徐生凌

（新疆昌吉回族自治州呼圖壁河流域管理處）

1 工程概況

本次研究的水庫(kù)以灌溉為主要任務(wù)，水庫(kù)樞紐由大壩和溢洪道以及壩下涵管等組成。大壩為粘土心墻壩，壩頂高程為423.5 m，最大壩高為10.35 m，壩頂寬為6.0 m，壩長(zhǎng)為10 500 m，大壩的左側(cè)為溢洪道，右側(cè)布設(shè)壩下涵管。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)深入的調(diào)查，顯示大壩在運(yùn)行時(shí)，其大壩左側(cè)下游坡腳的排水溝出現(xiàn)的漏水情況最為嚴(yán)重，由此致使大壩的蓄水位低下，滲漏量最大的點(diǎn)在溢洪道起的35 m 位置。由于無法明確造成滲漏的主要區(qū)域位置及原因，所以采取并行電法進(jìn)行探測(cè)，并以此來提出科學(xué)的治理方案。

2 滲漏探測(cè)和定向處理分析

2.1 并行電法技術(shù)

依據(jù)不同的施加電流方法，并行電法有兩種不同的采集方法，即單點(diǎn)供電法與偶極子法兩種采集方式。本次對(duì)水庫(kù)的滲漏探測(cè)使用單點(diǎn)供電法，具體如下圖1 所示，采集時(shí)，電極B 只具備建立電流回路的功能而被置于無窮遠(yuǎn)處。依據(jù)協(xié)議發(fā)布供電的命令，促使任意的電極（電極1）為供電的狀態(tài)，而其它的測(cè)量電極（電極2～n）則進(jìn)行采集同步的電位數(shù)據(jù)，然后供電和采集有機(jī)組合，全部電位的數(shù)據(jù)和參比電極N 進(jìn)行歸一化電位差的相應(yīng)處理，進(jìn)而得出二極和三極以及分辨較高的三維數(shù)據(jù)體，進(jìn)一步提升解譯的精度。

圖1 單點(diǎn)供電法工作原理

2.2 定向處理法

土石壩的基本構(gòu)成主要是土石混合的顆粒，并且經(jīng)過分層進(jìn)行碾壓而成，填筑使用的材料為散粒體結(jié)構(gòu)，并且出溢點(diǎn)非常低下，出現(xiàn)較小的滲漏量是符合標(biāo)準(zhǔn)的，但是大壩的壩體和巖基抗?jié)B的性能降低會(huì)逐步演變成經(jīng)滲透而破壞的病險(xiǎn)水庫(kù)。通常情況下在迎水壩坡和壩頂以及下游壩坡等位置沿平行大壩軸線方向建立多條電法測(cè)站，使用解譯的模塊對(duì)數(shù)據(jù)加以有效的處理和分析，再對(duì)各測(cè)線的電阻率斷面開展有序的集成，電阻率的斷面測(cè)網(wǎng)予以呈現(xiàn)。觀察電阻率擬斷面圖，真電阻率的剖面并與滲漏點(diǎn)和滲漏量相結(jié)合，將電阻率的剖面劃分為隱患病險(xiǎn)區(qū)和擴(kuò)大處理區(qū)以及正常區(qū)，再與大壩的結(jié)構(gòu)和歷年的處理相結(jié)合給出科學(xué)合理的處理建議。根據(jù)對(duì)已采用該方法和不采用該方法對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行防滲的處理結(jié)果顯示：采用該方法的灌漿孔所消耗的漿量達(dá)到全部工程的耗漿量95%，而防滲的流量也高達(dá)95%，進(jìn)一步表明使用定向灌漿處理的重要作用。

