錦屏一級水電站300m級高拱壩滲流控制工程措施

李仁鴻，唐 蘭，侯 波，左雷高

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

錦屏一級水電站工程規模巨大，主要任務是以發電為主，兼有防洪、攔沙等作用。電站裝機容量為3 600MW，多年平均年發電量166.2億kW·h。水庫正常蓄水位1 880m，死水位1 880m，正常蓄水位時，庫容77.6億m3。拱壩采用混凝土雙曲拱壩壩型，最大壩高305m，壩頂高程1 885.00m，建基面最低高程1 580m。

錦屏一級水電站庫大壩高，壩址區巖性主要由中上三疊統雜谷腦組大理巖夾綠片巖等組成，壩基右岸由大理巖夾綠片巖組成，左岸1 830m高程以下是大理巖,以上為砂板巖。壩區水文地質條件復雜，巖體較為破碎，相對不透水層埋藏很深，且出露f5、f8、f13、f14斷層，煌斑巖脈X和層間擠壓帶，深部拉裂隙等，因此合理、有效的大壩滲流控制工程措施至關重要，是整個工程的關鍵技術之一。

2 工程基本水文地質條件

壩基兩岸地下水按賦存條件可分為巖溶裂隙水和基巖裂隙水。左岸壩基巖體內地下水位低平，與江水位基本一致；右岸含水較豐富，在1 650m高程勘探平硐中多有地下水涌出，地下水位明顯高于河水位。

根據壩基鉆孔壓水試驗成果，左岸壩基巖體受f5、f8等斷層及深部裂縫影響，巖體總體較破碎，透水性較強，呈現微透水帶埋深較大、地下水位低平及在弱透水帶中分布較多的中等透水性透鏡體特征。整個左岸壩基從建基面至以里水平深度約70～220m范圍內巖體透水性較強，屬中等透水巖體；中等透水帶以里至水平深度約510～540m；在1 830m高程以上水平深度大于600m范圍內，巖體透水性以弱偏中等透水為主，夾少量中等透水性透鏡體；再往里，巖體完整性較好，微風化～新鮮，嵌合緊密，以微透水性為主(q<1Lu)，為相對隔水層。

右岸壩基巖體除淺表風化卸荷巖體較破碎外，總體上多微新、較完整，透水性較弱，以弱偏微透水性為主，其透水性隨水平埋深及垂直埋深的增加而減弱，水平埋深約230m以里進入微透水巖體。右岸發育f13、f14斷層，局部NW和NWW～EW向張裂隙發育，地下水為巖溶裂隙水，地下水較豐富。 f13斷層為相對阻水巖帶，以里為高壓富水帶，約1 870m高程以上斷層帶內物質結構松弛，透水性較強；約1 870m高程以下帶內物質結構較密實，斷層帶透水性微弱，可視為相對隔水帶。f14斷層約1 790m高程以上斷層帶結構松弛，透水性較強；以下帶內物質結構較密實，斷層帶透水性較弱，為相對隔水帶。

河床壩基以下垂直深度約20～40m范圍內巖體以中等偏弱透水性為主，在建基面以下垂直深度約130m開始進入第1層的鈣質綠片巖，建基面以下垂直深度約190m巖體范圍為較完整的綠片巖層、鈣質綠片巖層，以微透水為主。

3 設計原則和設計控制標準

針對壩基巖體具有透水性較強、地下水位埋深較大和透水分布不均等特點，加強防滲排水至關重要。為了有效降低兩岸及壩基的滲透壓力阻止庫水滲入巖體，改善大壩的整體穩定性，設置了一道壩基防滲帷幕、兩道壩基排水幕及抗力體的空間排水系統。防滲帷幕布設在壩基上游側，其下游布置兩排排水幕，一排平行帷幕軸線設置主排水幕，第二排設置在壩趾貼角處。在大壩兩岸抗力體設置在空間上呈縱橫向的立體排水系統，以降低兩岸及壩基的滲透壓力，提高壩肩的抗滑穩定性。滲流控制布置體現“先阻后排、防排并舉”的設計原則。

結合我國混凝土拱壩設計規范并參考國內外已建工程經驗，壩基防滲帷幕采用分高程以單位吸水率呂榮值、帷幕允許滲透梯度Ia、揚壓力折減系數α1作為控制標準(見表1)。拱壩壩基主排水幕處揚壓力折減系數要求α2≤0.2。

