王延立

摘 要：巴基斯坦杜伯華水電站砼重力壩位于印度河右岸支流Duber河上，最大壩高40.5 m，除右壩肩幾個(gè)壩段坐落在巖石基礎(chǔ)上外，溢流壩段、左岸電站進(jìn)水口壩段均坐落在厚度達(dá)60 m的砂礫石覆蓋層上?；A(chǔ)處理需要解決滲漏及滲透變形、地基承載力、壓縮及不均勻沉降、砂層地震液化等幾方面的技術(shù)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)防滲處理方案比較、分析，及考慮施工成本和工期因素，最終采用帷幕灌漿防滲方案。

關(guān)鍵詞：砂礫石覆蓋層 基礎(chǔ)處理 帷幕灌漿 杜伯華水電站

中圖分類號(hào)：TV543 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（a）-0-02

1 工程概況

巴基斯坦杜伯華水電站項(xiàng)目位于巴基斯坦西北邊界省Indus Kohistan 區(qū)，是一座高水頭、長(zhǎng)隧洞引水式水電站。主要建筑物有：砼堰（壩）、地下沉沙室、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力管道和電站廠房等。電站設(shè)計(jì)水頭541 m，引水隧洞長(zhǎng)4867 m，裝機(jī)容量為130 MW，年發(fā)電量約595 GW.h。大壩位于印度河右岸支流Duber 河上，壩址區(qū)河谷呈U字形，河谷底寬70～90 m，兩側(cè)谷坡坡度40～50 °河床沖積物主要為礫石、卵石、漂石、砂等，厚度大于60 m。根據(jù)泄水建筑物布置，最大壩高為40.5 m，消力池長(zhǎng)73.5 m。除右壩肩幾個(gè)壩段坐落在巖石基礎(chǔ)上外，溢流壩段、左岸電站進(jìn)水口壩段和消力池坐落在砂礫石覆蓋層上。在砂礫石覆蓋層上修建超過(guò)40 m高的砼重力壩，基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)需要妥善處理滲漏及滲透變形、地基承載力、壓縮及不均勻沉降、砂層地震液化等幾方面的技術(shù)問(wèn)題。

2 工程地質(zhì)條件

壩址區(qū)主要由侏羅系的Kohistan 群的角閃巖類和第四系的沖積物和坡崩積物組成。角閃巖：多為大塊狀和塊狀中粒結(jié)構(gòu)，堅(jiān)硬-很堅(jiān)硬，巖體節(jié)理微-中等發(fā)育，表部微風(fēng)化。巖體呈NW-SE向展布，除在右岸公路有一小片50～60 m露頭外，其它露頭均在較高處，一般比河床高30 m以上。沖積物：主要分布于河床漫灘及階地上，組成物質(zhì)為砂、砂礫石、礫石、卵石、漂石等，漂石最大粒徑超過(guò)5 m，一般松散-中密。坡崩積物：分布河谷斜坡及坡腳地帶，由棱角、次棱角狀碎石、塊石組成，成分為超鐵鎂質(zhì)巖，最大粒徑大于2 m，結(jié)構(gòu)松散、中密，通常覆蓋于新老沖積物之上，所形成的邊坡坡角為35～40 °。

根據(jù)8個(gè)孔的現(xiàn)場(chǎng)滲透試驗(yàn)成果分析，河流沉積物和坡積物屬于強(qiáng)、中等透水性，滲透系數(shù)范圍在10-1～10-3 cm/s之間。壩址區(qū)的砂卵礫石層共進(jìn)行了13組顆分試驗(yàn)和1組原位密度試驗(yàn)，天然密度1.79 g/cm3，平均級(jí)配卵石14%～15%、礫石46%～54%、砂29%～35%、粉粒3%～4%。

據(jù)鉆孔資料，河床砂卵石層中局部夾有砂層。項(xiàng)目前期鉆孔（35 m深）未能揭穿河床覆蓋層，與地震折射法確定的基巖面部分段也有較大差別。因此，工程開(kāi)工后，又進(jìn)行了補(bǔ)充勘察，補(bǔ)充鉆探和物探結(jié)果表明，河床覆蓋層厚度超過(guò)60 m，確定河谷存在深槽。

