3.6　渗控工程地质条件研究

藏木水电站最大坝高116m，总库容0.866亿m3。二期围堰设置防渗墙防渗；大坝防渗采用双排帷幕，左右岸水平延伸至两岸山体内。

围堰挡水后，在上、下游水头差作用下，土体可能产生渗透变形或破坏问题，其破坏型式的研究、临界水力坡降、容许水力坡降的确定对渗透变形的判别至关重要。为了减小坝基（肩）渗漏量及扬压力，混凝土重力坝中通常需对大坝进行帷幕灌浆。而帷幕灌浆参数的设置，则基于坝基岩体的渗透性研究。渗控工程地质条件的研究成为大坝设计、施工、运行的一项重要课题。

3.6.1　岩土体渗透特性研究的方法与手段

3.6.1.1　土体渗透特性研究

围堰渗透变形变形破坏型式一般有流土、管涌、接触冲刷、接触管涌四种型式。藏木水电站围堰地基土多为河床冲积成因的含漂砂卵砾石，其土体结构单一，粗颗粒基本形成骨架，渗透系数大体相当，宏观判断其破坏型式以管涌为主。通过土体颗分试验取得不均匀系数Cu、最优细粒含量Pcp等是判别其渗透破坏型式的标准。藏木水电站通过渗透变形试验确定堰基土体破坏型式为管涌，临界水力坡降为ik=0.33～0.45，考虑到渗透破坏对水工建筑物的危害，取一定安全系数，其允许水力坡降J允=0.12～0.15。其渗透系数K=8.67×10-2～2.5×10-3cm/s，渗漏量计算其在允许范围之内。

3.6.1.2　岩体渗透特性研究

藏木水电站大坝基础置于较均一的花岗岩岩体上，局部发育的断层以压性为主，岩块间嵌合较紧密，一般不易发生渗透变形或破坏问题。为了控制大坝渗漏量及降低坝基扬压力，大坝沿轴线设置了悬挂式帷幕，左、右岸设灌浆平洞，帷幕伸入坝肩山体。

坝基（肩）岩体的透水性主要取决于岩质类型、岩体结构、岩体风化、卸荷、结构面发育状况等。坝基中花岗岩浅表部位卸荷松弛，结构面多呈张开—微张开，岩体渗透性较强；随深度增加，结构面张开度减小，水力联系减弱，岩体渗透性渐弱。本工程为查明岩体透水性分布情况，于不同勘察阶段均进行了岩体压水试验，根据其吕荣值大小对坝基岩体进行了渗透性分带（表3.6-1、表3.6-2）：河床浅表部局部为强透水性（q≥100Lu）岩体，以弱透水（1Lu≤q＜10Lu）为主，在左岸局部有中等透水（10Lu≤q＜100Lu）带透镜体；q≥3Lu透水带厚度较薄，河心部位较薄，一般在5～10m，在河床靠近两岸位置较厚，一般在20～40m，尤其是右岸受f5断层的影响，其厚度达到了60m左右，弱偏微透水带（1Lu≤q≤3Lu）顶板埋深（建基面以下）一般10～20m。

左岸坝基（肩）浅表部岩体属弱—中等透水岩体，岩体透水性随埋深增加而减弱，且随高程增加，q≥3Lu岩体的厚度有变大的趋势。q≥10Lu岩体水平埋藏深度一般在0～10m范围内，3Lu≤q＜10Lu岩体水平埋藏深度一般在10～80m范围内，q＜3Lu岩体埋藏深度一般大于75m。在正常蓄水位3310.00m高程处，q＜3Lu水平埋深约79m。

右坝基（肩）浅表部岩体具弱—中等透水性，岩体透水性有随埋深增加而减弱的趋势。q≥10Lu岩体水平埋藏深度一般在10m范围内，3Lu≤q＜10Lu岩体水平埋藏深度一般在10～80m范围内，坝肩q＜3Lu岩体水平埋深一般在80m左右，埋藏深度随高度增加有变浅的趋势。在正常蓄水位3310.00m高程处，q＜3Lu水平埋深约85m。

3.6.2　防渗实施

3.6.2.1　二期围堰防渗墙施工

围堰型式采用土石堰，防渗采用混凝土防渗墙及堰基（肩）帷幕灌浆。围堰最大高度40m，防渗墙最大深度约55m，墙厚0.8m。

施工中以前期地质剖面为基础，按15～20m布置先导孔（推测基岩面起伏段加密），修正原槽孔布置图基覆界线；单孔则根据先导孔情况，结合岩渣判别，综合确定防渗墙入岩界线。施工中“卡钻”“掉钻”问题突出，高峰时期“卡钻”达20余个。防渗墙施工检测中发现，部分槽段未入岩，墙底沉渣过厚，存在断墙现象等，施工质量不满足设计要求。