表1 壩基防滲帷幕控制標準

4 大壩防滲排水主要措施布置

大壩防滲排水系統平面布置見圖1。

4.1 大壩帷幕主要措施

(1)大壩防滲帷幕采用封閉式帷幕，伸至兩岸距河床的相對隔水層不少于5.0m。帷幕中心線基本位于靠壩基上游側壓應力區域內。在壩頭附近，為減小滲壓對壩肩抗力體不利作用方向的影響，帷幕線折向上游近橫河向方向。帷幕灌漿平洞綜合按避開泄洪洞、導流洞、壓力管道及平洞間合理高程間距原則布設6層(左岸：LGA1～LGA6；右岸：RGA1～RGA6)，各層平洞洞軸線平面投影重合，最大、最小高程間距分別為69m、45m。帷幕中心線剖面見圖2。

在企業之中，企業審計和咨詢是兩個各自獨立的體系，有不同的作用和職能。分析我國的相關法律，明確表明審計單位是獨立的主體單位，咨詢和審計不能同時由一個主體進行，從事審計工作的公務人員不可從事咨詢工作，從法律的角度規定了二者彼此獨立。但是企業在實際操作中，咨詢體系和審計工作中還存在著職責不清的問題，工作中審計和咨詢相互聯系，不能充分發揮二者不同的作用，弊病顯見。企業在完善財務審計工作中應重視此類問題，制定工作規范，加強員工的職業意識，明確獎懲制度，保證審計工作能夠確實到位。

(2)根據上述的防排控制標準，結合錦屏一級的實際地質情況，考慮帷幕的上游水頭作用，不同高程采用的帷幕排數及最小有效厚度見表2。

表2 帷幕的排數及最小有效厚度

(3)特殊地質條件處理：f13、f14斷層及其影響帶采用防滲斜井防滲，斜井周邊帷幕孔設置斜孔，鉆進防滲斜井0.5m后再灌漿，保證兩者的良好搭接?；桶邘r脈、擠壓帶等不利地質區域分布寬度較大，經綜合考慮在區域內加密灌漿、細水泥灌漿，必要時化

··注：L(R)GA1～6-帷幕灌漿平洞；L(R)DA1～6-壩基排水平洞；L(R)DA1829-1-抗力體排水平洞名 高程-洞號圖1 大壩防滲排水系統平面布置

圖2 帷幕中心線剖面

學灌漿，保證灌漿后帷幕的有效性。

(4)帷幕偏角和孔深：按施工時能更好地控制鉆孔角度、上層深帷幕孔底段距離下層平洞洞壁大于5m、帷幕孔穿過主要裂隙和層面三條主要原則進行布置，在不大于規范規定的15°范圍內，帷幕向上游的偏角采用9°～13°。河床采用“2主1副”共3排帷幕，下游2排主帷幕最大孔深171m，上游1排副帷幕孔深為主帷幕的2/3，最大孔深114m。

(5)帷幕孔間排距：兩排帷幕時，排距1.5m；三排帷幕時，排距1.3m。每排帷幕孔采用Ⅲ序孔，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔間距分別為8m、4m、2m。遇破碎帶等較差的地質區域，則視情況加密帷幕孔。典型布置見圖3。

圖3 灌漿孔典型布置

(6)帷幕搭接：上層深孔帷幕和下層淺孔帷幕進行搭接，帷幕灌漿平洞底板上游角點范圍設置8m長的淺孔帷幕，以保證形成封閉的帷幕系統。淺孔搭接帷幕孔深10～15m。對于平洞底板下地質條件較差的區域，先行進行底板固結灌漿，再進行深孔帷幕灌漿，以提高底板下淺層范圍帷幕的灌漿效果。灌漿時按照先底板固結灌漿、上游洞壁淺孔搭接帷幕灌漿，再深孔帷幕灌漿的施工順序。灌漿均采用先邊排后中間排的先后順序，以提高中間排灌漿孔的灌漿壓力。典型的帷幕搭接見圖4。

(7)帷幕灌漿方法及灌漿孔長：為保證帷幕灌漿質量，主要采用自上而下分段循環灌漿方式，但在地質條件較好的區域，在能保證灌漿質量的前提下，可采用自下而上的灌漿方式?？卓诙喂?段，分別為2m、3m，第3段及其以下段均為5.0m。

圖4 典型的帷幕搭接

(9)漿液材料和水灰比：灌漿使用純水泥漿液，普通硅酸鹽水泥強度等級不低于42.5MPa。普通水泥漿液灌漿效果不好時，可采用細水泥漿液。結合帷幕灌漿生產性試驗成果，不同地質條件采用合理的開灌比(稀漿或者濃漿)。

