水平鋪蓋與豎直懸掛帷幕相結(jié)合在解決巖溶壩基水庫(kù)滲透穩(wěn)定問(wèn)題中的應(yīng)用

張大雷 趙曉輝

（1. 煙臺(tái)市南水北調(diào)工程建設(shè)管理局 山東煙臺(tái) 264001 2. 煙臺(tái)國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作集團(tuán)有限公司 山東煙臺(tái) 264003）

水平鋪蓋與豎直懸掛帷幕相結(jié)合在解決巖溶壩基水庫(kù)滲透穩(wěn)定問(wèn)題中的應(yīng)用

張大雷1趙曉輝2

（1. 煙臺(tái)市南水北調(diào)工程建設(shè)管理局 山東煙臺(tái) 264001 2. 煙臺(tái)國(guó)際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作集團(tuán)有限公司 山東煙臺(tái) 264003）

為解決巖溶地質(zhì)條件下大壩壩基滲透穩(wěn)定問(wèn)題，經(jīng)反復(fù)論證，筆者采用了水平鋪蓋與豎直懸掛帷幕相結(jié)合的方法對(duì)滲漏壩基處理。經(jīng)工程實(shí)例驗(yàn)證，取得了較好的效果。

巖溶壩基 滲透穩(wěn)定 水平鋪蓋 懸掛帷幕

1 引言

巖溶壩基工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，往往因巖溶發(fā)育范圍廣、深度深而致使通常采用的防滲墻、帷幕灌漿等壩基防滲處理方式無(wú)法很好使用。在山東省煙臺(tái)市門樓大（2）型水庫(kù)幸福渠副壩除險(xiǎn)加固中，針對(duì)壩基巖溶發(fā)育特點(diǎn)，經(jīng)反復(fù)論證，最終選取了水平鋪蓋與豎直懸掛帷幕相結(jié)合的方法對(duì)滲漏壩基處理，取得了良好的效果。

2 工程概況

2.1樞紐情況

門樓水庫(kù)位于山東省煙臺(tái)市福山區(qū)門樓鎮(zhèn)西南2km處、大沽夾河西支流內(nèi)夾河（又名清洋河）下游，控制流域面積1079km2，工程加固后總庫(kù)容2.44億m3，是一座兼有防洪、城市供水、灌溉等綜合利用功能的多年調(diào)節(jié)大（2）型水庫(kù)。門樓水庫(kù)樞紐工程包括主壩、閘北副壩、東副壩、幸福渠副壩、溢洪道、放水洞等工程。

2.2幸福渠副壩情況

幸福渠副壩為斜墻壩，壩頂高程35.71m，最大壩高19.2m，壩頂寬6.0m，壩頂長(zhǎng)150.0m。壩體斜墻厚2～12m不等，頂高程32.96～33.75m。上游壩坡坡比為1：3.0～1：3.25；下游壩坡坡比為1：2.25。

在運(yùn)行過(guò)程中幸福渠副壩多次出現(xiàn)壩腳漏水、壩前庫(kù)底塌陷險(xiǎn)情。1960年7月26日，右岸上游坡沉陷，水中出現(xiàn)一漏洞，直徑約4.0～5.0m；1990年9月24日，壩腳處發(fā)生漏水，樁號(hào)0+496.4處距大壩上游壩肩68m處出現(xiàn)大、小漏水溶洞6處；2000年8月12日，樁號(hào)0+526.8上游距壩肩65m處有4處滲水旋渦，直徑均30cm左右。每次險(xiǎn)情發(fā)生后均采取了應(yīng)急措施，但一直未從根本上解決問(wèn)題。

3 幸福渠副壩壩基水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件

經(jīng)勘察，幸福渠副壩壩基巖溶發(fā)育主要受地形、巖性和地質(zhì)構(gòu)造控制，主要有以下基本規(guī)律：

（1）巖溶發(fā)育受構(gòu)造控制

巖溶形態(tài)以溶隙、溶溝和溶孔、溶洞為主，溶隙寬0～2cm，溶溝寬20～40cm，溶洞洞徑一

般10～20cm，部分達(dá)60cm，受高角度NWW和NNE裂隙影響，溶隙溶洞均呈扁豆?fàn)罨蚬軤睿蟛糠謳r溶裂隙和溶洞沿NWW和NNE方向延伸發(fā)育。

（2）巖溶沿大理巖與片巖接觸帶發(fā)育

幸福渠副壩大理巖與片巖呈帶狀垂直壩軸線分布，巖溶在兩種巖性接觸帶處較發(fā)育。在地面可見(jiàn)大理巖與片巖接觸帶形成順層串珠狀巖溶裂隙和透鏡體狀溶洞，溶隙寬5～15cm。據(jù)鉆孔揭露，大理巖在接觸帶溶蝕明顯，溶隙寬2～5cm，大部分為2～3cm的溶洞。

