某水庫右岸巖溶滲漏與防滲處理優化設計

曹登剛

【摘要】 本文以某水庫右岸巖溶滲漏為背景，應用巖溶水文地質學理論，通過對庫岸巖溶水文地質條件的認識和分析研究，總結了庫岸巖溶滲漏特點，探討了巖溶滲漏治理勘測設計工作的基本思路和方法。

【關鍵詞】巖溶滲漏；防滲處理；優化設計

1．工程簡況

某水庫位于珠江流域柳江水系上游河段，匯水面積4.2km2。水庫始建于1977年，1981年6月完工。具防洪、灌溉、發電等多種功能。大壩為均質土壩，壩頂高程767.50m，壩高17.5m，正常蓄水位高程765.00m，設計總庫容248.7萬m3。水庫建成后，由于大壩及庫岸巖溶滲漏，地質條件復雜，一直沒有進行處理，至今二十多年，水庫未能蓄水受益。

2．水文地質條件

工程區位于云貴高原東南坡向廣西丘陵過渡地帶，屬巖溶峰叢洼地、中低山地貌。庫區位于一背斜核部的北東翼，單斜地層，地層走向近南北向展布，傾向東～東偏南，傾角38～51°。庫壩區以褶皺構造為主，受褶皺擠壓應力作用，走向92°和170°的兩組節理裂隙極發育。裂隙間多為方解石脈、碎石、鈣質、泥質充填或半充填，無斷裂構造通過庫壩區。

庫壩區出露地層大致以河床為界，河床左岸為石炭系下統大塘組（C1d），右岸為巖關組（C1y）地層。

大塘組（C1d）：深灰、灰黃至灰黑色薄至中厚層石英砂巖夾炭質頁巖及劣質煤，不等間距夾白云巖、灰巖，向上漸變為粘土頁巖與灰巖互層。庫區以炭質頁巖夾劣質煤層為主，厚度約80m。視為相對隔水層。

巖關組（C1y）：深灰色中厚層灰巖夾瘤狀灰巖，偶夾泥質灰巖。間夾①~⑥層相對隔水層，其中：①為黃色粘土頁巖夾砂巖，層厚10.0m；②~⑥層以炭質頁巖為主，局部為泥巖，厚0.3～5.6m。

庫區兩岸山體雄厚，無低矮鄰谷，左岸和右岸350m以西均有地下水出露，地下水位高于水庫正常水位，因此，水庫不存在左岸和右岸350m以西的滲漏。

受相對隔水層控制，右岸灰巖出露部位豎向巖溶發育特征表現為溶洼、漏斗、石林、溶溝、溶槽等，水平巖溶發育特征表現為沿巖層走向分布的串珠狀漏斗及洼地。

區內地下水主要為裂隙溶洞水，其透水性受巖性及構造控制，左岸大面積分布相對隔水層，透水性差。右岸以灰巖為主，巖溶發育，透水性較好。地下水受大氣降水及河水的入滲補給，河水位以上以垂直滲透為主，河水位附近以水平滲透為主，并以泉水的形式或直接向河水排泄，徑流條件較好，地下水流向總體是由北向南流。

右岸壩軸線上游共發育6個巖溶漏斗，其中T1～T3出露位置低于淹沒高程767.5m，T4～T6位置較高，位于壩軸線附近。壩下游右岸出露3個泉水點，其中1#為季節性泉，2#、3#受季節性影響較小。

3．勘察方案優化設計

3．1．右岸滲漏分析

由上文敘述可知：右岸滲漏主要是沿透水性較好的灰巖順層向下游繞壩滲漏，不存在橫向鄰谷滲漏。從淹沒范圍及泉水出露標高認為：滲漏高程集中在右岸767.5m以下，滲漏的深度在750m標高附近。

