复杂地质条件下水利水电基础防渗方案优化研究

摘要： 随着水利水电工程建设向复杂地质区域不断拓展，基础防渗成为保障工程安全与稳定运行的关键环节。本文针对复杂地质条件，深入剖析了常见地质难题对基础防渗的影响，详细阐述了传统防渗方案的局限性，并结合工程实例探讨了防渗方案优化的原则、方法与创新技术应用，旨在为提高复杂地质条件下水利水电工程基础防渗效果提供理论与实践参考，确保工程综合效益最大化。

关键词：复杂地质；水利水电；基础防渗；方案优化

一、引言

水利水电工程作为国家基础设施的重要组成部分，在能源供应、防洪灌溉、水资源调配等方面发挥着不可替代的作用。然而，许多工程选址面临岩溶、断层破碎带、深厚覆盖层等复杂地质条件，这些地质因素给基础防渗带来极大挑战，若防渗不当，将引发渗漏、管涌等问题，危及大坝安全，影响工程正常运行，甚至造成巨大经济损失与社会影响。因此，开展复杂地质条件下水利水电基础防渗方案优化研究具有迫切现实意义。

二、复杂地质条件及其对基础防渗的影响

（一）岩溶地质

岩溶地区发育大量溶洞、溶蚀裂隙，其连通性强、空间分布不规则。地下水在岩溶通道中径流迅速，使得常规防渗帷幕难以有效截断水流路径，灌浆浆液易流失至溶洞深部，难以形成连续、密实的防渗体，导致防渗效果大打折扣，渗漏隐患突出。

（二）断层破碎带

断层破碎带内岩石破碎、裂隙密集且宽度不一，岩体完整性差。一方面，在防渗施工时，钻孔易塌孔、卡钻，增加施工难度；另一方面，灌浆浆液在破碎带内扩散不均匀，难以充填所有裂隙，形成防渗薄弱区，在高水头作用下，极易发生集中渗漏。

（三）深厚覆盖层

深厚覆盖层通常由松散的砂、砾石、黏土等组成，颗粒级配不均。其渗透性强，传统垂直防渗帷幕难以穿透整个覆盖层达到基岩，且在覆盖层中灌浆时，浆液易沿大颗粒间隙扩散，造成浪费并难以控制防渗墙质量，使基础防渗无法满足要求。

三、传统水利水电基础防渗方案概述

（一）混凝土防渗墙

混凝土防渗墙通过造孔、灌注混凝土形成连续墙体，适用于各类地层，尤其是深厚覆盖层。其优点是墙体整体性好、防渗性能较高；缺点是在复杂地质如岩溶区，遇溶洞时混凝土浇筑不易密实，易出现架空、蜂窝等缺陷，且施工速度相对较慢，成本较高。

（二）灌浆防渗

帷幕灌浆是常用的灌浆防渗方式，将浆液注入地层裂隙，形成防渗帷幕。在均质地层效果较好，但面对岩溶、断层破碎带时，浆液扩散不可控，耗浆量大，难以保证帷幕连续性与防渗标准，且检查补灌工作复杂。高压喷射灌浆可形成凝结体防渗，但对于大孔隙、溶洞处理能力有限，在复杂地质中难以形成理想防渗结构。

（三）黏土铺盖防渗

黏土铺盖利用黏土的低渗透性，在上游坝脚铺设一定厚度黏土层。简单易行、成本低，然而其防渗效果依赖黏土质量与铺设工艺，在水流冲刷、地基变形下易受损，不适用于强透水性复杂地层，耐久性较差。

四、防渗方案优化原则

（一）针对性原则

依据不同地质特征，如岩溶发育程度、断层规模、覆盖层特性等，精准选择或组合防渗技术。对岩溶地区重点考虑溶洞封堵与地下水导排结合；断层破碎带注重裂隙精细灌浆与岩体加固同步；深厚覆盖层采取多手段联合穿透覆盖层并控制渗透。

（二）可靠性原则

优化后的防渗方案必须确保工程长期安全运行，防渗结构在复杂地质应力、水压力作用下保持稳定，防渗性能持久，各项技术指标满足设计规范要求，通过严格计算分析与试验验证，降低渗漏风险至可接受范围。

