向克西

(1.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012；2.金屬礦山安全技術(shù)國家重點實驗室， 湖南 長沙 410012)

新橋礦業(yè)有限公司四房污水庫滲漏治理技術(shù)

向克西1,2

(1.長沙礦山研究院有限責(zé)任公司， 湖南 長沙 410012；2.金屬礦山安全技術(shù)國家重點實驗室， 湖南 長沙 410012)

為了治理新橋礦業(yè)有限公司四房排土場污水庫的滲漏，采用示蹤試驗、五極縱軸激電測深探測滲漏位置、壩體土工膜防滲+壩基(肩)帷幕注漿綜合治理技術(shù)，獲得了非常好的效果，解決了污水庫下游水庫滲漏問題。

污水庫；滲漏治理；壩體穩(wěn)定性

1 概 述

新橋礦業(yè)有限公司四房排土場污水庫是該公司二期工程中四房排土場污水調(diào)節(jié)庫的重要構(gòu)筑物，目的是防止排土場的污水流入下游東方紅水庫造成污染。該壩屬于土工膜防滲碾壓堆石壩型，壩高17.0 m, 壩頂長約75 m，壩頂寬度3.0 m，壩基最大寬度約60 m，上下壩坡及壩頂為干砌片石護坡，上游坡面及庫底土工膜鋪蓋防滲，迎水面壩坡面積約為2400 m2，該壩壩體填筑方式采用小于40 cm的碎石料分層(共26層，每層壓實厚度0.6 m)填筑碾壓密實，干容重21.7～23.4 kN/m2，空隙率23%左右，填筑石料堅硬，干抗壓強度為170～240 MPa,巖石軟化系數(shù)一般為0.91左右，該壩于1999年5月底完成壩體主體結(jié)構(gòu)填筑，因雨季影響，延期至1999年12月底完成壩坡護面及防滲土工膜鋪設(shè)等全部工程，于2000年初投入使用，一直存在滲漏現(xiàn)象，而且隨時間有所發(fā)展，并隨水庫水位上升而明顯嚴重，當庫內(nèi)水位在54.0 m，其滲漏量約400 m3/24 h，當庫內(nèi)水位在56.0 m時，其滲漏量約為700 m3/24 h。滲漏造成下游東方紅水庫嚴重污染，同時也增加了副壩的排水費用。到了枯水季節(jié)，當庫內(nèi)水位明顯高于水庫水位時，可以看見多條線狀滲漏污水流進東方紅水庫。而到了雨季，當水庫水位高于污水庫水位時，污水庫水位隨之升高，這說明污水庫與水庫水力聯(lián)系密切，可以說是連為一體的，隨著滲漏的繼續(xù)，滲漏通道里的泥砂將進一步被帶走，滲漏將更加嚴重，如果不進行治理，勢必給東方紅水庫造成越來越重的污染，并破壞壩的整體穩(wěn)定性，危及壩的安全。

2 污水庫區(qū)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

2.1 庫區(qū)工程地質(zhì)

(1) 壩體與壩基：壩體屬于土工膜防滲碾壓堆石壩型，壩基為石英砂巖。

(2) 左右壩：污水庫左右壩為山坡地形，樹木茂密，巖石呈層狀結(jié)構(gòu)，巖層走向與壩軸方向一致，傾向西北，傾角40°，南岸出露地層為中厚層狀石英砂巖，石質(zhì)堅硬，層面裂隙發(fā)育，裂隙最大寬度達10～20 mm，北岸出露巖石以薄—中厚曾狀砂質(zhì)頁巖，粉砂巖為主，巖體極為破碎，風(fēng)化程度及風(fēng)化深度均高于南岸巖石。

(3) 庫底：根據(jù)工勘資料，庫底為石英砂巖，風(fēng)化程度比左右壩弱，風(fēng)化深度也較小。

(4) 地質(zhì)構(gòu)造：勘探資料顯示，有兩條斷層破碎帶斜穿壩址，其走向N15，傾向西北(即壩下游)，傾角35°～40°，1號破碎帶寬度為0.2～0.5 m，2號破碎帶寬度為0.15～0.3 m，兩斷層之間巖層厚度約2.0 m，其巖石完整，斷層破碎帶具體位置及與壩軸線交匯點坐標不詳。

