大石门水库左岸渗漏原因与对策探析

刘继芳

（新疆巴州车尔臣河流域管理处，新疆 巴州 841900）

大石门水库是车尔臣河上游的控制性工程，是国家重点建设项目。在项目建设前期地质勘察中，发现水库左岸段基岩面自阶地前缘附近向岸坡外逐渐下降，在西侧形成深厚型古河槽。根据钻孔探资料，古河槽最深达295 m，基岩面低于水库正常高水位205 m，在大坝建成蓄水后会出现绕坝渗漏问题，将严重影响到水库建成后的蓄水和安全问题，为此，需对渗漏原因及措施进行探讨分析。

1 概况

车尔臣河发源于阿尔金山，是流向塔里木的一条内陆河，地貌由南向北分别为山区、冲积洪积扇、冲积平原和沙漠四个区域，地质构造复杂。其中山区属青藏高原，海拔高程为4000 m～7000 m，分布有大量的冰川。位于新疆车尔臣河出山口与托其里萨依河交汇处下游约300 m 处的大石门水库，是新疆水利厅“十三五”规划的重点水利工程。水库总库容1.27 亿m3，为大（二）型Ⅱ等工程。工程主要由大坝、溢洪洞、泄水洞、引水洞、厂房等组成，主要承担防洪、发电和灌溉任务。工程区所在区域南高北低，东侧是阿尔金山，北侧为洪积扇和冲洪积平原，属三处地貌交汇带，是相对沉降区，工程地质情况较复杂。

2 库区地层岩性及地质条件分析

2.1 地层岩性

2.1.1 元古界

（1）下元古界（Pt12）阿尔金群：主要分布于工程区库坝区，岩性为绢云石英片岩，并夹带有大理岩，颜色为灰色和灰绿色。

（2）中元古界长城系（Pt2ch）巴什库尔干群：主要分布于工程区阿尔金山的北部，该地层与下伏的下元古界地层呈断层接触，主要岩性为灰色—灰绿色凝灰岩、细砂岩、粉砂岩、碳酸盐岩。

（3）中元古界蓟县系（Pt22JX）塔什达坂群：主要分布于工程区东侧阿尔金山的南部，距离坝址最近距离1 km 左右，主要为碎屑岩、火山碎屑岩、碳酸盐岩沉积建造。

2.1.2 古生界

（1）石炭系下统（C1）：该地层主要分布在工程区南部昆仑山中，在阿尔金北缘断裂北侧有少量出露，岩性主要为灰岩、钙质砂岩、泥岩、页岩。

（2）二叠系下统（P1）：该套地层主要分布在工程区西南昆仑山山前，岩性主要为杂色砾岩、砂岩、粉砂岩。

2.1.3 中生界

侏罗系下- 中统（J1-2）：该地层零星分布在阿尔金北缘断裂北侧以及工程区南侧的昆仑山山前，主要岩性为灰绿色砂岩、棕红色泥岩、砂质泥岩夹煤层。本工程坝址下游的河坎出露的基岩为该套地层。

2.1.4 新生界

地层距离工程区较近的主要为第四系（Q）:下更新统、中更新统、上更新统和全新统。

2.2 地质条件分析

大石门水库库区位于车尔臣河出山口附近的峡谷内，处于塔里木陆块与塔里木陆块南缘活动带交界部位，库区北岸为阿尔金中低山，南侧为昆仑山，库区就位于两山之间的河谷内，山间河谷宽1.7 km～3.7 km。地势南北高，中间低，山间河谷南侧为巨厚的冲洪积砾质倾斜小平原，地面植被稀少，发育规模大小不同冲沟。受青藏高原急剧隆升的连带，地壳处在翘升状态，河流深切，峡谷发育，河谷呈深槽形[1]。河道较直，河流两岸由Q2 砾石层构成，河岸陡峭险要，越往下切割越小，使得河谷较窄，呈现为“U”形谷，河道水流集中湍急。

正库区出露岩性主要有：下元古界（Pt12）阿尔金群绢云石英片岩、蚀变辉绿岩、黑云母角闪斜长岩和大理岩等。第四系地层在库区分布较广，主要为下更新统的西域砾岩，零星分布于昆仑山前和阿尔金山山前，但出露范围却不大；中更新沉积了巨厚层的砂卵砾石，是组成库区及左岸的主要沉积物，厚度50 m～295 m，范围较广；上更新统砂卵砾石主要为冲洪积和风积，厚度不大，分布较广；全新统分布于河床两岸陡坎下部，岩性为砂砾石、含土砂砾石，厚度一般为1.0 m～15.0 m。

库区大部分位于车尔臣河河谷内。车尔臣河是库区内的最低侵蚀基准面，两岸为阶地陡坎，基岩零星出露，库岸大部由Q2 半胶结砂卵砾石组成，地下水主要为覆盖层内的孔隙潜水和基岩裂隙水，库区气候干燥，降水稀少。

3 水库渗漏分析

大石门水库现代河床宽约30 m，河水高程约2187 m。河床砂卵砾石层，厚5 m～10 m，为中～强透水层。大石门水库库区两岸山形高耸，山体雄厚，库底为下元古界阿尔金群地层组成的相对隔水层。据坝址区钻孔压水试验，基岩微风化～新鲜岩体透水性为微透水～极微透水（q＜1），且地层走向与河流流向基本平行，因此水库右岸不存在大的永久性渗漏问题[2]。

