□楊守祥(安順市水利局)
安順市近幾年來通過對小(1)型和大部分小(2)型病險水庫存在的滲漏問題進行防滲處理,針對每座水庫存在的具體問題進行具體的分析,針對具體問題采取有效的治理措施,取得了很好的防滲處理效果,使小型病險水庫又能重新正常蓄水發(fā)揮應(yīng)有的效益,對推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn),保障糧食安全,促進社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展意義重大。文章綜合安順市小型病險水庫防滲處理的具體情況,深入探討病險水庫的防滲處理。
安順市小型水庫以土壩為主,其次為漿砌石壩、土石混合壩。大部分水庫建于20世紀50-70年代,由于當(dāng)時的歷史原因和技術(shù)條件,水庫建設(shè)前沒有進行勘探工作,沒有查明水庫的水文地質(zhì)條件,施工時清基不徹底,亦沒有對壩基(肩)進行防滲處理,水庫建成蓄水后地下水位抬高,在水重力的作用下,庫水沿基巖裂隙或巖溶通道、壩體與壩基接觸帶向下游滲漏,有的水庫在運行多年后庫內(nèi)產(chǎn)生塌陷;由于當(dāng)年施工時是采取農(nóng)民大兵團人力施工,有的水庫是由區(qū)或公社組織農(nóng)民自行修建,沒有技術(shù)指導(dǎo),土壩填筑的密實度差,加上土料基本上都為強風(fēng)化料,土質(zhì)差,水庫建成蓄水后壩體產(chǎn)生滲漏,有的形成管涌;砌石壩由于砌筑質(zhì)量較差,砂漿不飽滿,有的壩沒有設(shè)混凝土防滲墻,僅在迎水面勾縫防滲,在水庫蓄水運行多年后產(chǎn)生滲漏,有的大壩已形成射流;放水涵洞滲漏,土壩的放水涵洞均為漿砌石砌筑,有的砌筑質(zhì)量差,加上壩體與涵洞側(cè)墻接觸帶的土體填筑不密實,導(dǎo)致放水涵洞滲漏。
綜合全市小型水庫存在的滲漏情況,主要分為以下幾種滲漏形式:
安順市境內(nèi)碳酸鹽巖地層分布廣,碳酸鹽巖地層岀露面積占國土面積的72%,很多水庫大壩和庫區(qū)都處在碳酸鹽巖地層上。由于水庫修建時沒有進行勘探工作,沒有探明庫壩區(qū)巖溶水文地質(zhì)條件,水庫建成蓄水運行后,地下水位抬高,并隨庫水位的變化而變化,水位抬高時產(chǎn)生揚壓力頂托,水位下降時,在水重力的作用下,淘蝕并帶走巖溶裂隙或管道中的充填物,如此循環(huán)作用,導(dǎo)致庫水沿壩基巖溶通道滲漏,或繞壩肩沿壩基巖溶通道滲漏,有的水庫庫盆內(nèi)產(chǎn)生塌陷,滲漏加劇,如:普定縣火石坡水庫、關(guān)嶺縣螞蝗田水庫、平壩縣凱掌水庫均因水庫滲漏導(dǎo)致庫內(nèi)塌陷情況。
由于施工清基不徹底,也沒有對基礎(chǔ)進行防滲處理,大部分水庫建成蓄水后,都存在沿壩基(肩)基巖裂隙分散性滲漏,多為淺層滲漏,一般進入基巖15 m至30 m深度后,裂隙基本閉合,基巖的透水率能夠滿足規(guī)范的防滲要求。
由于施工時對建基面沒有進行嚴格的清理,特別是土壩,水庫建成蓄水后,沿壩體與壩基產(chǎn)生滲漏,一般滲漏帶深約2m左右。
由于水庫修建時都采用民工施工,土壩的填筑土料基本上都為強風(fēng)化料,土質(zhì)差,人工夯填不密實,施工質(zhì)量差,壩體的滲透系數(shù)較大,水庫建成蓄水后壩體產(chǎn)生滲漏,有的形成管涌(如西秀區(qū)大明水庫);砌石壩多為石灰砂漿砌筑,砂漿不飽滿,質(zhì)量較差,有的水庫大壩沒有設(shè)混凝土防滲墻,僅在迎水面勾縫防滲,在水庫蓄水運行多年后產(chǎn)生滲漏,有的大壩已形成射流(如鎮(zhèn)寧縣蜜蜂水庫、賈角山水庫)。
土壩的放水涵洞均為漿砌石砌筑,有的砌筑質(zhì)量差,加上壩體與涵洞側(cè)墻接觸帶的土體填筑不密實,導(dǎo)致放水涵洞滲漏。
在對水庫滲漏問題進行防滲處理設(shè)計時,要針對每個水庫滲漏的具體情況,認真分析滲漏原因,查明滲漏途徑和防滲邊界條件,結(jié)合施工條件,編制詳細的防滲處理方案,對癥下藥,才能達到防滲處理的目的和效果。主要采取鋪、堵、截的防滲處理方法進行防滲處理。