3．2．勘察方案布置

根據上述分析，勘察方案以水文地質測繪、連通試驗和物探方法進行，并以物探成果為指導布置帷幕防滲透先導鉆孔進行。其工作量集中于右岸壩軸線附近布置。其中，物探剖面兩條，采用高密度法勘探，點距5m，勘探深度60m。

3．3．勘探成果及滲漏特點

a、連通試驗成果表明：T3號漏斗與3#泉有直接水力聯系，滲透流速為47m/h。b、物探成果表明，右岸沿壩軸線330m以內，存在三個異常帶，其中I號異常帶位于①號隔水層的頂界面上，深度12～20m；Ⅱ號異常帶位于①號隔水層的底界面上，深度15～25m；Ⅲ號異常位于①號隔水層與二號隔水層之間的灰巖中，深度25m。三個異常帶走向基本與巖層走向方向一致，其中I號及Ⅲ號異常小而集中，電阻率比降大。Ⅱ號異常帶，電阻率比降較小，范圍稍寬。c、先導鉆孔地下水位觀測表明：①層頂板水位較高，①～②層間地下水位降低，呈凹槽，12號先導孔觀測地下水位751.65m與施工期庫水位751.40m幾乎一致。至②層頂板時水位升至最高，超過了正常水位，②③④層間水位變為下降，④⑤⑥層間水位也為低槽區，但高于河水位3.5m。d、先導孔壓水試驗成果表明：透水率大于50Lu的鉆孔X10～X12與物探成果的II號滲漏異常帶一致，小于5Lu的弱透水層的頂板高層一般為750m，II號異常區為739.8～746.70m。

綜上所述，右岸滲透特點表現為，以順層的裂隙巖溶、管道集中滲漏為主，最大滲流通道水位與河水位標高幾乎一致，漏流方向與河流方向平行，滲漏的深度與河床侵蝕深度基本一致。其中①～②層間為主要滲漏區，②～③、③～④層間為一般滲漏區，④～⑤、⑤～⑥為次要滲漏區。

4．防滲處理優化設計

隨著對地質體認識程度的深入，防滲處理設計從方案設計的提出到施工圖設計經歷了三個階段。從帷幕灌漿結合溶洞處理的方法，優化為重點處理，分期實施，通過先導孔試驗資料進一步分析，最終確定了防滲處理設計的原則：即重點處理主要滲漏部位，選擇性一般滲漏部位，對次要滲漏區不作處理。重點處理區采用雙排孔，一般區采用單排孔，帷幕下限深度深入河床高程以下5～10m，防滲標準為5.0Lu，優化后帷幕線長度為150m

5．實施效果比較

實施效果可通過灌漿成果、壓水試驗檢查、進出口漏水點觀測、試蓄水檢驗等進行綜合評定。

（1）從灌漿成果看，灌漿施工基本上采用常規工藝，耗灰量最大的部位就是主要滲漏區，且隨灌漿次序的增進單位耗灰量是降低的，符合灌漿的一般規律。

（2）從檢查孔壓水試驗成果看，檢查孔全部合格，均滿足設計和規范要求。

（3）從出口泉點觀測，施工期間有明顯的渾濁水現象，帷幕形成后泉水消失，，T3洞口開始冒水，地下水反向補給庫內，這是二十多年來沒有的現象，說明右岸的主要漏水通道已被堵住。

6．結束語

對客觀事物的處理是否經濟合理，取決于對客觀事物的認識程度。本文針對某水庫的巖溶滲漏問題，認真分析研究了該巖溶滲漏的特點，提出了經濟合理的勘察方法和處理設計方案，成功地對該水庫進行處理，達到了預期目的。

參考文獻：

孫釗，大壩基巖灌漿，中國水利水電出版社，2004。

張景秀，壩基防滲與灌漿技術（第二版），中國水利水電出版社，2002。

水利電力部水利水電規劃設計院主編，水利水電工程地質手冊，水利電力出版社，1985。】

注：文章內所有公式及圖表請用PDF形式查看。