西藏旁多水利樞紐壩基深厚覆蓋層防滲分析論證

史光宇，劉牧沖，劉清利，匡啟兵

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021）

1 工程概述

旁多水利樞紐工程壩址位于西藏自治區林周縣旁多鄉下游1.5 km，扼拉薩河干流-熱振藏布和烏魯龍曲、扒曲兩條支流的匯合口。樞紐距下游拉薩市直線距離63 km。

旁多水利樞紐工程是一座以灌溉、發電為主，兼有下游防洪和城市供水等綜合利用的大型水利樞紐，樞紐由碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩、泄洪洞、泄洪兼導流洞、灌溉輸水洞及引水發電系統組成。水庫總庫容12.30×108m3，電站裝機容量160 MW，灌溉面積4.819萬hm2，工程總投資45.69億元，計劃工期69個月。

2 壩基工程地質和水文地質條件

旁多工程壩址區屬高山地形，谷底高程4027～4034 m。兩岸山頂高程5300 m左右。河谷呈不對稱“U”字型。河床靠近右岸，右岸漫灘、階地發育不完整。左岸漫灘發育，三級階地明顯。

壩址區出露的地層主要為白堊系上統林子宗火山巖組的熔結凝灰巖、閃長玢巖及燕山晚期花崗巖，第四系松散堆積層。壩基處覆蓋層深厚，最深達150 m，主要由混合土碎（塊）石、漂石、卵石混合土、冰水積卵石混合土組成，級配不均一，顆粒組成差異性較大。 其中漂石、卵石混合土層滲透系數為 4.6×10-1～5.3×10-1cm/s；冰水積卵石混合土層滲透系數為2.1×10-2cm/s。

3 壩基防滲形式的擬定

適用于壩基覆蓋層的防滲措施主要有上游水平鋪蓋和垂直防滲。考慮到旁多水利樞紐為西藏地區大（1）型重點工程，地處高海拔地區，下游為西藏自治區首府拉薩市，壩基覆蓋層最深達150 m，覆蓋層水平層次非常顯著且透水性較強等因素，壩基覆蓋層宜采用比較可靠的垂直防滲措施。

1）方案一：灌漿帷幕全封閉方案。

2）方案二：混凝土防滲墻全封閉方案。

3）方案三：120 m深混凝土防滲墻下接3排帷幕灌漿方案。

4）方案四：120 m懸掛式混凝土防滲墻方案。

4 壩基防滲形式比選分析

4.1 防滲可靠性方面

混凝土防滲墻具有如下特點：①滲透穩定性好、滲漏量??；②墻體槽孔連接可靠；③有相對成熟的防滲墻檢驗方法，如孔型檢測儀、鉆孔取芯、混凝土強度試驗、壓水試驗和彈性波CT測試等；④對覆蓋層地層顆粒組成要求條件較寬；⑤槽孔接頭是防滲墻關鍵部位，通過特殊的施工工藝（如接頭拔管）可以很好保證；⑥隨著施工設備和施工方法的改進，混凝土防滲墻的成墻深度在不斷的加大。

灌漿帷幕防滲處理的特點如下：①覆蓋層中的礫石層一般需采用粘土水泥漿灌漿，由于冰水積卵石混合土（）灌性較差，帷幕質量不易保證，若采用化學灌漿，由于防滲面積大，工程投資較大，同時化學灌漿存在環境污染問題；②礫石層的帷幕灌漿需要大量的粘土，而工程所在地區滿足灌漿要求的粘土資源匱乏，且耕地資源寶貴；③灌漿帷幕的允許滲透坡降一般為3～6，對于深厚覆蓋層上的高壩，帷幕厚度大，灌漿孔排數多，灌漿量大，施工工期長；④灌漿部位較深，帷幕底部孔斜難以控制，易形成分叉；⑤對于深灌漿帷幕，無可靠的檢查手段；⑥防滲效果總體上不如混凝土防滲墻優越。

混凝土防滲墻與帷幕結合的防滲方式具有如下特點：①混凝土防滲墻與帷幕結合可避開深防滲墻造孔施工技術上難度大的問題；②解決了基礎上部帷幕排數多、施工工期長和投資高的缺點；③基礎上部是整個基礎防滲的關鍵部位，混凝土防滲墻與帷幕的結合可保證整個基礎防滲的可靠性；④混凝土防滲墻與帷幕灌漿在深度上合理的結合，可以降低工程投資；⑤整體防滲效果受地層可灌性影響。