（3）巖溶發(fā)育不均一

從壓水試驗(yàn)成果可以看出，透水率變化很大，為5～2260Lu，勘探深度70m未見(jiàn)相對(duì)隔水層。厚層粗粒大理巖形成20～60cm的溶洞延伸長(zhǎng)度可達(dá)6m，靠近斷裂巖溶較發(fā)育。

（4）巖溶發(fā)育與下游地下水排泄基準(zhǔn)面相適應(yīng)

幸福渠副壩下游岸邊有多處泉群長(zhǎng)期滲漏，泉群出露高程受下游河床基準(zhǔn)面制約，高程13～15m。從壓水試驗(yàn)資料看，在高程13～15m以上地下水主要為垂直運(yùn)動(dòng)，鉆孔水位隨孔深增加而降低，高程11m以下地下水位基本穩(wěn)定，表明在高程13～15m以下地下水以水平運(yùn)動(dòng)為主，且有巖溶滲漏的集中帶。從鉆探資料上看，巖溶主要發(fā)育在-34m以上，該段高程13～15m以上為地下水位變動(dòng)帶。地下水以垂直運(yùn)動(dòng)為主，巖溶主要是垂直地面的管狀溶洞，巖溶多被含碎石紅色粘土充填，鉆探揭露充填物不密實(shí)，結(jié)構(gòu)松散，在高水頭壓力作用下易被擊穿，形成滲漏通道。而高程11.00m以下巖溶發(fā)育，充填物較少，地下水水平運(yùn)動(dòng)暢通。幸福渠副壩地質(zhì)縱斷面見(jiàn)圖1。

圖1 幸福渠副壩地質(zhì)縱斷面圖

4 壓水試驗(yàn)成果

壩段ZK21、ZK22、ZK23、ZK25孔壓水試驗(yàn)資料見(jiàn)表1。

由表1可看出：ZK21孔高程-5.0m以上透水率較大，-5.0m左右?guī)r層透水率相對(duì)較小，可作為相對(duì)不透水層；K22孔高程-5.0m以上巖層透水率相對(duì)較小，高程-5.0m以下巖層透水率有增大的趨勢(shì)；ZK23孔巖層透水率均較大；ZK25孔高程0.18m以下為片巖，弱透水。

5 工程加固方案

從幸福渠副壩地質(zhì)勘察資料可以看出，巖溶發(fā)育深度大、范圍廣，若采取防滲墻等措施截滲至不透水層，不現(xiàn)實(shí)也不經(jīng)濟(jì)；從壓水試驗(yàn)資料可以看出，高程-5.0m左右?guī)r層透水率相對(duì)較小，

可作為帷幕灌漿相對(duì)不透水層。在工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)反復(fù)討論計(jì)算，確定采取水平鋼筋混凝土鋪蓋和豎向防滲懸掛帷幕灌漿相結(jié)合的加固方案。

工程加固方案為：在幸福渠副壩粘土斜墻前端鋪設(shè)鋼筋混凝土鋪蓋，考慮到從壩腳到入河口僅有60m，且河道較窄，故確定垂直于壩軸線方向長(zhǎng)度為60m，順壩軸線方向?qū)⒑拥卒仢M。為避免繞滲，兩岸順岸坡鋪設(shè)至31.0m高程（高于興利水位0.32m），考慮到上部水頭較小，確定頂部31.0m高程處鋪蓋長(zhǎng)度為15.0m，與壩腳處鋪蓋呈漸變方式銜接。沿副壩上游壩腳布設(shè)帷幕灌漿孔，為加強(qiáng)帷幕灌漿與粘土斜墻和壩基基巖的連接，在副壩粘土斜墻末端設(shè)鋼筋混凝土鋪蓋，帷幕灌漿孔布設(shè)在防滲鋪蓋鋼筋混凝土齒槽的下面，設(shè)兩排孔，呈梅花型布置，排距為2m，孔距為3m，灌漿孔底部高程為-5.0m。設(shè)計(jì)方案見(jiàn)圖2、圖3。

6 工程加固效果

取興利水位工況為代表，工程加固前滲透場(chǎng)形態(tài)分布見(jiàn)圖4。

工程加固后滲透場(chǎng)分布見(jiàn)圖5。

興利水位工況下，工程加固前后關(guān)鍵部位滲透要素見(jiàn)表2。

表1 ZK21、ZK22、ZK23、ZK25孔壓水試驗(yàn)結(jié)果表

圖2 加固方案平面圖

圖3 加固方案斷面圖

圖4 工程加固前滲透場(chǎng)形態(tài)分布圖

圖5 工程加固后滲透場(chǎng)分布圖

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.019

TV223

B

1672-2469(2014)07-0061-04

張大雷（1972年—），男，高級(jí)工程師。