2.2 庫區(qū)水文地質(zhì)條件

污水庫一面的擋土壩軸線地下水受地層及地形控制明顯，在山?jīng)_底部地下水出露與地表相連。地下水類型可分為基巖裂隙、孔隙水及第四系淺層潛水兩類，穩(wěn)定水位埋深為0.1～1.8 m。

(1) 第四系淺層潛水：因本層沉積物主要由坡積沖洪積而成，較松散，有利于地下水的蓄積和流動，富水性較好。

(2) 基巖裂隙孔隙水：志留系高家邊群中—細砂巖，因具有一定的裂隙，顆粒組成之間亦具有一定的孔隙，故該巖石亦具有一定的富水性。

3 攔污壩體壩基探測結(jié)果

為查明整個污水庫的滲漏位置，布置了7條物探剖面，分別位于附壩(P1)、壩體(P2)、庫底壩基(P3)、庫底中部(P4 、P5)、右壩(P6)、左壩(P7)，從壩體(P2)電阻率測深剖面圖(見圖1)可知， 3～18號點電阻率大于800 Ω·m，標高43 m以上的高阻異?；痉从沉藟误w的填土部分，由于電阻率較高，說明碾壓不密實，壩體存在大量空隙，是污水庫污水沿壩體空隙向下游滲漏主要原因之一。1～3號點標高在46～60 m范圍為左壩出露基巖的反映。標高在40～10 m范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯電阻率小于300 Ω·m低阻異常，異常范圍大，推測為基巖裂隙含水所致。激電測深從1號至24號點，頂部標高34 m至28 m出現(xiàn)大于10%的激電異常，說明壩基巖石局部礦化較強，由于激電異常與電阻率異常形態(tài)不一致，且電阻率異常出現(xiàn)范圍明顯大于激電異常出現(xiàn)范圍，推測該電阻率異常應(yīng)由基巖裂隙所致。是引起壩基滲漏的主要原因，18～22號點的從36 m標高一直延續(xù)到0 m標高也出現(xiàn)低阻異常，而該位置是右壩肩所在位置，而該區(qū)域無激電異常，推測是裂隙滲漏引起的低阻所致。瞬變電磁法推斷解釋與電測深一致，基本反映壩體地質(zhì)情況。庫底壩基(P3)探測剖面顯示壩基存在低阻異常，異常頂部高程上移2～4 m,異常底部上移近10 m。

4 治理方案

根據(jù)示蹤試驗和物探探測結(jié)果(見圖1和圖2)得出：

(1) 攔污壩體和壩基滲漏嚴重，壩體滲漏段是4～7號點和16.5～18.5號點，壩基主要滲漏段是5～15號探測點和19～22號點；

(2) 左右壩尖也滲漏嚴重，左壩尖的主要滲漏段在13～17號點之間，右壩尖的主要滲漏段是7～11號點和20～27號點；

(3) 庫底滲漏，滲漏點位置見滲漏點分布圖；

(4) 小壩有2個主要的滲漏通道，位于3.5～7號點和10.5～13號點。

(5) 右壩基巖地表40 m以下，有大面積的低阻異常。

根據(jù)以上探測結(jié)果，要解決污水庫滲漏造成的污染問題，必須對其壩體、壩基和左右壩進行治理，

圖1 新橋礦業(yè)有限公司四房污水庫滲漏P2綜合剖面圖

但大壩防滲不同于井下堵水、地下帷幕截流。井下堵水、地下帷幕截流的堵水率要求不高，堵水率能達到50%～60%就可以了，70%～80%已相當不錯，但污水庫防滲幾乎要求100%。同時根據(jù)污水庫水質(zhì)酸性很強，壩面又有復(fù)合土工膜的特殊性，在選擇治理方案時，遵循以下原則：

