吳秀營(yíng)

（深圳市寶安區(qū)松崗街道市政建設(shè)工程事務(wù)中心，廣東 深圳 518105）

1 工程概述

五指耙水庫(kù)位于寶安區(qū)松崗街道東南部2.2 km 處，庫(kù)址緊靠東方林果場(chǎng)。水庫(kù)建于上世紀(jì)20 世紀(jì)60 年代，地貌區(qū)劃屬于深圳西北部河成堆積沖洪積平原，壩址區(qū)均為丘陵地貌單元，地形起伏較小，坡度較緩。主壩兩岸山坡相對(duì)稱，左岸山頭高程小于右岸山頭，兩岸山坡高程30 m～34 m。運(yùn)行至今已有60 a，前后經(jīng)過(guò)多次除險(xiǎn)加固，集雨面積為2.22 km2，壩址以上主流長(zhǎng)度L=2.165 km，比降J=0.0218。

總庫(kù)容194.03 萬(wàn)m3，屬?。ㄒ唬┬退畮?kù)，Ⅳ等工程。水庫(kù)供水對(duì)象為五指耙水廠，該水廠現(xiàn)狀規(guī)模為16 萬(wàn)m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)劃擴(kuò)建至30 萬(wàn)m3/d，根據(jù)《深圳市供水水源及供水布局優(yōu)化研究》五指耙水庫(kù)定位為松石支線檢修期五指耙水廠備用水源。水庫(kù)主要建筑物包括：主壩、副壩、溢洪道、輸水涵。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)

為了準(zhǔn)確了解水庫(kù)壩址區(qū)工程地質(zhì)條件。直接對(duì)壩址進(jìn)行地質(zhì)勘查。主壩進(jìn)行15 個(gè)鉆孔，副壩進(jìn)行13 個(gè)鉆孔，庫(kù)尾擋墻進(jìn)行6 個(gè)鉆孔。

2.1 地層巖性

根據(jù)鉆孔實(shí)驗(yàn)可知，地質(zhì)巖性分為四層，從下往上依次為：

①燕山四期早白堊系粗中粒黑云母（二長(zhǎng)）花崗巖（K1Pt）

強(qiáng)風(fēng)化花崗巖5 個(gè)鉆孔有揭露此層，均未揭穿該層，層頂高程介于0.96 m～20.30 m。

全風(fēng)化花崗巖11 個(gè)鉆孔有揭露此層，6 個(gè)鉆孔未揭穿該層，層頂高程介于4.01 m～29.10 m。

②坡殘積層（Qdl+el）

粉質(zhì)粘土（坡積土）僅2 個(gè)鉆孔有揭露，厚介于2.00 m～3.80 m，平均厚度2.90 m，層底高程介于16.96 m～20.04 m。

礫質(zhì)粘性土11 個(gè)鉆孔有揭露此層，4 個(gè)未揭穿此層。揭穿此層的7 個(gè)鉆孔厚介于2.20 m～16.30 m，平均厚度6.33 m，層底高程介于4.01 m～17.23 m。

③第四系（Q4）

素填土層（Q4ml）15 個(gè)鉆孔均揭露此層，揭露層厚介于1.00 m～13.20 m，平均厚度7.38 m，層底高程介于17.74 m～29.10m。

沖填土（Q4ml）2 個(gè)鉆孔揭露此層，揭露層厚介于0.70 m～2.20 m，平均厚度1.45 m，層底高程介于19.81 m～23.84 m。

④沖洪積層（Q4al+pl）

耕土3 個(gè)鉆孔有揭露，揭露層厚介于0.70 m～2.70 m，平均厚度1.43 m，層底高程介于18.42 m～22.52 m。

粉質(zhì)粘土10 個(gè)鉆孔有揭露，揭露層厚介于0.70 m～10.00 m，平均厚度4.75 m，層底高程介于9.32 m～18.96 m。

粗砂僅3 個(gè)鉆孔有揭露，揭露層厚介于1.90 m～5.50 m，平均厚度4.13 m，層底高程介于11.04 m～13.23 m。

礫砂6 個(gè)鉆孔有揭露，揭露層厚介于1.70 m～6.00 m，平均厚度3.67 m，層底高程介于7.42 m～13.99 m。壩址標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

2.2 水文地質(zhì)

