浍河水库左坝肩渗漏问题处理方案

浍河水库左坝肩渗漏问题处理方案武学勤（临汾市水利勘测设计院临汾041000）摘要：浍河水库建成蓄水后左坝肩多次出现渗漏问题，在水库除险加固设计中，采用高喷防渗墙作为处理方案，文中对该方案的设计参数作了合理选定。关键词：坝肩渗漏；渗透稳定评价；高喷防渗墙浍河水库系汾河一级支流浍河上的一座以灌溉、防洪为主兼有养殖、旅游等综合利用的中型水库，总库容7517万m3，正常蓄水位480.76m。枢纽位于曲沃县城东10km处的浍河干流上，由大坝、溢洪道、泄洪洞、灌溉洞组成。水库于1957年12月动工兴建，1959年蓄水受益，1962年库水位达479.622m时，左坝肩台地发现渗漏问题，虽然在1966、1999年对水库进行了两次改建，但渗漏问题并未解决。2001年10月水库因存在防洪标准低、左坝肩渗漏等问题，被鉴定为三类坝，需进行除险加固。1左坝肩渗漏概况左坝肩台地为浍河坝址左岸残留的二级高阶地，东西长约700m，南北宽约400m，阶面高程480m～484m，高出河床29m。经勘察台地自上而下分布有3层透水层。465m高程以上为第一透水层，主要为砂性土，渗透系数K=0.026～0.76m/d；465m至455m为相对隔水层；455m～449m为第二透水层，主要为细砂、中砂、砂砾石等，渗透系数K=0.096m/d～1.33m/d；449m至441m为相对隔水层；441m～439m为第三透水层；主要为中砂、砂砾石等，渗透系数K=2.4m/d。建坝时因条件所限对透水层未作处理，左坝肩按1:2.75削坡靠在了左坝肩台地上。1962年2月22日当库水位达479.622m时，左坝肩下游坝坡与台地岸坡接合部468.562m1高程出现三片阴湿、漏水，实测渗流量10m3/d，5月渗流量达81.48m3/d，同月做反滤排渗沟处理，1963年12月渗流量达120.96m3/d。由于库水经左坝肩台地产生绕坝渗漏，造成左坝肩台地边缘陡崖失稳，1963年11月坝轴下游约100m陡岸发生一处塌方；台地边缘的民房出现裂缝；与绕坝渗流出溢点对应台地边缘地面出现依次错落的滑坡裂缝，垂直错落0.3m～1m，于1964年11月17日发生了滑坡。后来对坝轴下游的左坝肩台地岸边进行削坡处理，才使岸坡趋于稳定。1984年2月坝前水位480.634m时，在左坝肩台地西南部，距库岸250m、330m的两个小冲沟内出现了阴湿和渗流现象，其中羊马沟内实测流量155.52m3/d。1986年1月库水位达历史最高水位480.942m，左坝肩下游排渗沟和羊马沟的渗流量稍有增加，但未出现渗流破坏现象。2渗透稳定性评价水库除险加固工程完成后的正常蓄水位为483.5m，比历史最高水位高2.56m，为确定左坝肩渗透层的渗透稳定情况，按《水利水电工程地质勘察规范》的公式计算出正常高水位483.5m时各透水层的实际水力比降、允许水力比降并逐一评价,结果见表1。表1左坝肩渗透稳定评价结果表第一透水层第二透水层第三透水层细砾层粗砂层中砂层粗砾层实际水力比降0.1280.1680.1680.1680.076允许水力比降0.557-1.1550.0980.3470.3730.072结论渗透稳定渗透不稳定渗透稳定渗透稳定渗透不稳定3防渗加固技术方案从渗透稳定评价结果可知，左坝肩台地第二、三透水层处于渗透不稳2定状态，需采取渗流控制措施。渗流控制措施可选择在坝前设置复合土工膜水平铺盖或台地内设垂直防渗墙方案。坝前设置土工膜水平铺盖方案的优点是:土工膜防渗性能好，拉伸变形大，质量可靠,但需在水库放空时施工，像曲沃县这样水资源严重短缺的地区放掉4780万m3水将造成灌区0.8万hm2粮食作物的减产，是不经济的，况且浍河水库放水建筑物底板至库底间的水无法放出，施工排水难度大；另外土工膜对上下垫层、保护层、岸坡坡度、平整度均有要求，还要作好土工膜之间及其与岸坡及周边边界的连接，工艺繁多，技术要求高，施工管理难度大。台地内设垂直防渗墙方案的优点是防渗墙与原坝基截水槽相接，不但可以截断漏水砂层，减少左坝肩台地透水层的渗漏量、降低渗透比降、还可以减少土料溶蚀，增加下游坡的稳定性。施工工艺简单，对水库的运行管理无任何影响，所以选择台地内设垂直防渗墙方案。根据工程地质及地形条件，垂直防渗墙可采用槽孔砼防渗墙、高喷防渗墙等。槽孔砼防渗墙的墙体弹性模量500MPa左右，抗压强度2.0MPa，渗透系数10-6～10-7cm/s，连接可靠，结构稳定和防渗性能均较好。配制槽孔护壁泥浆所需黏土的指标为：黏粒含量大于50%，塑性指数大于20，含沙量小于5%，二氧化硅与三氧化二铝含量等于3﹪～4﹪。此黏土当地缺乏，需要外地购买，并且开槽过程遇到粉细砂层，泥浆护壁困难，随时可能塌坍，且槽孔塌坍后处理费用较大，若不处理又会带来新的安全隐患，给施工带来诸多不便。高喷防渗墙的墙体弹性模量102～104MPa，抗压强度3.0～20.0MPa，渗透系数10-5～10-7cm/s，连接可靠，结构稳定性好，具有良好的防渗性和较强的变形适应性，适用地层广，施工设备3轻便，机动性强。