3 帷幕灌漿方案選定

項(xiàng)目招標(biāo)文件建議壩基防滲采用砼防滲墻的方案，墻厚1.5 m。由于項(xiàng)目前期布置的勘探鉆孔最終未能揭穿河床覆蓋層，并與地震折射法確定的基巖面部分段也有較大差別。因此，工程開(kāi)工后，又進(jìn)行了補(bǔ)充勘察。鉆探和物探結(jié)果表明河床覆蓋層厚度超過(guò)60 m，對(duì)補(bǔ)勘地質(zhì)資料進(jìn)行分析斷定河谷存在深槽。經(jīng)過(guò)對(duì)砼防滲墻和帷幕灌漿兩種防滲處理方案進(jìn)行比較、分析，考慮到施工成本和工期因素，最終采用了帷幕灌漿防滲方案。帷幕的結(jié)構(gòu)形式采用懸掛式帷幕，灌注水泥漿液，漿液中摻加一定比例的膨潤(rùn)土作為塑化劑來(lái)改善漿液的析水率和流動(dòng)性。在兩岸基巖灌漿區(qū)域，帷幕灌漿孔布置為2排，在覆蓋層灌漿區(qū)域，帷幕灌漿孔布置為3排。灌漿孔距1.5 m，排距1.0 m，灌漿孔成梅花型布置。為確保壩基帷幕灌漿取得較好的效果，結(jié)合上游圍堰基礎(chǔ)的防滲處理進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，以確定帷幕灌漿的孔距和排距、漿液濃度及配合比、灌漿壓力標(biāo)準(zhǔn)等工藝參數(shù)，并確定了檢查驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及方法。

4 壩基帷幕灌漿設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)防滲方案

設(shè)計(jì)上堰壩、進(jìn)水口都坐落在砂礫石覆蓋層上，為降低壩底揚(yáng)壓力，減少樞紐整體滲漏量，樞紐采用灌漿帷幕進(jìn)行垂直防滲，設(shè)計(jì)的帷幕允許滲透比降為4，帷幕厚度為6 m。壩基帷幕灌漿布置見(jiàn)圖1：典型大壩縱斷面圖。

圖1 杜伯華大壩典型總斷面圖

4.2 灌漿帷幕的布置

灌漿帷幕底線根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定。巖石灌漿若孔底段巖石透水率大于5 Lu，將根據(jù)工程師的指令決定是否進(jìn)行加深。在河床段，壩基礎(chǔ)下部的覆蓋層深度超過(guò)60 m，在此情況下，帷幕灌漿的最大深度應(yīng)延伸至壩基河床覆蓋層最深高程處。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在覆蓋層灌漿區(qū)域，帷幕灌漿孔布置為3排，孔距1.5 m，排距1.0 m，灌漿孔成梅花型布置；在兩岸基巖灌漿區(qū)域，帷幕灌漿孔布置為2排，孔距1.5 m，排距1.0 m，設(shè)計(jì)的灌漿孔為錯(cuò)開(kāi)的梅花形布置。

在灌漿區(qū)設(shè)置變形抬動(dòng)觀測(cè)孔2個(gè)，安裝抬動(dòng)觀測(cè)儀器。

4.3 灌漿工藝

采用自下而上純壓式灌漿工藝進(jìn)行灌漿，對(duì)于覆蓋層灌漿，灌漿在預(yù)埋的灌漿花管內(nèi)進(jìn)行。在覆蓋層灌漿區(qū)域，三排灌漿孔中先施工下游排，再施工上游排，最后施工中間排；在兩岸壩肩巖石基礎(chǔ)灌漿區(qū)域，先施工下游排，然后施工上游排，每排灌漿孔內(nèi)均按三序進(jìn)行施工。

圖2 大壩基礎(chǔ)帷幕灌漿布置圖

5 帷幕灌漿實(shí)施

5.1 上游圍堰灌漿效果評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)上游圍堰灌漿資料和檢查孔結(jié)果的分析，表明采用灌漿工藝對(duì)砂卵石深厚覆蓋層構(gòu)筑防滲體的方案是可行的，上游圍堰灌漿結(jié)果基本達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)要求。

此外，基坑開(kāi)挖過(guò)程中和開(kāi)挖后圍堰的運(yùn)行結(jié)果表明，堰后滲水量很小，為基坑開(kāi)挖和大壩施工創(chuàng)造了良好的條件。采用灌漿方案構(gòu)筑防滲體的效果是令人滿