從各防滲措施特點來看，方案二的防滲可靠性要好于其它方案，但隨著深度的增加，混凝土防滲墻的施工難度較大，造價略高。方案三彌補了方案四防滲效果差的不足，既增加防滲系統的可靠性，又同時降低了防滲墻深度。根據本工程地質情況，冰水積卵石混合土（）可灌性較差，帷幕質量不易保證，從防滲可靠性上看，方案二最優。

4.2 施工技術條件方面

我國在深厚覆蓋層防滲處理具有相對豐富的施工和運行經驗，主要采用混凝土防滲墻、帷幕灌漿及墻幕結合的工程技術措施。隨著施工設備的發展和施工方法的改進，國內混凝土防滲墻的成墻深度不斷加深，從技術上看，深120～150 m混凝土防滲墻和深150 m的帷幕灌漿在施工技術上均是可行的。

4個防滲方案從施工角度看，方案一施工技術較為成熟，但工程量大，施工工期長，投資高，經濟性差；方案二墻體深度大，施工難度較大，投資亦略大；方案四雖施工技術較成熟，且投資最低，工期最短，但由于其未能完全封閉基礎強透水層，存在滲漏集中問題，造成一定的電量損失，相比之下，其防滲可靠性和經濟性亦較差。方案三墻體深度較為適中，施工技術較為成熟，其墻下接三排防滲帷幕，施工難度相對較小，但由于冰積層可灌性較差，幕體質量難以保證。從施工條件方面看方案三具有一定優越性。

4.3 滲漏量及電能損失方面

4種壩基防滲處理方案滲漏量及電能損失見表1。

表2 工程投資比較表

表1 滲漏量及電能損失計算成果表

4種防滲處理方案的滲漏量均小于多年平均徑流量的1%。其中120 m深懸掛混凝土防滲墻方案滲漏量最大，為120 m混凝土防滲墻下接帷幕灌漿方案滲漏量的4.1倍，方案四電能損失最多，年損失發電效益202.5萬元，方案二電能損失最少，年損失發電效益37.5萬元。

4.4 運行檢修條件方面

地下混凝土防滲墻建成后一般不需要維護；灌漿多年運行后，存在帷幕失效問題，應有補灌措施。因此，方案二不需考慮運行檢修條件，運行維護相對簡單；方案一需要設置兩排灌漿廊道，方案三和方案四均需設置一排灌漿廊道，滿足運行期補灌要求。

從運行檢修條件看，方案二基本無運行維護工作；方案一、方案三和方案四都需要設置灌漿廊道，具備補灌條件，并為運行監測提供便利條件。相比之下，方案二優于其他方案。

4.5 工程投資方面

各方案工程投資比較見表2。從投資上看，120 m深懸掛混凝土防滲墻方案投資最少；帷幕灌漿全封閉方案最貴，其他兩個方案相差不是很大。

4.6 比選結論

經以上比較，灌漿帷幕全封閉方案工程投資大，成幕可靠性差。120 m深混凝土防滲墻下接3排灌漿帷幕方案，由于下部地層可灌性差，帷幕質量不易保證。120 m深懸掛式混凝土防滲墻方案墻體下部未封閉段平均滲透比降較大，滲漏量也大?；炷练罎B墻全封閉方案墻的深度較深，施工難度較大。綜合考慮，混凝土防滲墻全封閉方案和120 m深混凝土防滲墻下接3排灌漿帷幕方案均較適合本工程的壩基防滲方案。

混凝土防滲墻全封閉方案（方案二）和120 m深混凝土防滲墻下接3排灌漿帷幕方案（方案三）相比，工期相當，投資相差不大。但方案二防滲效果、可靠性、耐久性優于方案三；而方案三需增加灌漿廊道和冰積層灌漿設施、設備，也增加覆蓋層中空鉆孔量，幕體質量很難控制和保證。故經綜合分析，旁多壩基防滲處理擬推薦混凝土防滲墻全封閉方案。

5 結語

旁多工程壩基覆蓋層深厚，最大埋深達150 m，防滲面積大，達11萬m2之多，且處于4000 m以上的高海拔地區。經調研及查詢，旁多工程壩基處理無論從設計還是施工規模及難度方面，均屬目前全國之最。旁多工程地處拉薩河中游，其工程安全對于下游的拉薩市的政治影響意義重大。因此，壩基防滲形式的選擇合理與否是個關鍵問題。為此，通過比較灌漿帷幕、混凝土防滲墻、上墻下幕以及懸掛式防滲墻等方案，從防滲可靠性、施工技術條件、電力資源損失、運行檢修條件及工程投資等諸多方面進行了綜合比較，優選出壩基防滲的最佳方案。