壩址區(qū)地下水類型為松散層孔隙潛水及基巖裂隙潛水。含水層主要為第四系填土層、砂層。主壩壩頂?shù)叵滤裆罱橛?.70 m（ZK1）～8.20 m(ZK5)，對(duì)應(yīng)高程 25.38 m～22.79 m，其中ZK9，ZK10 在鉆孔深度范圍內(nèi)未見(jiàn)地下水位?？碧綍r(shí)庫(kù)水位約24.6 m，壩體地下水位略低于庫(kù)水位約1.8 m，剖面圖見(jiàn)圖1，各巖土層進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

圖1 五指耙水庫(kù)壩址地質(zhì)剖面圖

表2 鉆孔注水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：大壩填土的滲透系數(shù)K 值主要在1.02×10-5～4.69×10-4cm/s 之間，屬弱透水。但在ZK1 孔深0～3 m 和 ZK17孔深0～5 m 范圍內(nèi)，出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，在ZK15 孔深1 m～6 m和ZK8 孔深6 m～11 m 范圍內(nèi)滲透系數(shù)屬于中等透水，在ZK4 位置壩體與壩基接觸帶出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。壩基各土層中，礫砂、淤泥質(zhì)砂土的滲透系數(shù)屬于中等透水，其余各巖土層滲透系數(shù)屬弱透水。

土工實(shí)驗(yàn)測(cè)出的垂直滲透系數(shù)見(jiàn)表2 土工試驗(yàn)報(bào)告。室內(nèi)土工試驗(yàn)對(duì)大壩填土共做垂直滲透3 組，K 值范圍從1.99×10-5cm/s～3.42×10-4cm/s，平均值 1.58×10-4cm/s，屬中等透水接近弱透水，比現(xiàn)場(chǎng)注水實(shí)驗(yàn)測(cè)出的滲透系數(shù)稍大。室內(nèi)測(cè)得的粉質(zhì)粘土、礫質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖垂直滲透系數(shù)均屬于中等透水，比野外注水試驗(yàn)測(cè)得的水平滲透系數(shù)偏大。場(chǎng)地地下水對(duì)砼具有弱腐蝕性；場(chǎng)地地下水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性；場(chǎng)地地下水和土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

2.3 填筑體工程特征

2.3.1 壩體填筑土料的特性

大壩建于20 世紀(jì)60 年代初，由于年代久遠(yuǎn)，料場(chǎng)具體位置無(wú)法查清，在主壩上共取填土樣18 組，在副壩上取填土樣9 組，以此比較判斷大壩填筑土料的特性。

根據(jù)《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》（SL 251-2000）對(duì)碾壓式均質(zhì)土壩上壩土料質(zhì)量技術(shù)要求，質(zhì)量評(píng)價(jià)如下：

1）粘粒含量：對(duì)主壩5 組土樣做粘粒含量測(cè)試，測(cè)得壩填土的粘粒含量均在20.15%～30.33%之間，平均值為27.16%，平均值滿足規(guī)范10%～30%的要求，但有1 組粘粒數(shù)值稍超出范圍值。

對(duì)副壩8 組土樣做粘粒含量測(cè)試，測(cè)得壩填土的粘粒含量均在16.42%～24.9%之間，平均值為21.09%，平均值滿足規(guī)范10%～30%的要求。

2）塑性指數(shù)：規(guī)程要求塑性指數(shù)7～17，主壩共取18 組土樣進(jìn)行試驗(yàn)，塑性指數(shù)在11.20～18.60 范圍內(nèi)，平均值為14.53，平均值滿足規(guī)范7～17 的要求，有3 組土樣不滿足要求。

副壩共取9 組土樣進(jìn)行試驗(yàn)，塑性指數(shù)在12.60～19.50 范圍內(nèi)，平均值為16.92，平均值滿足規(guī)范7～17 的要求，有4 組土樣不滿足要求。

3）滲透系數(shù)：規(guī)程要求滲透系數(shù)K 碾壓后＜1×10-4cm/s，室外對(duì)大壩填土進(jìn)行26 段注水試驗(yàn)，滲透系數(shù)K 值范圍主要屬于弱透水；但在ZK4、ZK17 上部0～5 m 內(nèi)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，ZK15、ZK8 局部段滲透系數(shù)屬于中等透水。室內(nèi)土工試驗(yàn)共做垂直滲透3 組，K 值范圍屬于中等透水。大壩填土的滲透系數(shù)局部不符合規(guī)程要求。

