水库蓄水后地下厂房渗水处理方法

尽管著者在地下厂房开工兴建之前，用本书所介绍的新方法，对地下厂房外围及地下厂房围岩的斜孔排水，正如第四节及第五节所阐明的那样，已作出了相当详细的报告，但由于设计和建设管理人员考虑到承包施工的外商，因改变设计图纸，将招致高额索赔而不得不罢休。

这里的透水结构面几乎都是高角度的，常规排水孔是铅直的，两者的交角极小，其排水效果显然是很差的，这在本节的28号排水洞和地下厂房围岩的施工水文地质编录中就可以看出，铅直排水孔连排除大气降水及少量地下水的效果就很差，何况在水库蓄水后地下水上升的情况下，何以能使其排水效果变好呢？

当水库蓄水到220m以上后，地下厂房内渗水量明显增加，厂房顶拱及上游边墙多处渗水，尤其1～2 号、5～6 号机组段间较为严重，30 号排水洞日排水量近7000m3（2000年10月30日），既给排水泵房的排水带来压力，也给厂房稳定带来不利影响。

（一）常规的防渗及排水设计

地下厂房防渗系统共设置了四道防线：第一道为大坝及左岸山体防渗帷幕，帷幕底线经补强后达到90m高程；第二道为4号排水洞，排水幕底线为170m或180m高程，顶线高220m，排水孔参数为φ100@3.0m；第三道为地下厂房外围四周设置的28 和30 号排水洞，洞内布置φ76@3.0m排水孔，排水幕底线高85m，顶线高198m；第四道是厂房内在边墙及顶拱设置的系统排水孔（φ48@4.0m×6.0m，深8.0m），排水孔内渗水通过排水管流入排水沟，最终汇入集水井，由深井泵抽排至厂外（下游尾水洞内）。三向渗流计算表明地下厂房渗流量为4240m3/d，考虑到机组运行漏水量，集水井有效容积为340m3，总设计排水量约为217m3/h（5208m3/d）。设计选用两台深井泵（每台水泵参数为Q=1000m3/h，H=50m）互为备用，泵房布置在3 号、4 号机组之间118.2m高程，水泵的开启由液压信号器自动控制。

四道防渗帷幕与排水帷幕所用的灌浆孔和排水孔，除了极少部分灌浆孔和地下厂房顶拱与边墙上排水孔为斜孔外，其他绝大多数的灌浆孔和排水孔都是铅直孔，这类钻孔与这里的水文地质条件是不适应的，漏水是必然结果。

（二）渗水情况及其原因分析

1.渗水情况

水库下闸蓄水后对厂房围岩渗水情况进行了系统调查和统计。库水位在220m高程以下时，30号排水洞排水量维持在3000m3/d 左右，厂房边墙及顶拱没有发现大量渗水现象，这期间仅1998年夏季由于降水较多及上游灌浆造成安装间和6 号机顶拱及边墙局部滴水不断，但并没有带来太大影响。库水位超过220m 后，30 号排水洞排水量逐步增大，库水位到234.1m时，30 号洞排水量约7000m3/d，厂房区总排水量达9000m3/d（包括28、4 号洞及检修泵房）左右。厂房边墙及顶拱在桩号0+59～110，0+185～230 之间渗水滴流不断，6 号母线洞处也有渗水。

2.渗水原因分析

（1）水文地质原因。层间透水与隔水的岩组，分布于厂房之上。透水的硅质砂岩（岩组）分布于厂房顶拱及上、下游边墙的上部；相对不透水或弱透水的钙质、钙泥质砂岩（岩组）出露于上、下游侧墙的下部及机窝的上部；透水的钙硅质砂岩（岩组）分布于机窝下部及厂房底板内。它们的产状是，厂房北部，80°～85°∠7°～10°；厂房南部，95°～125°∠7°～8°。

厂房区分布有与厂房轴线交角50°～60°的3条断层，断层带宽度5～80cm之内。断层倾角平均值为75°。

这里分布有5 组透水或微透水的构造裂隙，其中有2 组构造裂隙与厂房轴线交角小于20°以外，贯穿厂房的构造裂隙有3组，其倾角平均值为83°

在此要特别说明的是，左岸山体（厂房上游）防渗帷幕上游，出露有与厂房围岩相沟通的透水岩组——岩组。它在库内出露的高程在190～230m间。若左岸山体防渗帷幕防渗性能良好的话，它可以截断从水库内入渗到岩组内的渗漏水，因而可以减少组成厂房围岩——岩组的渗出水。然而，从上述介绍的地质条件可以看出，这里透水的地质结构面都是高角的，在左岸山体防渗轴线上用的灌浆钻孔都是铅直的，这类灌浆钻孔，在高角度透水介质内进行灌浆，显然其效果是很差的。

