汾河一壩魚嘴滲漏分析及工程措施簡述

張曉葦

（山西省汾河中下游水務管理局，山西 太原 030002）

1 工程概況

汾河一壩魚嘴座落在汾河出蘭村山口，樞紐工程包括堆石魚嘴溢流壩、東沖砂閘、西沖砂閘、中閥、東進水閘、西進水閘以及東西兩岸的二級臺地（臺地略高于魚嘴溢流壩，正常運行時水位不高于臺地）。工程擔負著太原、晉中、呂梁三市的工業及城市公益事業用水，以及汾河灌溉管理局10萬hm2的農業灌溉用水的輸水任務。同時一壩魚嘴是明朝天啟年間形成的攔河建筑物，保護水利歷史文物也是一項重要任務。

由于多年的運行和對魚嘴溢流壩維護不力，造成魚嘴溢流壩輸水運行時出現了比較嚴重的滲漏現象，如部分堰段出現管涌，部分壩段出現的流土現象，這些問題隨時都將造成魚嘴溢流壩坍塌的危險。

2 一壩魚嘴工程地質概況

汾河出蘭村山口，河道由150 m拓寬到300～500 m，縱坡變緩，大量較粗的泥砂淤積在該河段，砂礫層特別厚。發育地層有第四系全新統晚期洪沖積低液限粉土、卵石混合土，樞紐工程由建于不同年代的魚嘴溢流壩、東沖砂閘、西沖砂閘、中閥、東進水閘、西進水閘組成，既無設計資料也無統一的設計標準。

3 魚嘴溢流壩滲漏原因分析

3.1 魚嘴溢流壩的構成

由于魚嘴溢流壩構筑年代久遠，無資料可查，按照現有的表面輪廓尺寸和查勘結果，其地質狀況大致如圖1所示，壩頂為多年維修時進行的砂漿抹面，厚約10 cm，寬約5 m；壩身主體為堆石體砂礫細土填縫，直接座落在砂礫層上，底寬10 m；上游坡面為至河床面的混凝土護面，近似直墻，厚約20 cm，高2 m；下游坡面斜坡高4 m，為干砌石構縫。

3.2 滲漏分析

堆石壩不采取防滲漏措施，本身即為過水溢流壩，由于以前水量充沛，引水時上下游水位差不大，抬高水位即可引水利用。隨著汾河水量的日益減少，防滲節水成為一大問題，從現狀看，表面的混凝土防護及下游的砂漿構縫都起到了一定作用，但隨著運行時間的延長，堆石體中的砂礫及粉細土隨著滲漏從細到粗依次被水帶走，部分壩段即形成管狀通道而滲漏量加大，下游河床即可出現明流，有時伴有流土現象。隨著時間的推移，壩體管涌越來越多，流土現象越來越嚴重，壩體隨時都有坍塌危險，將嚴重影響這一地區的工農業及城市公益用水，并將導致魚嘴溢流壩毀壞。

4 工程措施

4.1 溢流壩體防滲工程措施

圖1 壩體結構圖

由于壩體為堆石壩，壩基為砂礫石，要想防止壩體滲漏，需要對整個壩體采取防滲措施，根據壩體高度建設了壩前鋼筋混凝土整體墻：如圖2所示，采用300號抗滲混凝土，墻厚35 cm、高3.5 m，基礎厚0.5 m、寬1 m，用12螺紋鋼與原壩面防護混凝土連接，壩體和混凝土間用土工布防滲，土工布從2 m處沿混凝土鋪設到基礎下，延伸至河床中，與河床土工布連接，從而整體預防壩體滲漏，保證壩體安全。

圖2 溢流壩體防滲結構圖

4.2 河床防滲工程措施

由于河床的砂礫石和溢流壩體的砂礫石為聯通的滲透體，要解決溢流壩的滲漏問題，河床砂礫的滲漏問題必須解決。要防止壩基滲漏和保護壩體安全，一是徹底解決滲漏問題，即在壩前河床采取防滲帷幕的方法，但這種方法投資太大，防滲深度不好掌握；二是采取整體河床防滲，延長滲徑的方法，至壩基下浸潤線降到盡可能低，使壩基處不出現滲漏，以保護壩基安全，這種辦法經濟實用。實際工程中采取了第二種方法，即壩前鋪設土工布，在壩前與鋼筋混凝土下延伸出的土工布相連接，河床中向前延伸50 m，至壩前50 m處土工布上鋪裝50～100 cm的黏土，50 m往前再向上游鋪設150 m黏土，厚100 cm。整體黏土上覆蓋砂礫料恢復到原河床高度。

4.3 兩岸防滲措施

溢流壩正常運行時水位不超過兩岸的二級臺地，因此截斷二級臺地與河床的滲漏通道即可防滲。將壩前的土工布延伸至二級臺地，鋪至運行水位以上，即和壩體同高，土工布上采用漿砌石護坡，如圖3示。溢流壩前至延伸50 m處的兩岸采用100 cm厚黏土斜鋪至水位以上，用黏土覆蓋砂礫料，如圖4示。

4.4 上游防滲河床與不防滲河床的連接

為防止上游來水對防滲河床的黏土沖刷，在防滲河床和不防滲河床交接處，做一道深2 m厚1 m的漿砌石墻，與上游河床齊平，并鋪設土工布向下游河床延伸10 m，垂直位置在100 cm的黏土層下，墻上游將土工布隨墻豎起，高度與墻齊平，如圖5所示。

圖3 防滲示意圖

圖4 防滲示意圖

圖5 防滲示意圖

5 防滲效果

汾河一壩魚嘴防滲工程于2007年10月完工，隨即投入使用。防滲前溢流壩輸水運行時，河水剛到魚嘴溢流壩前，壩后即有滲漏水明流和流土出現。防滲后，工程正常運行時，溢流壩后未發現滲漏的水流，避免了管涌和流土現象發生，有效保護了魚嘴溢流壩的安全。