2.3.2 壩體填筑土均勻度和壓實(shí)度

為了解大壩填土的壓實(shí)度和均勻度，對(duì)填土進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)共計(jì)15 次，標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)范圍值介于6～15 擊，平均9.26 擊，標(biāo)準(zhǔn)值8.82 擊，標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)擊數(shù)跨度較大，說(shuō)明填土力學(xué)性質(zhì)不均勻；對(duì)27 組填土進(jìn)行土工試驗(yàn)，測(cè)得天然孔隙比介于0.45～0.89，平均值0.67，也說(shuō)明填土的均勻性不好。標(biāo)貫擊數(shù)大部分小于10 擊，說(shuō)明填土主要呈松散狀態(tài)。

主壩填土樣室內(nèi)土工試驗(yàn)干密度范圍值從1.42 g/cm3～1.85 g/cm3，平均值1.61 g/cm3，根據(jù)2 組擊實(shí)樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最大干密度1.76 g/cm3，最優(yōu)含水率15.2%和16%。壓實(shí)度范圍值介于80.6%～1.05%，平均值91.4%，壓實(shí)度平均值不符合工程要求。

副壩填土樣室內(nèi)土工試驗(yàn)干密度范圍值從1.56 g/cm3～1.81 g/cm3，平均值1.63 g/cm3，根據(jù)1 組擊實(shí)樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最大干密度1.75 g/cm3，最優(yōu)含水率15.5%。壓實(shí)度范圍值介于89.1%～1.03%，平均值93.1%，壓實(shí)度平均值不符合工程要求。

2.3.3 壩體填筑土滲透特征

表2 實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，大壩填土的垂直滲透系數(shù)平均值大于水平滲透系數(shù)平均值。

從室內(nèi)土工滲透試驗(yàn)和室外注水試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，滲透系數(shù)范圍值介于弱透水～中等透水，跨度較大，壩體的滲透特性不均勻。

2.4 壩體滲漏和滲透穩(wěn)定評(píng)價(jià)

2.4.1 壩體滲漏

室內(nèi)土樣滲透試驗(yàn)和野外注水試驗(yàn)表明，壩體填土滲透系數(shù)平均值小于1.58×10-4cm/s 大壩填土層大部分屬弱透水，但局部存在中等透水情況，主壩中間部位壩體與壩基接觸帶存在漏水現(xiàn)象，需要進(jìn)行加固處理。

2.4.2 壩基滲漏

大壩的壩基是由沖洪積層和殘坡積層組成，下伏基巖為花崗巖。通過(guò)注水試驗(yàn)分析，壩基淤泥質(zhì)砂土，礫砂屬中等透水，其他各巖土層屬弱透水。勘察期間觀察到排水陵體底部出現(xiàn)幾個(gè)泉眼涌水現(xiàn)象，泉眼約手指大，涌水量不大，水流清晰未帶泥沙。滲水原因是壩體和壩基接觸帶滲水以及壩基的礫砂層滲水引起的。故建議水庫(kù)安裝量水堰，計(jì)算庫(kù)水位與滲流量的關(guān)系，同時(shí)對(duì)壩體和壩基進(jìn)行防滲處理。主壩副壩在建壩時(shí)均未清理壩基，壩基存在淤泥質(zhì)砂土、沖填土等軟弱土層，粉質(zhì)粘土層局部也存在軟弱夾層，建議加固壩基。

2.4.3 其他

現(xiàn)場(chǎng)檢查壩下輸水涵管關(guān)閉不牢，存在少量漏水現(xiàn)象；主壩馬道排水溝局部開(kāi)裂，壩腳排水溝局部損毀；壩尾漿切石擋墻墻腳水泥砂漿脫落，局部塊石掏空；以上均建議重建或整治，消除安全隱患，確保水庫(kù)有效運(yùn)行。

3 結(jié)論

五指耙水庫(kù)大壩僅為20 世紀(jì)60 年代始建水利工程的一個(gè)代表，先后經(jīng)過(guò)多次除險(xiǎn)加固仍有滲漏問(wèn)題出現(xiàn)，此次地質(zhì)條件分析，明確得知滲漏問(wèn)題是由于壩體和壩基接觸帶滲水以及壩基的礫砂層滲水引起的，為后續(xù)加固提供了方向和依據(jù)，從源頭杜絕安全隱患。水利工程是否安全運(yùn)行是關(guān)乎民生的大問(wèn)題，對(duì)于運(yùn)行年限較長(zhǎng)的水庫(kù)，或多或少都會(huì)存在一定的安全隱患，定期排查是減少隱患發(fā)生最直接的方法。