意的。

5.2 壩基帷幕灌漿施工

從上游圍堰帷幕灌漿的所取得的成果來(lái)看，在大壩帷幕灌漿中采用預(yù)埋花管灌漿工藝是可行的。但是大壩灌漿作為永久工程，對(duì)帷幕體的厚度、密實(shí)性、耐久性及防滲性能的要求要遠(yuǎn)高于圍堰灌漿，為保證大壩灌漿的質(zhì)量和效果，根據(jù)圍堰灌漿施工的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)壩基灌漿的一些施工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

5.2.1 灌漿孔的布置

通過(guò)對(duì)圍堰灌漿結(jié)果的分析，圍堰灌漿中排內(nèi)不同次序孔和排間的灌漿注入量遞減不顯著，這表明圍堰灌漿2 m的灌漿孔孔距偏大。

在大壩的覆蓋層灌漿中，為保證灌漿質(zhì)量和效果，適當(dāng)縮小孔距，以不大于1.5 m為宜。

5.2.2 灌漿壓力

在圍堰灌漿中，因?yàn)闆](méi)有足夠的蓋重，為防止地層發(fā)生抬動(dòng)，上部灌漿采用了較小的灌漿壓力。從上游圍堰灌漿的數(shù)據(jù)來(lái)看，孔深15 m以上部位的吸漿量較小，但檢查孔注水試驗(yàn)的滲透系數(shù)較大；因此，在大壩的灌漿中，灌漿孔上部的灌漿壓力易適當(dāng)提高，以保證上部的灌漿質(zhì)量。

5.2.3 灌漿段長(zhǎng)的劃分

為保證灌漿效果，灌漿段長(zhǎng)按33 cm控制，即每一灌漿段只包含一環(huán)出漿

孔眼。

5.2.4 生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)

為確保大壩灌漿施工參數(shù)的正確，在大壩灌漿正式開(kāi)始前在廊道內(nèi)帷幕灌漿軸線上的適當(dāng)部位預(yù)先進(jìn)行生產(chǎn)性灌漿試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證和確定相關(guān)施工技術(shù)參數(shù)，以保證大壩灌漿帷幕的成功。

6 帷幕灌漿特點(diǎn)

（1）灌漿帷幕對(duì)于地基變形適應(yīng)性較好，施工中靈活性較大，適用于深厚砂礫石層處理，易于在水下施工。

（2）砂礫石上層及顆粒較細(xì)的砂層不易灌漿，遇有復(fù)雜地質(zhì)情況時(shí)，整體性較難保證，灌漿操作技術(shù)要求高。

（3）正確選擇基礎(chǔ)處理措施并進(jìn)行防滲設(shè)計(jì)，必須掌握筑壩地區(qū)砂礫石層的地質(zhì)與水文地質(zhì)條件。特別是要探清砂礫石層的分布、各層顆粒級(jí)配與滲透性質(zhì)，充分應(yīng)用物探方法了解地層與水文地質(zhì)特點(diǎn)，并利用物探方法檢驗(yàn)防滲處理的質(zhì)量。

7 結(jié)語(yǔ)

巴基斯坦杜伯華項(xiàng)目大壩位于強(qiáng)地震區(qū)，大壩河床砂礫層最大深度超過(guò)60 m，為減少滲漏和防止?jié)B透變形，對(duì)壩基采取防滲處理是必要的。結(jié)合項(xiàng)目工期緊張，通過(guò)對(duì)砼防滲墻方案和帷幕灌漿方案進(jìn)行對(duì)比，壩基防滲措施采用懸掛式灌漿帷幕，其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)震區(qū)對(duì)地基變形適應(yīng)性好，造價(jià)低；同時(shí)可在廊道內(nèi)灌漿，不占直線

工期。

在壩基帷幕灌漿正式施工前，結(jié)合上游圍堰基礎(chǔ)的防滲處理進(jìn)行灌漿試驗(yàn)，以確定帷幕鉆孔的孔距和排距、漿液濃度及配合比、灌漿壓力標(biāo)準(zhǔn)等工藝參數(shù)，并確定了檢查驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及方法。堰壩灌漿時(shí)發(fā)現(xiàn)壩基地質(zhì)條件與圍堰部位地質(zhì)條件有一定的差異，更為復(fù)雜，因此對(duì)堰壩防滲灌漿施工工藝參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，灌漿結(jié)果表明，灌漿取得了較好的效果。