圖2 新橋礦業(yè)有限公司四房污水庫滲漏P3綜合剖面

(1) 化學(xué)注漿，對于小于3 mm的細小裂隙及各孔注漿后期，采用化學(xué)注漿;

(2) 采用防酸材料；

(3) 防滲體具有耐久性；

(4) 在保證工程質(zhì)量和工程使用功能的前提下盡量降低工程造價；

(5) 施工周期要短，在旱季施工完畢。

5 壩體土工膜防滲+壩基(肩)注漿綜合治理方案

5.1 筑壩排水清淤

本方案在庫底施工，為方便施工，并達到高標準防滲的要求，必須將靠近土工膜的深部污水抽干。由于排土場常年有污水流入污水庫，所以，首先將目前污水泵左側(cè)的臨時小壩加高，用長軸泵將深部污水槽的污水抽到污水泵小池內(nèi)，再清除淤泥。

5.2 壩體及左右壩坡的防滲

對壩體利用現(xiàn)有的復(fù)合土工膜防滲，本次不進行其他注漿處理，對左右壩坡，在現(xiàn)有左右壩坡的復(fù)合土工膜基礎(chǔ)上左壩坡延長20 m，右壩坡延長25 m做防滲土工膜?？紤]到壩體反滲問題。采用壩體、壩基共同注漿。

5.3 基巖防滲

基巖則采用防滲帷幕,為了即降低造價又能達到好的效果，基巖注漿可采用2種形式。

(1) 普通注漿。對物探異常地段和水點位置的初期注漿，采用粘土固化漿和粉煤灰漿進行防滲，對于非物探異常地段，可根據(jù)壓水試驗情況，采用粘土固化漿和粉煤灰漿。

(2) 化學(xué)注漿。對于細小裂隙和注漿后期必須采用化學(xué)注漿，才能達到防滲的目的。

5.4 壩基防滲帷幕線布置

根據(jù)物探探測的結(jié)果，并考慮到盡量節(jié)省工程量，防滲帷幕線布置在庫底，采用折線型，從左壩壩底高阻的A點開始，經(jīng)壩基B點和C點，到高阻右壩基底的D點，共分為3段。

5.5 帷幕注漿參數(shù)及工藝

各鉆孔必須進入穩(wěn)定隔水巖層1～2 m?？拙嘣O(shè)計為2 m，物探異常區(qū)域采用雙排孔，梅花形布孔，幕厚設(shè)計為3 m。施工按大壩基礎(chǔ)灌漿相關(guān)規(guī)范進行，注漿孔施工分三序進行。采用分段下行自溜和壓入式注漿，一般注漿段長5 m左右，壓力控制在0.1～1.0 MPa之間。化學(xué)注漿壓力大于等于3.0 MPa。鉆孔壓水試驗、結(jié)束標準嚴格按規(guī)范進行，并設(shè)計了10%的檢查孔進行效果檢查。

6 結(jié) 論

(1) 通過示蹤試驗、五極縱軸激電測深基本查清了探測整個污水調(diào)節(jié)庫滲漏的位置，物探顯示壩體電阻率高，說明碾壓不密實，整個壩體都存在滲漏。壩基發(fā)現(xiàn)明顯的低阻異常，施工證實由基巖裂隙所致，滲漏。兩壩尖位置也分別發(fā)現(xiàn)有低阻異常，施工也證實為基巖破碎所致，這些都是導(dǎo)致滲漏的原因。

(2) 采用壩體土工膜防滲+壩基(肩)帷幕注漿進行綜合治理，3年的使用檢驗表明，治理效果非常好，污水庫滲漏問題已徹底根除。

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[3]黃樹勛,陳勤樹,王 軍,等.新橋礦注獎帷幕優(yōu)化試驗研究報告[R]. 2002.

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[5]王 軍.礦山地下水害防治技術(shù)新進展[J].采礦技術(shù), 2002(2)：55-58.

2014-05-19)

向克西(1962-)，男，湖南衡東人，工程師，主要從事礦山防治水及巖土加固技術(shù)的研究，Email:578938616@qq.com。