易縣太寧寺水庫左岸滑坡的防滲處理分析

陳相彪 田慧卿

1.保定市水利水電勘測設計院，河北保定 071051；2.保定市江河水利咨詢監理有限公司，河北保定 071051

太寧寺水庫位于河北省保定市易縣西北部太寧寺村南，大清河系北易水上游太寧寺溝上，控制流域面積8.1km2，總庫容102萬m3，是一座以防洪灌溉為主的小 （1） 型水庫。大壩為均質土壩，壩長84m，最大壩高19.36m。水庫興建于1958年，建庫時未進行專門地質勘察工作，致使大壩左壩頭置于滑坡體之中。由于滑坡體組成物為塊石夾土，結構松散，左壩肩長期滲漏將其中細顆粒帶走，留下塊石骨架，形成貫通性的滲漏通道，存在明顯繞滲現象，滲漏量約為1L/s，水質清澈，嚴重危及大壩安全及影響水庫效益。

1 滑坡體分布及巖性特征

1.1 滑坡體基本特征

滑坡體位于壩址區左岸，屬堆積層土質滑坡，發生于坡殘積粘性土夾碎塊石層中，下伏基巖為太古界阜平群漫山組角閃巖[1-3]。滑坡體形成年代不詳，近幾十年來未產生明顯繼發性變形，處于相對穩定狀態。滑坡體范圍為垂直壩軸線200m范圍 （左壩肩上游120m至下游80m范圍） ，最大寬度約80m （如圖1） 。滑坡體壩軸線處最大厚度大于30m，左岸鉆孔TNSZK6，鉆進37.5m未見滑坡體底界。

1.2 巖性及結構特征

滑坡體上部主要成分為塊石夾碎石土，壩軸線附近厚度12.3～16.2m，上下游厚度逐漸變薄。塊石、碎石含量60%～80%，塊石粒徑一般0.1～0.5m，大于1m以上，棱角狀，砂性壤土充填孔隙。坡積碎石土結構松散，穩定性較差。

下部為礫石土，屬底部滑床破碎巖土。巖性為角閃巖破碎風化產物，灰黃-灰綠色，強度低、破碎、呈粗砂狀或碎塊狀，巖芯采取率小于40%，夾多層薄層狀泥化物。

圖1 滑坡體分布平面位置圖

圖2 滑坡體開挖斷面

圖3 壩軸線地質縱斷

2 滑坡體組成物滲透特性

為測定滑坡體堆積物的滲透性，在勘探鉆孔內現場進行了常水頭注水試驗[4]，試驗孔5個，試驗段數共計7段，試驗結果見表1。

表1 鉆孔注水試驗成果統計表

鉆孔注水試驗表明：滑坡體塊石松散體透水率190.2～816.3Lu，折合滲透系數0.039～0.17cm/s，屬強透水層。堆積體底部礫石土透水率52.6Lu，折合滲透系數2.48×10-3cm/s，屬中等透水層。鉆孔底部為角閃巖，強風化狀，屬滑坡體影響帶，節理裂隙十分發育，實測透水率74.8～239.9Lu，折合滲透系數5.17×10-3～2.23×10-2cm/s，屬中等-強透水巖層[5]。通過鉆孔注水試驗，明顯看出滑坡體透水性強，且不均勻。

3 防滲處理方案對比分析

建庫以來左壩肩滑坡體經過了兩次貼坡防滲處理，由于兩次防滲處理深度淺，沒有從根本上解決大壩滲漏問題，現狀大壩下游坡腳排水溝出口常年有明流，約為1L/s，輸水洞出口左邊擋土墻后壩面出現洇濕，經進洞現場勘查，輸水洞洞壁見多處裂縫，縫隙寬度小于2mm，有水滲出，沿裂縫有鈣化現象。為徹底處理左壩肩滑坡體滲漏問題，需對左壩肩和壩體采取加固措施。

防止巖土體產生滲透破壞的工程措施可概括為兩大類：一類是改善巖土體的結構特性，提高其抵抗滲透破壞的能力，使其由可能產生滲透破壞的巖土體，變成為不易產生滲透破壞的巖土體；另一類是采取措施截斷巖土體中的滲透水流或減小巖土體中滲透水流的滲透比將，使其小于允許比降[6]。第一類措施通常只用在巖體中，主要用以處理巖體內斷層破碎帶、軟弱夾層、裂隙充填物產生的滲透破壞，方法主要為水泥灌漿、化學灌漿、局部置換等。第二類措施主要的方法有混凝土防滲墻、水平鋪蓋、帷幕灌漿等。其中，最可靠的方法是防滲墻，能適用于各種復雜地層，目前已成為在透水土層地基、強透水巖體中防滲工程的主要形式。近年來，用土工膜織物作為水平鋪蓋和壩體防滲的也逐漸增多，尤其是一些小型水庫、堤防、渠道等。帷幕灌漿主要用于基巖地區建筑物防滲。復雜基礎條件下的防滲處理應在認真分析工程地質及水文地質資料的情況下，依據處理手段結合工程實際可選用幾種處理方法進行復合式處理[7]。根據滑坡特點和上述工程措施，選用第二類措施中的混凝土防滲墻和復合土工膜鋪蓋方案較為合理，對比分析如下：

