馬鞍山水庫壩基昔格達地層防滲方案研究

(中水君信工程項目管理咨詢有限公司，成都，610074)

1 工程概況

馬鞍山水庫工程位于四川省攀枝花市米易縣，是一座以灌溉、鄉鎮及農村供水為主，兼顧生態環境用水等綜合利用的中型水利工程，設計灌面0.38萬hm2，總庫容1136萬m3。水庫大壩采用碾壓式瀝青混凝土心墻石渣壩型，壩頂全長263m，最大壩高68.0m。

馬鞍山水庫大壩壩基自左到右分別為輝長巖(分布于左壩肩、河床段及右壩肩底部)和昔格達組的砂巖和粘土巖互層(分布于右壩肩中上部)，左岸為寬厚山體，右岸為單薄分水嶺。為減少壩基滲漏，初設階段對河床段及兩壩肩均設置了帷幕灌漿，并通過混凝土基座與瀝青混凝土心墻連接，形成封閉防滲體系，右壩肩以外通過灌漿向庫岸延伸約300m。

施工階段在右岸壩端針對昔格達巖進行了可灌性試驗。試驗檢查孔中能發現大量的水泥結石充滿層面和豎向裂隙，但通過壓水試驗表明，其呂榮值均未達到防滲要求。綜合分析說明，該處昔格達巖防滲不宜采用帷幕灌漿的方式。同時，由于昔格達巖具有失水再吸水過程后易軟化、坍塌的特性，在實際運行中近壩庫岸的邊坡安全也不容忽視。因此，需要通盤考慮右壩肩昔格達地基的防滲處理和近壩庫岸的防護。

2 處理方案擬定

針對右岸單薄山體的地形、地質特性，設計初擬了垂直防滲方案(跟初設階段理念一致)及右岸上游面板防滲方案。

2.1 垂直防滲方案

除帷幕灌漿外通常還有高壓旋噴灌漿、混凝土防滲墻等方式，其技術特性分述如下。

(1)高壓旋噴灌漿：該技術廣泛應用于壩基防滲和地基加固，適用于軟弱土層、砂類土和小粒徑砂卵礫石層。根據現場取樣，昔格達地層屬半成巖，砂、泥巖飽和抗壓強度為0.52MPa～1.47MPa，具有一定強度，在高壓水、氣切割巖土體時，不易完全切割推動巖土體、使漿液與破壞巖土體完全混合形成一定厚度的漿液凝結體，難以達到防滲目的。

(2)混凝土防滲墻：根據相關規程規范及施工手冊，混凝土防滲墻是在松散透水地基或土石壩(堰)中以泥漿固壁連續造孔成槽，在泥漿下澆筑混凝土或回填其它防滲材料筑成的、起防滲作用的地下連續墻。它幾乎可適應于各種地質條件，包括松弱的淤泥至密實的砂卵石，甚至漂石和巖層中(基巖主要指強度較軟弱的基巖，含風化巖體)。

若采用該方案，擬在壩0+223.10～壩0+373.700范圍內，布置60cm厚C15素混凝土防滲墻，防滲墻穿昔格達巖并在底部切入下伏輝長巖一定深度，墻深0m～71m。經防滲墻處理之后，滲漏量可得到有效控制，但對近壩庫岸的防護還需另外采取措施。

2.2 上游面板防滲方案

本方案的設計目的是，在昔格達邊坡上布置防滲面板和粘土鋪蓋減少滲漏，同時起到保護岸坡的作用。處理范圍和方案為：自心墻基座上游側、坡面高程1270.00m以上、壩體填筑輪廓線范圍內，布置鋼筋混凝土防滲面板；鋼筋混凝土面板以外、死水位以上、坡頂高程1307.00m以下、壩前約100m范圍內采用粘土鋪蓋；在輝長巖與昔格達分界、高程1270.00m附近采取帷幕灌漿防滲，昔格達地層則采用水平鋪蓋+粘土截水槽方式防滲。

