固滴水电站闸基综合防渗技术设计

◎ 李社凤 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司

1.工程概况

固滴水电站系水洛河干流（额斯～捷可）水电规划“一库十一级”的第六个梯级，上游接钻根水电站，下游接新藏水电站，闸址位于四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县境内。固滴水电站采用引水式开发，正常蓄水位2311.00m，相应库容91万m3，总库容104万m3。电站装机容量138MW，工程开发任务以发电为主，兼顾下游生态环境用水。

2.防渗布置方案设计

2.1 地质勘察分析

通过对固滴水电站地质勘察：①左岸坝基以大块石、孤石夹少量碎石土为主，多具架空现象，为极强透水，渗透变形的形式以管涌为主；②泄洪闸和冲沙闸基础为砂砾石覆盖层，极强透水；③右岸坝基础为弱风化玄武岩，属中等透水岩体。具体参数见表1所示。

2.2 各位置防渗布置方案设计

通过地质勘察，固滴水电站拦河大坝整体基础透水性较强，必须进行防渗设计，针对不同地段，具体防渗布置方案设计如下：

2.2.1 拦河坝闸室段。

该位置采用“水平防渗与垂直防渗”相结合形式，以垂直防渗为主。其中水平防渗具体措施为“钢筋混凝土铺盖”，垂直防渗为“混凝土防渗墙和帷幕灌浆”。

（1）钢筋混凝土铺盖设计。设计钢筋混凝土铺盖范围在拦河坝上游50m范围内。拦河坝上游铺盖层设计总体较为简单，主要保证每个结构层厚度和密实度即可，在此不再详述。

（2）帷幕灌浆设计。帷幕灌浆是目前坝基防渗中应用较广泛的技术措施，而且可根据现场实际情况来实时调整灌浆参数，对相关技术水平要求高，但综合成本低，这也是本项目防渗的核心技术之一。在此对帷幕灌浆技术主要设计要点进行详细分析。

①浆液制备。本项目帷幕灌浆用的是纯水泥浆液，水泥标号为P.O.42.5，采用重量称量法确定水泥用量，误差控制在±5.0%；水泥搅拌时间不少于5min，浆液在使用前过筛，从制备到用完不得超过5h。

②灌浆量计算。灌浆量估算直接涉及到购买材料量，灌浆量计算一般采用“体积法”或“喷量法”，本项目选择体积法来估算灌浆量Q，计算公式见（2-1）。

式中：D1—喷射体直径，m；

K1—充填率，0.8～0.9；

h1—喷射长度，m；

β—损失系数，0.15；

D0—灌浆管直径，m；

K2—未喷射范围土的充填率，0.6；

表1 渗流计算参数表

表2 喷射灌浆固结体抗压强度

图1 综合防渗方案实施前闸基渗流场分布图

图2 综合防渗方案实施后闸基等势线分布图

h2—未喷射长度，m。

③固结体设计。本项目设计采用高压摆喷灌浆技术来组成防渗带，坝基处孔距设计1.4m，分为三序孔施工。防渗墙厚度要求25cm，由于为30°摆喷，折线轴之间夹角120°。

固结体强度按规定28d检测，但会因土质、水灰比、灌浆参数等存在一些差异，具体标准见表2所示，本项目均按照砂类土标准进行相关指标检测。

④灌浆参数设计。本项目设计防渗标准为帷幕深入基岩5Lu线以下，新三管法高压灌浆其压力可达20～30MPa，为了保证填充率会进行二次切割填充，由表部至深部依次增加，注浆流量控制为50～75L/m i n；高压水泵额定流量控制在50～80L/min；空压机工作压力控制在0.7MPa。

2.2.2 泄洪闸及冲沙闸坝基

该段坝基采用“C20混凝土防渗墙”形式，布置于闸底板上游侧，设计墙厚1.0m，顶部嵌入铺盖或坝体0.5m，底部嵌入基岩1m，最大深度约14.5m。

2.2.3 闸坝基础以下基岩

该位置采用“高压摆喷帷幕灌浆”形式，灌浆孔设计为单排，孔距1.0m，浆液也采用P.O.42.5。设计防渗标准为帷幕深入基岩5Lu线以下，灌浆压力0.8～2MPa由表至深部逐渐增加。由于上文已经对本工程帷幕灌浆施工分析较多，在此不再详述。

3.防渗措施效果检测分析

（1）防渗墙检测。防渗墙施工完毕，待墙体混凝土达到凝期后，对防渗墙进行钻孔取芯和压水检查试验。经现场监理工程师结合施工现场实际情况指定，对上游铺盖防渗墙布置2个检查孔，每个检查孔分2段进行压水试验检查，其透水率最小值为0.55Lu、最大值为0.89Lu，均满足设计和相关规程规范的要求。

（2）高压摆喷帷幕灌浆检测。高压摆喷灌浆施工结束28d后，施工单位对其施工质量采取钻孔取芯、压水和超声波物探检查试验。根据要求，在高喷灌浆施工区内共布置3个检查孔。通过钻孔法进行静水头压水试验，在防渗处理之前，闸基透水率为11.1Lu，处理之后其透水率范围在3.95～3.98Lu，均小于5Lu，因此可以得出高压摆喷帷幕灌浆防渗取得了较好效果。

（3）综合防渗措施实施前后闸基渗流场对比。下图1和2分别为综合防渗措施实施前后闸基渗流场、等势线分布图，由图可知：①采取综合防渗方案前，闸基单宽渗流量为1.0×10-3m3/s，采取综合防渗方案后，闸基单宽渗流量为6.78×10-6m3/s，各段水力坡降均小于允许坡降，满足渗透稳定要求；②闸前帷幕灌浆显著降低了闸室底部渗透压力，减小渗透流量和坡降，增强了闸基抗渗性能，大大改善了坝体的渗透稳定性，取得了良好效果。

4.结语

闸基（坝基）防渗工作是保证拦河工程安全稳定性的基础，而目前往往需要特定部位采取不同的防渗手段，一起组合成综合防渗体系。固滴水电站工程共用到“高压摆喷帷幕灌浆、防渗墙、铺盖”三种综合手段，本文主要针对高压摆喷帷幕灌浆进行了较详细分析，并且最后给出了防渗措施的检测方法和效果，得出了该项目综合防渗满足相关要求。