3.1 混凝土防滲墻

根據地質情況和施工條件，堆積體采用沖擊鉆配合抓斗成槽，遇孤石或堅硬巖體采用沖擊鉆成槽，泥漿固壁，直升導管法澆筑混凝土成墻。靠近輸水洞周圍采用高壓旋噴灌漿法，采用三管法施工。

將混凝土防滲墻沿壩頂中心線布置，延伸到左壩肩20m，全長104m，防滲墻頂部高程為27.36m，最大處理深度25m。經綜合考慮施工條件、防滲效果以及溶蝕等因素，左壩肩滑坡體及左壩頭38m選取墻厚為0.6m，輸水洞周圍8m內采用高壓旋噴灌漿法，其余58m，選取墻厚0.3m。

圖4 混凝土防滲墻方案示意圖

3.2 上游壩坡復合土工膜方案

復合土工膜鋪設范圍為上游壩坡及左壩肩，左壩肩土工膜防滲與現狀的東山頭防滲混凝土板使用KS膠粘接，粘結方法是先涂刷30%KS膠甲苯打底液或EF膠液，干燥凝固后，用KS膠將土工膜面粘合于混凝土上。

以前在壩體迎水坡面上進行過局部土工膜防滲，但由于防滲面積很小，鋪設深度較淺，不能和本次防滲完整相接，故將其與壩面上的碎石及部分干砌石一并拆除，并對上游壩坡坡腳進行開挖截水槽，截水槽開挖至壩基巖石。截水槽采用復合土工膜防滲，復合土工膜采用兩布一膜，即400g/m2土工布兩層，0.5mm厚PE土工膜一層。復合土工膜與壩肩、壩基連接，在巖石上開挖0.5m×0.5m的槽，采用混凝土填壓。從截水槽至上游壩坡 （高程23.0m） 、壩肩連續鋪筑土工膜成為大壩整體防滲體系。

圖5 復合土工膜方案示意圖

對比分析兩種加固方案，防滲墻下部深入基巖，上部做到壩頂，并且深入左壩肩滑坡體20m，形成完整的壩基壩體防滲結構，有效地保護左壩頭，減小滲透破壞。而且混凝土防滲墻方案施工較簡單，技術也較成熟，能適用于多種不同的地基條件，施工場面比較集中，施工質量可靠，施工速度較快，且施工過程中不需考慮排水；復合土工膜防滲方案，施工容易，防滲效果好，但是和岸坡防滲接頭很難處理，耐久性較差，壩腳截水槽開挖量大，施工排水量大。最終確定選用混凝土防滲墻加固方案。

4 處理效果

經過對左壩肩滑坡體及壩體的防滲處理，效果明顯，經一年多實際運行顯示，本次除險加固工程采取的防滲處理方案合理，加固前左岸山體排水洞出口流量約為1L/s，加固后排水口基本斷流，達到了預想的防滲效果 （圖2、圖3） ，排除了滲透破壞隱患，有效地解決了左壩肩滑坡體滲漏問題。

圖6 加固前排水洞出口

圖7 加固后排水洞出口

5 結論

（1） 由于滑坡體具有范圍大、特殊的組成成分、滲透性強等特點，一般的工程措施很難進行處理，通過采用混凝土防滲墻能夠很好的處理，防滲效果明顯。

（2） 滑坡體形成原因復雜，對水利工程而言主要是強滲透性和對壩體穩定造成的影響。工程設計應抓住主要影響因素，采取有針對性的工程措施進行處理。

（3） 本次處理混凝土防滲體雖沒有深入完整巖體，但已延長繞壩滲流的滲徑，避免了滲水直接由下游壩體和壩肩的結合部出逸，保證了左岸壩坡的滲流安全。

（4） 滑坡體的形成是一個動態過程，應加強監測其對大壩的影響，文中未涉及，應進行進一步研究。

[1] 陳南祥. 工程地質及水文地質 （第三版） [M].中國水利水電出版社，2007.

[2] 楊連生. 水利水電工程地質[M].武漢大學出版社，2004.

[3] 劉長春，殷坤龍，李遠耀. 巴東縣文家滑坡穩定性計算及其敏感性分析[J].水文地質工程地質，2010，37（1） ：113-117.

[4] 中華人民共和國水利行業標準. SL345-2007. 水利水電注水試驗規程[S]. 中國水利水電出版社，2008.

[5] 中華人民共和國國家標準.GB50487-2008. 水利水電工程地質勘察規范[S]. 北京：中國計劃出版社，2009.

[6] 陸兆溱. 工程地質學 （第二版） [M].中國水利水電出版社，2001.

[7] 張天明，蘇紅兵. 滑坡堆積體上壩基防滲處理設計研究 [J].土木工程學報，2005，38（4） ：129-133.