若位于左岸山体防渗帷幕后面的4号排水洞及其排水钻孔的排水性能良好的话，也可以排掉从库内入渗到岩组内的渗漏水，因而可以大大减少岩组的渗出水。由于前述的同样原因，在高角度透水介质内用铅直孔排水效果仍然是不会好的。

（2）水工原因。由于增加了17C号交通洞，将上游29号排水洞取消，使得压力钢管上部排水幕没有封闭，造成部分地下水从厂房边墙中渗出。

此外，部分厂房顶拱和边墙的排水系统被堵塞，施工中的压水及压浆工作也增加了厂房的渗水量

（三）地下厂房渗水处理

1.增加厂外渗水排水泵房(www.xing528.com)

鉴于目前实测渗水量较大，水泵启动频繁，水泵开机间隔2.5h，运行0.5个h，每天开机8～9 次。原设计为两台深井泵，一台运行，一台备用。为了提高厂房运行安全的可靠度，在厂房外增设渗水排水泵房是很有必要的。

新增加的渗水排水泵房设在17C 洞内（图14-42），泵房尺寸为12m×6m×6.4m，集水井设在30号洞通风井下部，泵房和集水井之间用竖井连接。排水管线路沿17C号洞穿过17 号洞路面至尾水闸门室进入6 号或4 号尾水洞内。

2.加强地下厂房围岩排水

（1）在17C 号交通洞的桩号0+232.73～0+432.42 间，补打φ763.0m、斜孔产状为NW350°、倾角80°的排水斜孔（图14-42、图14-43），排水顶线高程为170～180m。排水斜孔总深度为2200m。

（2）28号排水洞的桩号0+512.80～0+568.80之间（图14-44、图14-45）、桩号0+635.05～0+704.05之间的上部，在已打排水斜孔的地方，把孔间增密到1.5m，即两个排水斜孔之间补打一个排水斜孔。排水斜孔的倾向与岩壁走向直交的SW260°方向，倾角70°。

图14-42　17C 号交通洞内（0+232.73～0+423.42）排水幕位置示意图

图14-43　17C 号交通洞排水幕纵剖面图

图14-44　17C 号交通洞排水幕横剖面图

图14-45　地下厂房（0+512.80～0+568.80）28 号、30 号排水洞排水幕纵剖面图

图14-46　28 号30 号排水洞排水幕横剖面

根据作者的理论计算表明，采用的SW260°、倾角70°的排水斜孔，其效益系数极低，为0.04，还不如铅直孔的效益系数高，因而在水库蓄水之后，这里漏水严重，现在设计者仍用常规的原产状再补打1 倍的排水斜孔，其效果仍不会好，著者曾建议采用倾向NW320°、倾角70°的排水斜孔（该产状斜孔的效益系数为5.10，优选的排水斜孔的2次效益系数为1.28），遗憾的是，当著者拿出计算成果时，常规法设计施工的钻孔已经完成了（排水孔孔径φ76，顶线高程205m，排水孔总深度为1500m）。

（3）在28～30号排水洞之间，桩号0+512.80～0+568.80 之间（图14-46）、0+635.05～0+704.05m之间补打φ76@3.0m的排水孔。排水斜孔的产状，采用了计算结果，双向斜孔：一为SE170∠78.5°，其效益系数为1.90；另一为NW350∠78.5°，其效益系数为1.90；另一为NW350°∠78.5°，其效益系数为3.80。从效益系数看，补打斜孔的排水效果可望是良好的。这类排水斜孔的总数为1400m。

（4）地下厂房顶拱排水。为了拦截通过透水岩组，从左岸防渗帷幕和4 号排水洞下部渗流到地下厂房顶拱的地下水，在1～2号机之间，6 号机组至安装间漏水严重部位，补打φ48、深4m的排水孔，孔口部位用“U”形镀锌铁管，沿洞壁引至岩壁梁排水沟内。

（5）封堵入渗的透水岩组。和中的硅钙质砂岩为透水层，如果防渗帷幕的防渗效果不好时，这两组岩体将成为入渗源，应用防裂缝混凝土将其予以喷护。