貴州省水城縣溝座水庫庫區(qū)滲漏處理設計

張關(guān)會

（貴州中水建設管理股份有限公司,貴州 貴陽 550002）

1 工程概況

溝座水庫工程位于貴州省六盤水市水城縣果布嘎鄉(xiāng),距水城縣城約58.0 km,溝座水庫所在河流阿家開溝屬珠江流域西江水系北盤江的三級支流,壩址以上集水面積4.28 km2,水庫正常蓄水位為1681.50 m,總庫容為105萬m3,工程規(guī)模為小（1）型,工程等別為IV等。

溝座水庫工程樞紐布置由碾壓混凝土重力壩、壩頂溢洪道、取水管及沖砂底孔組成。最大壩高46.0m,壩頂溢洪道,溢流凈寬22.0 m；壩內(nèi)取水管與沖沙兼放空底孔上下重疊布置,進口設置事故檢修平板閘門,出口設置弧形工作閘門。取水口位于沖沙底孔上部,進口設置固定式攔污柵,攔污柵后設置檢修閘門,出口設置工作閘閥。

溝座水庫工程于2015年11月開工建設,2017 年9 月水庫進入試蓄水階段,在蓄水過程水位至1662.0 m高程后不再繼續(xù)上升,水庫蓄水異常,隨即對水庫蓄水過程水位變化、大壩上下游河道的水量進行觀測,并對庫盆進行勘察,根據(jù)水庫蓄水及上下游河段來水觀測成果以及庫區(qū)物探、勘探成果分析,查明溝座水庫右岸支溝在1662 m高程以上的庫盆為可疑滲漏帶,滲漏原因為庫盆隔水層（P2β）玄武巖與下伏（P2m）灰?guī)r的不整合接觸導致,在庫腰一帶（P2β）玄武巖局部變薄甚至缺失,順河向地質(zhì)剖面見圖1,庫水通過覆蓋層或破碎基巖向漏斗底部（P2m）灰?guī)r分散下滲。

圖1 順河向地質(zhì)剖面

2 防滲處理設計

2.1 防滲方案確定

因庫水通過深厚覆蓋層與下伏（P2m）灰?guī)r發(fā)生聯(lián)系,而（P2m）灰?guī)r中地下水埋深較大,其最終排泄基準面為古牛河,高程1000 m～1100 m,遠低于庫盆高程,滲漏區(qū)域鉆孔揭露其下伏（P2β）玄武巖完整性差,多個鉆孔存在鉆進過程中水位驟降現(xiàn)象,要依托下伏（P2β）玄武巖進行垂直帷幕搭接時灌漿處理難度大,經(jīng)綜合分析采用以水平防滲為主+上下游采用垂直防滲的方案,防滲處理的范圍為右岸主溝1662 m～1683.12 m校核洪水位,對右岸支溝1662 m河床高程以上至庫尾基巖出露處和兩岸坡1683.12 m高程以下采用水平防滲,在右岸支溝1662 m處及庫尾處設置垂直防滲帷幕與水平防滲形成封閉的防滲體系,處理方案見圖2。

圖2 防滲處理方案示意圖

防滲區(qū)域面積約為70000 m3,最大擋水水頭在21.12 m,常用的水平防滲方式一般有防水毯、防滲膜、防水鋼筋混凝土等,本工程防滲面積較大,采用混凝土結(jié)構(gòu)防滲,造價較高,加之混凝土對地形適宜性差,因此不選混凝土結(jié)構(gòu)防滲；防水毯與復合土工膜性態(tài)及原理基本一致,相比較而言,防水毯防滲效果相對較好,對塌陷型地基自愈能力較好,但造價比土工布高的多,因此本工程水平防滲采用復合土工膜防滲。