4.2 排水主要措施

(1)壩基排水平洞和帷幕灌漿平洞平行，洞間最大水平距離在河床部位為20m。洞頂排水孔每排采用2孔，孔深覆蓋整個高程范圍以形成排水幕體；河床排水孔垂直向下鉆設，最大深度120m；壩趾貼角下游水位以上范圍設置1排排水孔，孔深50m，孔距5m。

(2)抗力體排水系統：

①壩肩抗力體排水和邊坡排水形成系統的三維排水系統，排水平洞沿高程布設5層，橫河向布設4排，順河向布設2列～4列。左、右岸因地質條件不同、其他建筑物布設不同故排水系統各有特點。

②一洞多用：排水平洞盡量與固結灌漿洞、勘探平洞相結合，與施工洞的布置相協調，和壩基排水平洞高程一致，使施工作業面統一，交通方便，排水通暢，盡量做到“一洞多用”，減少洞室數量，減少平洞開挖對抗力山體整體性的影響。

③左岸壩肩抗力體地質條件較差，洞室較多，固結灌漿洞、洞井抗剪混凝土網格等在空間交錯排布，“一洞多用”的原則更加體現出重要性?？沽w排水系統在固結灌漿范圍以外鉆排水孔，孔與壩基排水平洞相連，從空間上形成“全包圍”的形式覆蓋整個抗力體范圍，排出壩肩滑塊側滑面外的滲水及裂隙水，減小滑塊滲壓。典型布置見圖5。

④右岸排水系統布置時考慮避開6條壓力管道。右岸存在f13、f14斷層，其中靠近山里的f13壓扭性斷層具有一定的阻水作用，斷層里外地下水位不連續，存在水位陡坎，與壩基排水布置相同，抗力體排水系統深入f13斷層向山里延伸不小于50m，以排出f13斷層的上盤水。沿洞高程方向，抗力體排水系統在壩頂高程至水墊塘底板以下10m范圍布設。

(3)整個大壩排水系統排水孔孔徑均采用φ110mm。壩基排水孔每排2孔，排距3m；抗力體排水孔每排3孔，排距為5m。在不利地質條件如涌水厲害的區域根據現場情況進行加密布設。

圖5 抗力體排水系統典型布置

5 大壩三維滲流場主要分析成果

采用上述的大壩防滲排水系統布置及相應參數，模擬壩區工程地質和水文地質條件，進行大壩三維滲流場的分析。

5.1 常規分析

(1) 壩基防滲帷幕平均滲流梯度約17，局部最大滲流梯度約23，小于控制值30。壩基排水系統附近的揚壓力水頭大多在20m左右，揚壓力折減系數小于0.1，壩基滲流場得到較好的控制。河床部位拱冠梁典型剖面滲流場見圖6(a)。

(2) 在壩基帷幕排水系統和抗力體排水系統的共同作用下，抗力體滲流場得到較好控制，蓄水工況下地下水位低，埋深較大，緊鄰壩頭的地下水位埋深達100m以上，近河部位的埋深也達到60～80m左右，防滲排水效果明顯。大壩下游抗力體橫河向典型剖面滲流場見圖6(b)。

圖6 大壩防滲排水典型滲流場剖面

5.2 防滲排水失效分析

(1)排水孔孔距敏感性分析：排水幕是壩基滲流控制采取的主要工程措施之一。根據表3中成果，考慮在長期運行條件下，排水孔幕可能淤堵，其效率將衰減，地下水位線將大幅上升。因此，壩基和抗力體排水孔孔距分別采用3.0m、5.0m是合理、有效的。

表3 排水孔孔距和排水總滲流量關系

(2) 壩基防滲帷幕與排滲系統同時失效30%時，部分壩基揚壓力水頭約60m，滲流場改變較大，揚壓力系數可達0.21，超過控制值0.2，基本滿足設計要求。因此，工程運行一段時間后，應及時進行檢查維護，使帷幕排水不同時失效，保證滲流控制系統的有效性。

6 結束語

綜上所述,錦屏一級水電站300m 級高拱壩滲流控制采用“先阻后排、防排并舉”的工程措施可取得良好效果，具體的工程布置是合理、有效的。拱壩壩基的滲控效果顯著,平均滲流梯度約17，揚壓力折減系數小于0.1，滿足設計控制值；左、右岸壩肩抗力體排水系統根據工程的地質特點和工程特點進行布設，全面且有重點地排掉繞滲的地下水，排水效果較好，使蓄水后抗力體的地下水位線降低，抗力體滑塊結構面上的滲壓能得到大幅減小，提高了壩肩的抗滑穩定性。