經過實際布置，心墻上游側鋼筋混凝土面板與心墻基座縱坡平行，均為1∶1.9，兩開挖面之間設置1∶5的過渡坡段。鋼筋混凝土面板厚50cm，長76.51m，下設10cm厚砂漿找平層，沿縱向分為5個面板，面板縫、周邊縫設2道銅片止水。面板以上開挖邊坡1∶3，填筑坡比1∶3.5，用昔格達土填筑，表面依次為50cm厚反濾層和10cm厚預制六棱塊。

沿壩0+206.70設帷幕灌漿，軸線基本沿岸坡輝長巖與昔格達地層分界線布置，帷幕灌漿長100m，設1排灌漿孔，孔距1.5m，深度約50m，帷幕灌漿孔的兩側各布置1排固結灌漿孔和錨桿，孔距2m。帷幕灌漿在C25混凝土蓋重上進行，蓋重頂高程1270.00m，C25混凝土蓋板底寬4.26m、厚1.2m。

上游粘土鋪蓋開挖和填筑坡比與面板段相同，平面布置上為圓弧形，表面采用反濾層和預制六棱塊護坡。粘土鋪蓋的頂部垂直厚度1.83m，庫底垂直厚度6.69m。水平鋪蓋寬15m，厚7m，鋪蓋外側邊坡1∶4。護坡頂部與壩頂齊平，布置20cm厚泥結石馬道，高程為1307.00m。

圖1 馬鞍水庫上游面板防滲方案平面布置

3 方案比選

兩方案主要技術經濟特點見表1。

表1方案優缺點比較

(1)從方案本身來看，不管是防滲墻，還是防滲面板+粘土鋪蓋，都在工程上廣泛應用，都可以有效解決本工程的壩肩防滲問題。但本工程近壩庫岸為昔格達，由于其固有特性，有岸坡防護需要，防滲墻方案不能解決該問題。從這方面看，面板+鋪蓋護坡方案較優。

(2)從工程布置上看，防滲墻與心墻基座連接簡單、可靠，而面板+鋪蓋護坡方案分部工程較多，存在面板與心墻基座、面板與帷幕灌漿、面板與粘土鋪蓋、粘土鋪蓋與防滲墻的連接，以及粘土鋪蓋本身的碾壓填筑，對工程質量要求高，易產生薄弱環節影響工程整體效果。從這方面看防滲墻方案較優。

(3)從施工方面看，在壩肩斜坡上進行防滲墻施工難度非常大，需要擴挖基槽至少達到15m寬，并設置牢固操作平臺，由此導致的二次開挖、心墻基座和壩體填筑工程量增加較多。同時，由于防滲墻最大深度達到71m，如此深的幕墻施工和質量控制對建設、管理單位都是一個不小的挑戰。相對而言，防滲面板+粘土鋪蓋施工更為簡單，質量更容易保證。

綜上所述，雖然防滲墻方案具有聯接較少，施工可靠性強等優勢，但是因工程量偏大，不易找到專業的施工隊伍和機械，同時存在投資偏高、影響工期1年等不利因素，因此，本工程最終采用鋼筋混凝土面板+鋪蓋護坡方案。該方案雖存在較多的不利因素，但通過合理的施工和嚴格的質量控制，可以使之發揮正常工程效益。

4 技術特點和實施效果

(1)一般壩基防滲采用豎向的帷幕灌漿或防滲墻方式，本工程結合壩基地層特點，采用豎向和斜坡防滲面板型式，形成有效整體來達到防滲的目的。

(2)在進行壩基防滲的同時，充分兼顧到對庫岸的防護，使之達到雙重工程效果，取得較好效益。

(3)本方案自2015年7月開始實施，歷經7個月至2016年2月完成，施工質量良好。自2016年10月開始試蓄水至今，上下游最大水位差已達51m，并經數個汛期檢驗，未發現明顯滲水跡象，庫岸邊坡各項監測數據表明運行正常，證明壩基防滲方案是合理的。