（三）经济性原则

兼顾工程建设成本与运行维护成本，避免过度追求高标准防渗而采用昂贵技术。在保证防渗效果前提下，合理选用材料、设备，优化施工工艺，提高施工效率，如采用新型高效灌浆材料减少用量，或利用先进造孔设备缩短工期，使工程投资效益最大化。

（四）环保性原则

防渗施工过程尽量减少对周边生态环境的扰动，如避免浆液污染地下水、减少弃渣排放、保护地表植被等。选用环保型材料，确保工程建设与生态保护协调发展，符合可持续发展战略。

五、防渗方案优化方法与技术创新

（一）多种防渗技术组合优化

1.混凝土防渗墙与灌浆联合

在岩溶地区，先施工混凝土防渗墙穿越浅层溶洞与破碎带，对深层岩溶通道采用灌浆封堵，利用防渗墙限定浆液扩散范围，提高灌浆效果，两者优势互补，形成多层次防渗体系，如某岩溶地区水库工程，此联合方案使渗漏量显著降低，满足蓄水要求。

2.高压喷射灌浆与静压灌浆结合

针对深厚覆盖层中有砂层透镜体的情况，先用高压喷射灌浆形成初步防渗凝结体，再静压灌浆填充凝结体间隙与细微裂隙，增强防渗整体性，在某河道整治工程应用后，有效解决了覆盖层渗漏问题，提高了堤基防渗能力。

（二）新型材料应用

1.速凝早强灌浆材料

在断层破碎带抢险或快速防渗施工中，采用速凝早强灌浆材料，可在短时间内凝固，减少浆液流失，快速形成防渗结构，确保施工安全与进度，如某水电站坝基断层应急处理，新材料使灌浆时间缩短，及时控制渗漏。

2.塑性混凝土

相较于普通混凝土，塑性混凝土具有更好的变形适应性，用于防渗墙可适应地基不均匀沉降，在深厚覆盖层软土地基区域，降低墙体开裂风险，保证防渗效果长期稳定，某平原水库防渗墙采用塑性混凝土后，运行多年未出现明显渗漏与墙体破坏。

（三）信息化施工技术

利用物探技术如地质雷达、声波 CT 等实时监测防渗施工过程，探测地层结构变化、浆液扩散范围，反馈指导施工参数调整。如在灌浆施工中，根据监测数据及时改变灌浆压力、浆液配比，精准控制防渗帷幕质量，避免盲目施工造成资源浪费与质量缺陷，提高复杂地质条件下施工精度与效率。

六、工程实例分析

（一）工程概况

某水利枢纽工程位于山区，坝址区地质条件复杂，存在岩溶发育带与多条小型断层，且河床有深厚砂卵砾石覆盖层，最大厚度达 30 米，原设计防渗方案采用常规混凝土防渗墙结合帷幕灌浆，但在施工初期就暴露出诸多问题，如防渗墙造孔塌孔频繁、灌浆耗浆量大且防渗效果不佳，水库蓄水后渗漏量超出允许范围。

七、结论与展望

复杂地质条件下水利水电基础防渗是一项极具挑战性的任务，传统防渗方案难以满足要求，通过遵循针对性、可靠性、经济性、环保性优化原则，采用多种防渗技术组合、新型材料应用与信息化施工等创新手段，可有效提升防渗效果。工程实例验证了优化方案的可行性与优越性，但随着水利水电工程建设向更复杂地质环境进军，仍需持续开展基础防渗技术研究，如进一步研发智能自适应防渗材料、深化三维地质建模与防渗方案动态优化技术等，为保障水利水电工程长期稳定运行、推动行业发展奠定坚实基础。

参考文献：

[1] 张峰。复杂地质条件下水利水电基础防渗难点及应对策略 [J]. 水电防渗技术，2022 （05）：33-36.

[2] 刘悦。基于复杂地质分析的水利水电基础防渗材料选择探讨 [J]. 水电工程材料应用，2023 （02）：44-47.