吳嘉琪1 王波2

1.衢州市烏溪江引水工程管理局；2.衢州市衢江區(qū)大洲鎮(zhèn)水利員

摘要：首先對某水庫的工程概況簡要闡述，對某水庫壩址所在地的地質(zhì)情況做了相關(guān)分析，并根據(jù)地質(zhì)分析情況和相關(guān)試驗檢測數(shù)據(jù)資料判斷水庫大壩的滲漏情況，并在幾種一般處理方法中通過分析，選出二個較可行方案，最終經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面綜合評價，選擇最優(yōu)方案，并闡明方案實施的具體措施。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)分析；防滲；混凝土防滲墻；方案比較

1、工程概況

1.1工程概況

某水庫地處江山市南部，位于保安鄉(xiāng)后坂村涼笠排自然村南面，據(jù)江山市區(qū)約53km，流域?qū)馘X塘江水系的江山港一級支流廣渡溪支流某小溪上。

水庫庫容曲線根據(jù)2008年12月實測地形圖重新量算，水庫正常蓄水位359.60m，正常庫容137.8萬m3，設(shè)計水位360.94m，設(shè)計庫容152.88萬m3，校核水位361.60m，總庫容160.67萬m3，水庫死水位336.30m，死庫容3.94萬m3。

1.2工程等別與建筑物級別

某水庫為小（1）型水庫，工程等別為Ⅳ等，大壩、溢洪道、輸水涵管等主要建筑物級別為4級，消能設(shè)施、排洪渠及臨時建筑物等次要建筑物級別為5級建。江山市屬山地丘陵地區(qū)，且水庫主、副高均大于15m、上下游水位差大于10m，建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)按山地、丘陵區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定，大壩、溢洪道、輸水設(shè)施洪水標(biāo)準(zhǔn)為：50年一遇洪水設(shè)計，1000年一遇洪水校核；消能設(shè)施、排洪渠按20年一遇洪水設(shè)計；臨時建筑物按5年一遇枯水期洪水設(shè)計。

2. 大壩結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析

2.1壩體結(jié)構(gòu)

某水庫大壩為粘土斜墻砂殼壩，最大壩高36.5m，壩頂最低高程363.65m，壩頂最高高程364.10m，壩頂長度142m，壩頂最大寬度6.8m，壩頂平均寬度5.5m；大壩迎水坡設(shè)三級馬道，上游壩坡設(shè)有干砌塊石護(hù)坡，下游壩坡設(shè)有干砌卵石護(hù)坡。根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001，壩坡抗滑穩(wěn)定計算應(yīng)采用剛體極限平衡法，本次驗算應(yīng)用程序為河海大學(xué)工程力學(xué)研究所和黃委設(shè)計院共同編制的《土石壩穩(wěn)定分析系統(tǒng)HH-Slope R1.3》，并用滿足力和力矩平衡的摩根斯頓-普瑞斯（Morgenstern-Price）法計算。

壩體材料參數(shù)按地質(zhì)勘察成果分兩層分別取用，上層土層主要參數(shù)：

天然重度ω0=18.9kN/m3 干容重ρd=14.9kN/m3

土顆粒比重Gs=2.72g/cm3

快剪凝聚力c=18.0kPa 快剪內(nèi)摩擦角φ=21.5°

下層土層主要參數(shù)：

天然重度ω0=18.9/m3 干容重ρd=14.9kN/m3

土顆粒比重Gs=2.72g/cm3

快剪凝聚力c=16kPa 快剪內(nèi)摩擦角φ=23°

計算結(jié)果表明：在正常運用狀態(tài)下，最大壩高斷面下游壩坡最小滑動安全系數(shù)為1.860，上游坡最小滑動安全系數(shù)為1.515，均大于《碾壓實土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001要求的的最小抗滑安全系數(shù)1.25，且余度較大，說明大壩壩坡整體穩(wěn)定。

2.2 大壩滲流穩(wěn)定分析

某水庫大壩從近年來的壩腳觀測資料分析，壩體與壩基存在滲漏現(xiàn)象。主要原因是：壩基與壩肩未挖至弱風(fēng)化層，壩體材料與壩基接觸滲漏嚴(yán)重；壩體填筑土料較差，壩體滲漏較大。

根據(jù)所取土樣的室內(nèi)土工試驗成果為：第②層粉土質(zhì)砂室內(nèi)水平滲透系數(shù)KV=3.05E-4～5.06E-4cm/s，垂直室內(nèi)滲透系數(shù)Kh=2.85E-4～6.15E-4cm/s。另據(jù)所取原狀土樣的擊實試驗表明，大壩心墻土料的平均最大干密度1.81 g/cm3、最佳含水量13.9%、壓實度0.86～0.92（<0.96比例）。

壩殼：第①層粉土質(zhì)砂位于大壩壩體中部，褐色、黃褐、紫紅色，濕～很濕，可塑。粘性土含量60～75%，角礫含量5～10%，粒徑一般在2.0～10.0mm之間。層底標(biāo)高：323.56～357.42米，層厚：6.20～33.00米。