施工技术成熟，在国内应用比较广泛，是一种较经济、科学、先进的防渗处理措施。故而采用高喷防渗墙对左坝肩台地透水层进行防渗处理。4防渗墙底高程的确定根据地质及施工条件，防渗墙轴线与加坝坝线平行，位于加坝坝轴上游12m处，防渗墙起点桩号0+722（坝轴桩号）与主坝坝基截水槽相接，终点桩号1+232位于现溢洪道左边墙外侧5m处，总长度510m。墙顶高出第一透水层2m，为481.0m，底部插入相对隔水层2m，具体高程经两种方案优化比选确定。方案一墙底线做到第二透水层下部隔水层，高程为447m；方案二墙底线做到第三透水层下部隔水层，高程为437m。两方案墙体高差10m，方案二对渗漏处理较为彻底，但投资相对方案一增加了155万元。选择哪一种方案的关键问题是库区天然淤积物是否可以视为天然铺盖，对渗流起到一定的控制作用。围绕这一问题收集了相关资料进行分析。太原理工大学曾整理了水库淤积泥沙试样4个，粒径分析成果见表2。表2水库淤积泥沙试样粒径分析成果表编号取样时间中值粒径D50/mm粒径＜0.02mm占%黏粒含量%塑性指数11963.8.300.0085821912.121964.4.180.013751611.031964.9.180.016571510.241968.8.310.0055932213.1山西省水利科学研究所在浍河水库库底取淤积泥沙组作出颗粒分析，成果见表3。4表3颗粒分析成果表编号取样时间取样位置测淤断面桩号D50／mm粒径＜0.02mm占%黏粒含量／%塑性指数11989.5.301#断面水下床0+2450.0085921812.721989.5.304#断面水下床1+0200.0069952013.131989.5.307#断面水下床2+7150.00591002314.241989.5.3010#断面主槽3+8250.0020982113.951989.5.3010#断面滩面3+8250.03212498.161989.5.3013#断面滩面4+8150.0130731713.371989.5.3016#断面滩面6+0400.026833119.011个试样中悬移质泥沙中值粒径为0.002m～0.0321mm，小于0.02mm粒径的泥沙占全部泥沙的百分数平均值74.6%，黏粒含量9%～23%，塑性指数9～14.2，从以上的数据可知淤积在坝前的泥沙无论按颗粒组成或是按液塑性分析均为黏性土类，属水利工程中常用的优质防渗材料。在水库常年的运行中，淤积物会逐渐压密，从而达到一定的干密度，干密度愈大，其防渗性能愈高。河南陆浑水库与河北西大洋水库的观测资料显示，其坝前淤积物的渗透系数在10-5cm/s～10-6cm/s之间，两座水库在运行中已采用了坝前淤积物作为控制其坝基渗流措施，效果随着时间的推移愈加显著。目前，浍河水库坝前淤积物厚度为20m，故浍河水库左坝肩的渗漏处理采用方案一，即防渗墙底线高程确定为447m。4结语浍河水库左坝肩台地存在3层透水层，在选定高喷防渗墙方案后，防渗墙底高程的确定成为本次设计的焦点问题，大量实践表明，天然淤积铺盖是控制坝基渗漏的有效措施，在多泥沙河流上的土坝可利用其做防渗材料，在其自重和渗透压力的共同作用下，淤积层会逐渐压密，渗透系数平均值可达10-5cm/s左右，具有良好的防渗性能，随着时间的推移，其效果会更加显著。设计中认真分析，充分考虑水库淤积泥沙的防渗作5用，采取仅截断第一、第二透水层的防渗方案，在满足防渗稳定要求的同时可节约投资155万元，取得了显著的经济效益。作者简介：武学勤，女，1968年生，1991年毕业于太原理工大学，工程师［收稿日期：2008-04-14］PlantoTreatSeepageProblemintheLeftDamAbutmentofHuiheReservoirWUXue-qinAbstract:AftertheconstructionofHuiheReservoirhadbeenfinishedandthewaterhadbeenstoredinthereservoir,theseepagephenomenonintheleftdamabutmenthaveoccuredmanytimes.Inthedesignofdanger-removingandconsolidatingreservoir,thehighpressurejetgroutinganti-seepagewallasthetreatmentplanisadopted.Inthispaperthedesignparametersofdesignaredeterminedresonably.Keywords:seepageinleftdamabutmentassessmentonseepagestabilityhighpressurejetgroutinganti-seepagewall