于大壩的壩頂防滲斷面上，對(duì)不同電性的區(qū)域使用相應(yīng)的定向處理和鉆孔，判斷隱患病區(qū)出現(xiàn)滲漏的高程，為選擇灌漿形式提供重要的參考依據(jù)。隱患病區(qū)采取多排密集型的鉆孔，然后依據(jù)實(shí)際的滲漏現(xiàn)象使用多排防滲的解決措施。在鉆孔過程中對(duì)鉆進(jìn)的速率進(jìn)行仔細(xì)觀察，并開展注水和壓水的實(shí)驗(yàn)，分析滲漏點(diǎn)水質(zhì)水量的變化，對(duì)灌漿的工藝與漿液比進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，提高對(duì)隱患區(qū)封堵的效果；若滲漏區(qū)擴(kuò)大則使用提高間距的鉆孔布局，減少排列的數(shù)目，使用簡(jiǎn)單的灌漿技術(shù)，進(jìn)一步對(duì)大壩進(jìn)行加固及排出遺漏；依據(jù)不破壞原始安全運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)正常的區(qū)域不使用鉆孔布局，進(jìn)而避免造成浪費(fèi)。通過利用探測(cè)和灌漿結(jié)合，經(jīng)過探測(cè)出灌漿的靶區(qū)后進(jìn)行注漿鉆孔，然后揭露土體的實(shí)際分布和狀態(tài)以及灌漿的主要數(shù)據(jù)，以此反饋并修正探測(cè)的成果，最終提升了探測(cè)的精度，有效避免傳統(tǒng)灌漿技術(shù)效果差的問題。

3 定向處理的應(yīng)用和評(píng)價(jià)

3.1 結(jié)果分析和處理

通常情況下，大壩電性以層狀的分布形式從淺到深，而滲流弱區(qū)則與周圍介質(zhì)表現(xiàn)為低阻異常，而壩基和左右岸的山體阻值表現(xiàn)較高，此是并行電法進(jìn)行查漏的基礎(chǔ)，把收集的數(shù)據(jù)通過一定的處理而得到視電阻率的斷面圖。將橫軸的起點(diǎn)設(shè)為左岸溢洪道的右邊墻，而測(cè)線的水平線為縱軸，等值線則呈現(xiàn)視電阻率的變化情況。由于壩頂為預(yù)制磚塊，所以上表層的視電阻率大，大壩的低阻區(qū)則分布于0～40 m 段和60～100 m 段。利用兩條測(cè)線在不同的高程下一體化勾勒出滲漏的分布。由于庫(kù)水位和壩頂間的距離為2.3 m，以及壩腳的溢出點(diǎn)位置，把大壩的5～25 m 段設(shè)定為隱患病區(qū)，推測(cè)滲漏是壩體的下部和基巖填筑不密有關(guān)聯(lián)，因此建議使用水泥粘土的定向低壓充填進(jìn)行灌漿，而對(duì)接觸帶則采取接觸灌漿進(jìn)行處理。

3.2 定向處理的過程和評(píng)價(jià)

3.2.1 定向孔位的設(shè)計(jì)和施工

依據(jù)上述并行電法的結(jié)果和建議對(duì)水庫(kù)的滲漏開展定向灌漿的有效處理。依據(jù)隱患病區(qū)進(jìn)行上下2 排的灌漿孔布局，間距控制在3 m，下排則處在大壩的心墻部位，灌漿的孔距控制在1.5 m，然后分三序進(jìn)行施工，上排則在壩頂?shù)钠嫌?，距離心墻軸線1.3 m，孔距控制7.5 m，分成兩序進(jìn)行施工，如下圖2所示，在進(jìn)行灌漿時(shí)，順序應(yīng)當(dāng)以先下排后上排，先Ⅰ序孔，后Ⅱ序孔、再Ⅲ序孔，最后灌補(bǔ)孔，依據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)情況可對(duì)鉆孔的間距與序次進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2.2 堵漏實(shí)施

為明確水庫(kù)大壩的土層與滲流的薄弱位置，先開展先導(dǎo)孔的實(shí)驗(yàn)。將先導(dǎo)孔布設(shè)于大壩的正常區(qū)，壩體的巖土層從上到下分別為0～13.5 m 的范圍為粉質(zhì)粘土、13.5～14.5 m 的范圍為壩基強(qiáng)風(fēng)化碎石土、14.5～20.0 m 的范圍為壩基弱風(fēng)化段紅砂巖，吃漿量總共0.9 t，如下表1 所示。另外，大壩的壩體段，其視電阻率高是因?yàn)閴误w的填料粗粒多，浸潤(rùn)線低有關(guān)。