根據(jù)所取土樣的室內(nèi)土工試驗成果為：第①層含礫粉土質(zhì)砂室內(nèi)水平滲透系數(shù)KV=2.50E-4～5.06E-4cm/s，垂直室內(nèi)滲透系數(shù)Kh=3.40E-4～5.85E-4cm/s。另據(jù)所取原狀土樣的擊實試驗表明，大壩壩殼土料的平均最大干密度1.89，壓實度為0.87～0.94。心墻水平滲透系數(shù)平均值4.46×10-4cm/s，垂直滲透系數(shù)平均值4.89×10-4cm/s，壩殼水平滲透系數(shù)平均值4.46×10-4cm/s，垂直滲透系數(shù)平均值5.00×10-4cm/s，滲透系數(shù)大于心心墻壩規(guī)范要求的1×10-5cm/s，甚至達(dá)不到均質(zhì)壩構(gòu)成壩規(guī)范要求1×10-4cm/s，壩體基底的土質(zhì)為原山前殘積形成的含角礫粘土。

綜上所述，某水庫壩體壩基滲漏存在滲漏。

3壩體及壩基防滲處理

3.1一般處理方法：

某水庫大壩為粘土斜墻砂殼壩，壩體填筑土料滲透系數(shù)大，碾壓不密實；壩基存在一定厚度具中等透水性的礫質(zhì)粘土層未挖除，壩基滲漏主要途徑為壩基上部礫質(zhì)粘性土層與右壩肩淺上部的巖石層理，針對心墻土質(zhì)差、滲透系數(shù)較大和密實程度低的特點，結(jié)合以往處理結(jié)果，并比照類似工程經(jīng)驗，大壩防滲處理方法主要有：

（1）粘土斜墻：上游側(cè)加設(shè)粘土斜墻，前趾挖至中風(fēng)化基巖，周邊挖至相對不透水層或下部帷幕灌漿處理。但因當(dāng)?shù)貕沃犯浇鼰o粘土資源，據(jù)調(diào)查粘土料場運距在8km以上，運輸費用較高；同時壩前淤積層較厚，不但開挖困難，施工圍堰工作量較大、防滲要求高；施工時間長，質(zhì)量較難控制；兩岸壩肩繞滲需依靠帷幕灌漿，增加造價，而且難以保證防滲效果。

（2）土工布防滲：該方案用土工布代替粘土斜墻，前趾與周邊防滲處理同粘土斜墻。主要優(yōu)點是施工速度快；主要問題是土工布接頭焊接質(zhì)量難以保證，耐久性較差。

（3）套井回填粘土防滲墻：本工程壩高僅18m，適宜采用沖抓鉆造孔與粘土回填，施工速度快，施工質(zhì)量易控制，所需粘土方量較少，造價較低。但基巖與壩肩仍需進(jìn)行帷幕灌漿。

（4）低彈模塑性混凝土防滲墻：可以在低水位時施工，施工速度較快，質(zhì)量易控制，耐久性較好，基礎(chǔ)與壩肩仍需帷幕灌漿。但造價較高，要求由技術(shù)較高的專業(yè)隊伍施工。

（5）壩體粘土帷幕灌漿：可以在低水位時施工，施工容易，可與基礎(chǔ)帷幕灌漿結(jié)合，節(jié)省投資。但因本工程大壩為粉質(zhì)粘土，孔隙比大，塊莖差異較大，可灌性差，帷幕效果難以達(dá)到預(yù)期。

（6）多方法組合：如在上游壩坡下部采用防滲墻、上部用粘土斜墻或土工布、周邊水泥灌漿防滲。但本工程大壩不長，相互間施工干擾較大，施工工期較長，難以在一個枯水期完成。

根據(jù)本工程特點，以粘土斜墻和混凝土防滲墻方案較為合適。

3.2 方案綜述

3.2.1 方案一

該方案壩體滲漏與基礎(chǔ)接觸帶滲漏采用混凝土防滲墻，壩肩繞滲與壩基基巖滲漏則采用水泥帷幕灌漿防滲。在平面上壩體防滲墻與灌漿帷幕成一條直線布置在壩軸線上游側(cè)，兩岸壩肩山體沿防滲墻延長線布置一定長度的帷幕灌漿孔。

該方案的主要優(yōu)點：

（1）壩體防滲效果好，施工質(zhì)量能得到保證，耐久性較高。

（2）壩基與壩肩防滲帷幕直線布置，與防滲墻的連接較容易，接頭防滲質(zhì)量易控制；

（3）所有防滲施工場地均在壩頂進(jìn)行，易于布置設(shè)備與材料；

（4）施工內(nèi)容較單純，且均為機械化施工，不同工種干擾較少，進(jìn)度較快。

（5）根據(jù)外地經(jīng)驗，壩體防滲墻造孔后可以預(yù)埋壩基帷幕灌漿管，節(jié)省鉆孔費用。

3.2.2方案二

該方案的壩體防滲主要依靠上游側(cè)加設(shè)粘土斜墻，前趾挖至中風(fēng)化基巖，周邊挖至相對不透水層或下部帷幕灌漿處理。但因當(dāng)?shù)貕沃犯浇鼰o粘土資源，據(jù)調(diào)查粘土料場運距在8km以上，運輸費用較高；同時壩前淤積