帷幕灌漿防滲是在水庫防滲處理中常用的防滲手段,積累的經(jīng)驗也較多。對壩體采用充填灌漿(由于大部分土壩填筑的密實度差,而且密實度不均勻,達不到均質(zhì)土壩。通過實踐,采用劈裂灌漿,一是很難劈裂開,二是即使劈裂開,裂縫多不沿壩軸線延伸,有的裂縫大角度與壩軸線斜交,破壞了大壩的整體性,形成隱患,因而采用充填灌漿效果較好),對壩基(肩)采用帷幕灌漿,使壩體、壩基(肩)形成一道整體幕墻,截斷滲漏途徑,達到防滲效果。
近年來,采用復(fù)合土工膜鋪蓋防滲被廣泛應(yīng)用,我們主要用于土壩壩體鋪蓋防滲。經(jīng)試驗分析,對土壩采用充填灌漿施工質(zhì)量難以保證,或工程造價較高的工程,對壩體在迎水面采用復(fù)合土工膜鋪蓋防滲,對壩體與壩基接觸帶、壩基(肩)采用帷幕灌漿防滲。在大壩迎水面死水位沿壩軸線方向開挖截留槽,兩岸坡沿壩體與岸坡的交界線開挖至壩頂,深度1.50~2.00 m,頂寬0.80~1.00m,澆筑素混凝土,形成截流墻,在截流墻頂上布置灌漿孔,對接觸帶和壩基進行帷幕灌漿,兩壩肩根據(jù)滲漏情況和防滲邊界條件確定帷幕線端點;復(fù)合土工膜鋪蓋上端嵌固于壩頂防浪墻基礎(chǔ)下,兩壩端及下端嵌固于混凝土截流墻內(nèi),與灌漿帷幕形成防滲整體,截斷滲漏途徑,達到防滲效果。
對漿砌石壩的壩體防滲,除采用灌漿防滲方法外,根據(jù)具體情況,也可以在大壩迎水面澆筑混凝土防滲,壩基及兩壩肩采用帷幕灌漿防滲,防滲混凝土墻需與防滲帷幕連接形成整體,截斷滲漏途徑,達到防滲效果。
對庫內(nèi)出現(xiàn)的巖溶塌陷坑或集中漏水點,除采取上述方法處理外,有條件的對巖溶塌陷坑或集中漏水點進行開挖至基巖后,用混凝土封堵,并采用埋管灌漿堵塞漏水通道。
土壩的放水涵洞漏水是一重大安全隱患,嚴重影響大壩的安全。放水涵洞的防滲處理主要采取涵洞內(nèi)反壓灌漿;對涵洞斷面尺寸小、不具備施工條件的涵洞,采取從大壩迎水面沿涵洞兩側(cè)墻鉆孔灌漿處理,或采用上述兩種方法結(jié)合處理;對存在漏水問題,而且洞身結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的涵洞,開挖翻修工程投資和施工難度均較大,采取在涵洞內(nèi)穿放水管,對涵洞進行灌漿封堵,既減少工程投資,又便于施工;對不宜采取上述方法處理的漏水涵洞,采取另開放水隧洞,對原放水涵洞進行封堵。
截至2013年底,安順市的?。?)型水庫除險加固工程已經(jīng)全部實施完并蓄水運行,?。?)型水庫除險加固工程施工大部分已經(jīng)完工,經(jīng)蓄水運行檢驗觀測,所有存在滲漏問題的水庫,防滲處理后,均取得了非常好的防滲效果。如普定縣火石坡水庫和關(guān)嶺縣螞蝗田水庫兩個強巖溶滲漏的水庫,通過帷幕灌漿防滲處理后,火石坡水庫在庫水位1350m高程時,滲漏量從灌漿前的25.90L/s減少到6L/s,減少了76.84%;關(guān)嶺縣螞蝗田水庫左岸溢洪道消力池出口河邊的漏水量灌漿前實測為120 L/s,帷幕灌漿防滲處理后全部斷流,達到了防滲處理的目的;鎮(zhèn)寧縣蜜蜂水庫、賈角山水庫兩座砌石壩,防滲處理后,壩體和壩基(肩)的滲漏點全部斷流;西秀區(qū)大明水庫,2008年因壩體滲漏并產(chǎn)生多處管涌出現(xiàn)險情,防滲處理后所有漏水點全部斷流,浸潤線降低。所有經(jīng)防滲處理后的水庫都恢復(fù)了其應(yīng)有的功能,發(fā)揮效益。
安順市小型水庫的除險加固治理工程,通過幾年的努力,絕大部分水庫已經(jīng)完成治理工作。在工程的實施過程中,踐行科學(xué)發(fā)展觀,針對水庫存在的不同問題,認真分析研究,在不斷總結(jié)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上采取相應(yīng)有效的治理措施,取得了顯著成效,在水庫滲漏的防滲處理技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗,在今后的水庫除險加固工程和新建水庫工程的建設(shè)中可供借鑒參考。