表1 鉆孔的平面距離與灌注漿量

在灌漿時(shí)，水庫(kù)的水位和流量依時(shí)間的變化而變化，在鉆孔開始時(shí)的水位47.54 m，量水堰流量1.45 L/s，在對(duì)鉆孔I4 和I1 進(jìn)行灌漿后滲漏量降低到1.04 L/s，而在鉆孔I2 注漿時(shí)在下游位置出現(xiàn)了漿液，通過調(diào)整灌漿的順序?qū)Β? 注漿后顯示壩腳的滲漏量下降到0.05 L/s，只有初滲的3.4%，符合大壩允許的滲漏標(biāo)準(zhǔn)。鉆孔補(bǔ)1 和補(bǔ)2 以及補(bǔ)3 顯示壩基強(qiáng)風(fēng)化帶的裂隙發(fā)育，而在灌漿后的滲漏量下降較小。需要關(guān)注的是對(duì)Ⅲ1 進(jìn)行鉆孔注漿時(shí)顯示孔Ⅲ6冒漿，由于漿液基本從優(yōu)勢(shì)的通道進(jìn)行擴(kuò)散，進(jìn)而說明薄弱區(qū)在兩個(gè)鉆孔之間，與定向灌漿的結(jié)果相結(jié)合，水庫(kù)的大壩滲漏主要在K0+007 至K0+022 段，滲漏的位置在壩體段，和探測(cè)的結(jié)果相同，進(jìn)而表明并行電法對(duì)滲漏進(jìn)行探測(cè)的準(zhǔn)確性和可行性。

3.2.3 灌漿質(zhì)量的評(píng)價(jià)

當(dāng)全部工程進(jìn)行定向處理結(jié)束后，于水庫(kù)大壩的核心滲漏位置建立檢查的孔為檢1 和檢2，檢1在孔位Ⅱ2和Ⅲ3之間，檢2 則在Ⅰ3和Ⅲ6之間，根據(jù)大壩的注水和壓水的滲透系數(shù)作為判斷透水的程度標(biāo)準(zhǔn)，具體結(jié)果如下表2 所示。通過定向的處理，大壩深度3 m 以下的滲透屬于微透水，進(jìn)一步證明了水庫(kù)大壩的壩體和巖基在經(jīng)過灌漿之后，顯著提高了質(zhì)量。

表2 定向灌漿質(zhì)檢

為了驗(yàn)證在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行下水庫(kù)的防滲效果，避免已經(jīng)完成堵滲的通道再一次出現(xiàn)滲漏的情況，多次使用并行電法對(duì)水庫(kù)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果顯示，水庫(kù)的水位在略低定向處理的庫(kù)水位時(shí)，壩腳的原滲漏位置沒有顯示明流，進(jìn)而表明水庫(kù)可以正常的進(jìn)行蓄水和運(yùn)行。根據(jù)壩頂?shù)姆罎B斷視電阻率圖的結(jié)果顯示，原水庫(kù)的大壩核心滲漏區(qū)出現(xiàn)的低阻異常完全的消失，并且壩體的視電阻率非常的平衡均勻，沒有出現(xiàn)明顯的低阻異常。進(jìn)而說明，水庫(kù)的隱患在進(jìn)行防治處理中運(yùn)用并行電法和定向處理的效果較好，并且可行性非常高。

4 結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)大壩進(jìn)行滲漏的探測(cè)檢查，依據(jù)視電阻率的大小把大壩分成三個(gè)區(qū)，即核心的滲漏區(qū)和影響區(qū)以及健康區(qū)，然后再使用定向處理技術(shù)進(jìn)行處理，而在灌漿時(shí)提高對(duì)滲漏區(qū)的孔距，并增加一定的排列來提高質(zhì)量，在處理后滲漏的情況顯著好轉(zhuǎn)，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。水庫(kù)進(jìn)行滲漏的探測(cè)和定向處理融合了查漏和堵漏，進(jìn)而快速的鎖定滲漏區(qū)和定向處理，最終解決滲漏的難題，減少了工期和降低了成本，并且防滲的效果十分顯著，因此可進(jìn)一步推廣。