大石门水库西侧为托其里萨依河左岸古河道，为此，布置了大量的勘探和试验，进行了大型原位探坑注水试验。初步查明，该地层的渗透系数以10-3m/s 为主，平均值为3.73×10-3m/s，为中等透水地层。根据勘察钻探资料，古河槽最深达295 m，地层为Q2al砂卵砾石，是影响水库渗漏的主要地层。当库区正常高水位高程为2300 m 时，古河道宽约2.6 km，古河道基岩面低于正常高水位205 m，蓄水后主要位于Q2泥质半胶结的砂卵砾石层[3]，将形成永久渗漏通道，造成水资源浪费，并形成隐患点，影响水库大坝安全。

4 防渗措施

4.1 基础开挖处理

河床需清除覆盖层表层2 m～3 m 的砂卵石层后，下部中密的天然砂砾石层若作为坝体基础需做夯实处理，使得坝基基础置于弱风化层中上部。基坑开挖考虑排水，建议渗透系数取值K=5.0×10-2cm/s。覆盖层临时开挖边坡1∶1.5，永久开挖边坡水上1∶1.5～1∶1.75，水下1∶2.0。对松动岩石及开挖过程中出现的不稳定岩体或边坡，必须进行清除或工程措施处理，确保安全。为避免堆石坝体沉降对混凝土面板产生较大影响，造成变形，开挖坡度取1∶3。趾板布置在坝体上游防渗面板周边，由于本工程岸坡坡度较陡，为减少开挖量，岸坡趾板型式采用贴坡式水平趾板，宽3.5 m，与面板共同作用，形成坝基以上的防渗体，从下往上游对开挖坡余下的趾板宽度进行贴坡浇筑。

4.2 左岸防渗处理

为了防止水库渗漏，清除危岩体、卸荷体、崩坡积含土的块碎石及基岩强风化层，基础置于弱风化层中上部。在左岸坝顶高程设570 m 长灌浆廊道，其中坝0+000 m～坝0-063 m 属于左岸坝肩岩石灌浆段，坝0-063 m～坝0-570 m（古0+000 m～古0+507 m）属于左坝肩沿坝轴线方向灌浆段。为做好左岸防渗处理，在高程2230 m 处设405 m 长灌浆廊道，进行分层灌浆。

（1）灌浆廊道尺寸

坝顶左坝肩沿坝轴线方向灌浆段坝0+000 m～坝0-330 m（古0-063 m～古0+267 m）段，属于永久交通洞与灌浆廊道结合，廊道为5.5 m×5.5 m 的马蹄形；坝顶高程处左坝肩沿坝轴线方向灌浆段坝0-330 m～坝0-660 m（古0+267 m～古0+597 m）段为灌浆廊道，廊道为马蹄形的3.7 m×3.0 m。底板采用C20 混凝土底板，厚40 cm，两侧分别设0.3 m×0.4 m 排水沟。廊道边侧及顶部采用挂网C25 混凝土喷护，并用格栅拱架支撑。高程2230 m 处灌浆廊道尺寸3.7 m×3.0 m，廊道形式为马蹄形，采用400 mm 厚钢筋混凝土衬砌，地板两侧设排水沟[4]。

（2）防渗灌浆处理

对趾板下基岩进行帷幕灌浆，是基础防渗处理的重要措施之一。坝0+000 m～坝0-063 m 为岩石段，在灌浆廊道内设2排帷幕灌浆孔。孔、排以梅花形布置，之间的距离均为2 m，孔深按3 Lu 以下5 m 控制；坝0-063 m～坝0-570 m（古0+000 m～古0+507 m）属于左坝肩沿坝轴线方向灌浆段。帷幕灌浆的设计标准应按灌后基岩的透水率控制。帷幕灌浆深度按透水率在3 Lu 线以下5 m 作为控制标准。在趾墙和趾板范围内进行帷幕灌浆，帷幕灌浆孔采用2 排，孔距2.0 m，伸入q＜3 Lu 的相对不透水层以下5 m，帷幕最大深度约为76 m。

左、右岸坝肩基岩3 Lu 线出露面较低，为防止绕坝渗漏，左岸需设64 m 长灌浆廊道，灌浆廊道与左岸古河槽灌浆廊道相接；右岸需设26 m 长灌浆廊道，帷幕灌浆深度约为10 m～37 m。帷幕中心线与趾板中心线重合。

4.3 左岸坝后排水

在坝顶高程处左岸灌浆洞桩号0-063 m 处沿岩石面，向下游设一主排水洞，排水洞与下游1#永久交通洞及2#临时交通洞相汇。在高程2230 m 处灌浆廊道与下游1#永久交通洞之间设一排水洞，施工期做临时交通洞用，后期为排水洞。2#临时交通洞后期改为排水洞，1#永久交通洞后期兼顾排水洞作用。并在1#永久交通洞及2#临时交通洞上部40 m 各设一条排水洞，顶部排水洞用排水孔与底部排水洞相连，排水孔内设滤水花管，使其在坝后边坡内侧形成一道排水幕。

5 结语

大石门水库是车尔臣河上的控制性工程，其建设对于下游的防洪、灌溉以及发电等具有重要意义。为了节约水资源，保证水库安全，杜绝隐患。文章结合库区勘察发现的渗漏问题，通过试验探讨，左岸古河槽Q2al砂卵砾石地层是影响水库渗漏的主要地层，提出通过基础清理、开挖处理、帷幕灌浆的方式，沿坝轴线帷幕防渗570 m，确保安全。