南沖水庫除險加固勘察與病害防治建議

譚松娥 楊道合

(1.中南建筑設計院股份有限公司，湖北 武漢 430071; 2.武漢市建設工程安全監督站，湖北 武漢 430012)

湖南省雙峰縣南沖水庫位于新澤河上游，于1966年7月動工興建，歷時3年完成大壩填筑，并于1977年春完成全部工程施工。水庫工程樞紐由大壩、溢洪道、隧洞、低涵及壩后電站等建筑物組成。水庫大壩為粘土心墻土壩，最大壩高45 m，壩頂軸線長260 m，壩頂寬5 m，壩底最大寬267.8 m；溢洪道位于大壩左岸，全長345 m，為側槽式漿砌石結構；灌溉發電隧洞位于大壩右側山體中，為鋼筋混凝土結構，全長426 m，內徑1.6 m，壁厚0.35 m。水庫正常庫容為1 277萬m3，實際灌溉面積10.34萬畝，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、發電、供水的中型水利工程，防洪保安任務艱巨[1，2]。為確保南沖水庫持續良好運行，有必要通過進一步勘察，查明和分析大壩及工程區地質體的病害分布情況、類型及成因，評價其危害程度，并提出相關處理措施和監測方案。

1 大壩及附屬建筑物病害勘察與防治

1.1 壩基

壩基地層主要為泥盆系中統跳馬澗組(D2t)紫紅色粉砂巖夾砂質頁巖、棋梓橋組(D2q)深灰色灰巖、白云質灰巖。本次鉆孔壓水試驗表明，大壩壩基河床段巖體淺層透水率q=7.1 Lu～14.6 Lu，屬中等透水巖體，大壩中部段壩基存在淺層裂隙型滲漏，進入深部巖體透水率迅速減小。2002年除險加固時已對壩基進行了帷幕灌漿處理，壩基滲漏已得到極大改善。但未處理的壩基河床段淺部基巖0 m～10 m內巖體透水率在9.1 Lu～14.3 Lu，為了保證壩基帷幕的完整性，建議對未處理的壩基段進行帷幕灌漿處理。

1.2 壩體

南沖水庫大壩填筑分三期完成，跨度達3年。在各施工時段，難免存在結合不良情況，且對心墻斷面控制不嚴，使得心墻現狀時寬時窄，心墻結構較為復雜。

從1978年開始發現大壩壩身滲漏較嚴重，針對壩身滲漏問題，曾進行過部分壩身段的黃泥劈裂灌漿，但效果不明顯。2002年采用懸掛式防滲體、對接搭接高壓擺噴形式對壩身進行防滲處理后，原從大壩下游到濾體頂部平臺滲出的壩身漏水均已消失。2002年至今，經過高水位蓄水運行之后，近年來觀察發現大壩壩身滲漏狀況雖有了較大程度改善，但壩體下游壩面局部滲水現象并未完全消失。

根據勘探和室內測試結果可知，大壩心墻區和壩殼區的填筑土料質量均較好，但心墻區的注水試驗表明心墻區填筑土料具有中等透水性，抗滲性能差，不能滿足粘土心墻土壩防滲質量要求。同時，受施工期經濟、技術條件的制約和多期不連續施工的影響，大壩壩體存在施工接合面，且2002年對大壩壩身滲漏處理采用的高壓噴射灌漿只進行至178 m高程(壩頂以下22 m位置)，以下至壩底157 m高程的壩身段未進行任何形式的防滲處理。

因此，為了保證壩體防滲體的完整性和壩基防滲體的銜接，徹底解決壩身施工接合面，建議沿原防滲中心線對178 m高程以下壩體部分進行高壓噴射灌漿處理。為了更好的與原防滲體搭接，在高噴灌漿孔封孔前對原防滲體孔段進行補強灌漿處理[3-5]。

1.3 其他附屬建筑物

側槽式溢洪道位于大壩左岸山坡上，地基為強風化砂巖夾頁巖，但巖石淺部風化破碎嚴重，巖體完整性較差，具有中等透水性。下游消力池地基主要為第四系松散堆積的含碎石粘土，抗沖刷能力較差，存在抗沖刷穩定問題。

隧洞全線均處于全風化～強風化巖體中。根據施工地質資料，圍巖風化破碎，小斷層與軟弱結構面分布較多，巖體不完整，開挖后毛洞成形較差。由于圍巖巖石風化破碎嚴重，巖體完整性較差，巖體結構面之間和襯砌與圍巖之間空隙形成滲漏通道，在地下水與庫水的長期滲透、淘蝕作用下，滲漏量逐年增大，本次洞內勘察發現襯砌接頭伸縮縫中出現較嚴重的漏水現象。建議對輸水隧洞設計回填灌漿和進出口段固結灌漿。

