱维集团指出，这些问题导致近些年修复计划的实施节奏明显放缓。但坝基处理承包商进一步陈述了大坝的危急情况，在USACE持续支持下，伊拉克政府决定在2015年末推动摩苏尔坝渗漏问题的彻底解决。

4 最新灌浆工程方案

伊拉克政府就摩苏尔坝的维护与安全问题，紧急进行了国际招标，特莱维集团成功中标摩苏尔大坝最新修复工程，并于2016年3月与伊拉克水资源部签订了施工合同，合同总金额为2.73亿欧元，包括基础处理、钻孔和灌浆必要设备(含搅拌站)的供应以及大坝监测。特莱维集团除了有一个分公司之前参与过摩苏尔大坝相关工作外，还承担过其他坝的防渗墙修复工作，如美国沃尔夫克里克(Wolf Creek)土石坝。

USACE摩苏尔大坝工程首席工程师恩普森(Empson)称，18个月的合同工期中有6个月用于调动资源、组装设备、建设加工厂以及建造工人住所，剩下的12个月用于完成钻孔和灌浆任务。他还补充道，截止到10月末，工人宿舍和搅拌站已在建设中，钻机已运抵现场。

该合同包含大坝泄洪底孔修复工程以及加固坝基深处灌浆帷幕的大规模灌浆工程，最初的重点是解决大坝表面和灌浆廊道下已确定的关键部位的缺陷问题。

恩普森指出，该工程面临很多技术难题，出现问题应及时解决，工程在持续不断地向前推进。

特莱维集团称，灌浆帷幕加固工作将在检查廊道内进行，沿着廊道布置两排灌浆孔，由于坝基深处存在高地下水压(压力高达 0.8～1.0 MPa)，钻机全部使用防喷装置。

恩普森解释道，工程师和地质学家对收集到的坝基资料进行了分析，包括岩层结构和监测数据。当所有数据都指向大坝某一部位存在渗漏问题时，要立即引起关注，布置钻孔和灌浆作业。他还补充道，随着灌浆作业的进行，应根据新收集到的信息，随时调整灌浆位置、灌浆压力、灌浆浆液。

特莱维集团称，由于廊道内环境潮湿，且严重渗水问题持续存在，承包商不得不使用意大利索尔麦克公司(Soilmec)生产的电动SM-5微型钻机进行灌浆造孔。该岩芯钻机在最近的宝马展会(Bauma show)上展出。电动钻机特点是废气排放量小、轻便小巧、动力强大。对泄洪底孔，需要修复安全闸门及相关的机电设备，这则需要有潜水员及专业分包商来完成。