3.6.2.2　大坝防渗帷幕施工

大坝防渗采用双排帷幕，局部加密（8～13号坝段），帷幕排距1.50m，孔距2.0m，孔间交错布置。河床部位5～15号坝段，主副帷幕设计深度相同，均由建基面灌至3142.00m高程；左右两侧岸坡坝段除灌浆平洞部位外主、副帷幕设计深度相同，灌浆平洞部位副帷幕深度未主帷幕深度的0.6倍，左岸水平延伸至坝（横）0-83.0，右岸水平延伸至坝（横）0+480.5，帷幕线全长563.5m。

现场施工采取孔口封闭自上而下分段循环灌浆法，浆液循环遵循由稀到浓原则逐级变浆，水灰比为5∶1、3∶1、2∶1、1∶1、0.8、1、0.5∶1等6个比级，Ⅰ序孔灌浆压力根据盖重及孔深进行变压，后序次灌浆压力可较前序次依次提高10％～15％。施工中先进行下游排副帷幕施工，根据施工单位提供的灌浆单耗和压水率，副帷幕施工后相同部位主帷幕灌前透水率和灌浆单耗有明显减小，各序次孔灌浆单耗和灌前透水率递减规律明显，部分坝段在Ⅲ序孔施工时灌前透水率已低于3Lu，说明岩层可灌性较好，灌浆效果明显。

3.6.3　防渗效果检测与评价

3.6.3.1　二期围堰防渗检测与评价

对现场施工情况的追踪，设计推测防渗墙可能存在问题，随即进行检查孔取芯：原设计要求入岩深度为52.5m处，防渗墙实际浇筑深度仅为42.54m，距设计终孔深度差约10m，该段防渗墙悬挂于含漂砂卵砾石层上。由此即全面展开防渗墙深度检测，第三方检测资料表明，围堰防渗墙大部分未入岩，墙体实际深度多仅为设计深度1/3左右，未形成完整封闭的防渗体系，墙底沉渣段过厚，墙体有断墙、孔洞等缺陷。

堰体堆筑完成后，基坑开挖过程中出现渗水点，随着基坑下挖，河流来水量加大、水头增大，渗水点开始扩散，渐成股状，局部段见涌水。同时，土工膜破坏加大了渗水，后采取“平压”措施。枯水期后对大部分防渗墙进行了重新浇筑及灌浆处理，保证了后续工程的施工。

3.6.3.2　大坝防渗帷幕检测与评价

为检测帷幕灌浆效果，在灌浆结束14天后进行了钻孔取芯检查，检查孔数为总孔数的10％，且每个单元不少于1个检测孔，检测孔进行了取芯，局部段辅以钻孔电视，以检查有无水泥结石、裂隙充填情况、密实性及完整性，并对检查孔进行压水试验，对比分析灌前、灌后效果，压水试验合格标准为透水率不大于3Lu，第一、第二段合格率为100％，以下各段合格率应为90％以上，不合格段的透水率不超过设计值的100％，且不集中，则认为合格。否则应采取加密孔进行补灌等措施，直至合格。

根据施工方自检并结合第三方检测成果，大坝帷幕灌浆各坝段检查孔全部满足透水率小于3Lu设计标准，施工过程中8～14号坝段灌浆孔涌水现象、吕荣值局部段较大经加密灌浆处理后亦满足设计要求。

3.6.4　小结

由于围堰防渗墙未按照设计要求入岩，基坑开挖后出现大量渗水致被迫“平压”，大部分防渗墙进行了重新浇筑，给投资及单项工程工期带来不利影响。从防渗墙施工过程及基坑开挖揭示地质条件来看，该部位工程地质条件与前期勘察基本一致，土体的厚度、物质组成、结构、物理力学特性等并无较大变化。导致此结果的原因、教训经分析如下：①围堰合龙后填筑料级配、密实度未有效控制，混杂大量超径块体且有架空，致防渗墙造孔时多有塌孔、卡钻现象；②施工中未建立完善制浆系统，多采用粉砂土代替膨润土，护壁效果差；③塌孔、卡钻致工期滞后，为“赶工”使后续工序控制不严；④不予设计方参与清孔、成槽验收等，质量管控措施不完善；⑤防渗墙重新浇筑段，新的承包商建立了较完善的制浆、循环系统，采用膨润土护壁，未出现塌孔、卡钻现象，工期受控；设计全程参与了基、覆界线鉴定、清孔及成槽验收等，检查孔资料表明防渗墙入岩、透水性满足设计要求，基坑未见明显渗水。

大坝防渗帷幕灌浆设计需查明基础水文地质条件，对岩体透水性进行试验、分析，进行透水性分带；施工过程中收集帷幕灌浆试验资料并与前期资料对比、分析，综合确定大坝防渗范围，为帷幕灌浆的设计、实施提供可靠地质依据。