2 古滑坡勘察及防治

2.1 古滑坡概況

南沖水庫工程樞紐區域內存在滑坡，A區位于溢洪道進口段左側墻附近，B區位于溢洪道上游民房后。A區滑坡是發育于泥盆系中統跳馬澗組砂巖、頁巖中的強風化巖質滑坡，以受斷裂構造和風化破碎的碎塊石加上覆第四系松散土體組成滑體，以巖層層面、泥化的頁巖夾層及斷層破碎帶組成的潛在滑動面，以較完整的弱風化石英砂巖為滑床的老滑坡，原滑動剪出帶位于庫水位以下岸坡，在后期溢洪道開挖施工切腳，引發老滑坡繼續發展的牽引式蠕滑變形。B區滑坡是發育于泥盆系中統跳馬澗組砂巖、頁巖地層中的土質滑坡，以來源于上述地層的粘土夾碎塊石土組成滑體，以土與基巖界面為滑帶，以砂巖為滑床的土質滑坡。目前，A區滑坡體目前正處于蠕滑變形階段，B區滑坡正處于緩慢滑動狀態。

2.2 滑坡形成機制

1)層間構造泥化夾層構成了潛在滑移面。軟硬相間地層在構造作用下，普遍沿軟巖夾層發育有泥化夾層，這類泥化層在飽和狀態下抗剪強度很低，構成了潛在滑移面。同時A區滑坡為巖質順向坡，巖體沿層間頁巖軟弱泥化夾層易產生向河床方向蠕變性滑移。2)河谷下切構成了岸坡臨空條件。由于庫內河谷深切，形成較陡的基巖岸坡(相對高差大于150 m)，對順向邊坡構成有利的切割臨空條件。坡體內平行河流方向的陡傾構造裂面和坡體中原有節理的拉裂張開后，地表水沿拉裂縫大量滲入軟化滑帶，最終引起滑坡。3)斷層構成滑坡中后部切割分離面。滑坡體中發育有3條斷層，其中陡傾角的F3斷層橫貫滑坡后部，傾角稍緩的F1斷層破碎帶構成了滑坡后緣滑裂面。受F1，F3斷層的影響，滑體內巖體破碎、巖體結構的完整性及其力學性能在很大程度上遭破壞，從而為巖層的順層滑移和沿F1層面的滑移提供了促進作用。4)溢洪道的切槽開挖誘發滑坡體的復活。南沖水庫溢洪道左岸邊坡在漫長的蠕滑變形過程中已基本趨于穩定，由于溢洪道的切槽開挖破壞了滑體已初步形成的臨界穩定，誘發了該滑坡體的復活。

2.3 滑坡防治建議

1)滑坡處理的基本原則：以防水排水為主，結合支撐加固；以A區滑坡為主，B區滑坡次之。2)設置排水系統：沿坡頂公路修筑混凝土排水溝；結合坡面護砌，設置縱橫向排水溝，并布置一定數量的排水孔；利用原勘探平硐、并在平硐內向上下游方向分別掘進20 m～30 m的支洞作為坡體內部排水通道。3)加固處理：所有的裂縫必須追索后適當開挖，用土質較好的粘土進行封堵、夯實；適當平整坡面，并進行坡面護砌；對A區滑坡體坡腳溢洪道公路內側設置抗滑樁，樁頂設置聯系梁，上部砌筑漿砌石擋土墻，修復原有破損的噴護體，并設置錨桿；溢洪道內側墻進行翻修或其他加固處理；民房后面山坡予以適當削坡，并砌筑漿砌石擋土墻；排水洞均需進行襯砌。4)布置滑坡體原位變形監測系統。

3 結語

南沖水庫自建成以來，雖然已開展過數次病險勘察和除險加固施工，但受施工期的經濟、技術等條件限制，仍存在下述問題，應盡早開展相應防治工作，從而保證有利地保護國家和人民生命財產安全。

1)大壩壩基、壩肩存在局部滲漏；2)大壩壩體以往除險加固處理時壩身防滲體與壩基防滲體沒有連接，導致壩身22.0 m以下存在滲漏；3)左壩段溢洪道左岸邊坡失穩，屬于一個古滑坡體，且處于活動期；4)隧洞自建成以來沒有維修過，存在漏水現象。