2.2 防滲方案設計

（1）土工膜的選取與搭接方式

結(jié)合防滲區(qū)域的地形地質(zhì)條件,水平防滲最終決定選取埋壓式土工膜,防滲復合土工膜選用聚乙稀（PE）復合土工膜（兩布一膜）,膜厚1 mm,質(zhì)量為962 g/m2。防滲區(qū)域庫底及岸坡全部敷設,以水庫校核洪水位1683.12 m作為岸坡土工膜鋪設的控制高程,土工膜與庫岸連接頂部鏈接處采用C15 混凝土壓頂?shù)姆绞?土工膜與壓頂鏈接的方式采用嵌入的形式。

（2）土工膜布置

防滲區(qū)域河床中部寬緩,上下相對較窄,岸坡地形總體左緩右陡,起伏較大,總體覆蓋層較深,局部陡坡岸基巖裸露,針對岸坡不同地形采用不用的處理方式。

①左岸土工膜布置

左岸樁號0+000.00～0+060.00,岸坡較為陡峭,地形坡度在1∶1.5～1∶1.8 的之間,基巖出露,為保證土工膜與岸坡的連接平順,對該段岸坡修坡平整處理,坡比按照緩于1∶2控制,修坡完成后先鋪設一層無紡土工布作為支撐層,在土工布上敷設復合土工膜,土工膜上部采用漿砌C15砼預制塊作為保護層和壓實蓋重,頂部采用C15砼壓頂。

左岸樁號0+060～0+325.00,該段岸坡較為平緩,坡度在1∶3～1∶8之間,該段的處理岸坡的表層耕織土進行清除,修坡整坪夯實岸坡（岸坡坡比不得大于1∶3）后,再鋪設復合土工膜,土工膜上層采用50cm素土作保護層,同時起到壓實蓋重的作用,頂部采用C15砼壓頂,對于與前一段岸坡較陡峭的岸坡采用C20的砼齒墻進行搭接。

左岸樁號0+325～0+425.00,該段岸坡較為陡峭,且接近庫尾,庫盆變得狹窄；針對該種情況,具體方案為對該段岸坡的表層耕織土進行清除,修坡整坪夯實岸坡（岸坡比列不得大于1∶2）后,先鋪設一層無紡土工布,再采用復合土工膜鋪設,土工膜上部采用漿砌C15 砼預制塊作為保護層和壓實蓋重,頂部采用C15 砼預制塊壓實蓋重,對于與前一段岸坡較為平緩的岸坡采用C20 的砼齒墻進行搭接。

②右岸土工膜布置

右岸0+000.00～0+165.00段,該段岸坡整體屬于相對平緩地帶,具體方案為對該段岸坡的表層耕織土進行清除,然后按照不得大于1∶2 坡比修坡,修坡完成后先鋪設一層無紡土工布,再采用復合土工膜鋪設,土工膜上部采用漿砌C15砼預制塊作為保護層和壓實蓋重,頂部采用C15 砼預制塊壓實蓋重,頂部采用C15 砼壓頂。

右岸0+165.00～0+265.00段,該段岸坡較陡,局部筆直,結(jié)合該段地形較陡的特點,對該段采用土石回填夯實后再鋪設復合土工膜,具體方案為對該段岸進行土石碾壓回填（該段支持層應碾壓均勻密實,土質(zhì)基底的干密度不得小于1.4 t/m3,均勻誤差不得超過10%,基底陰、陽角修圓半徑應不小于50 cm）,碾壓夯實岸坡度至1∶2 后,在其岸坡先鋪設一層無紡土工布,再采用復合土工膜鋪設,土工膜上部采用漿砌C15砼預制塊作為保護層和壓實蓋重,頂部采用C15 砼預制塊壓實蓋重,頂部采用C15 砼壓頂,對于與前一段相對于較為平緩的岸坡采用C20 的砼齒墻進行搭接。

右岸0+265.00～0+425.00 段,該段岸坡整體屬于相對平緩地帶,具體方案為對該段岸坡的表層耕織土進行清除,修坡整坪夯實岸坡,修坡坡比不得陡于1∶2,先鋪設一層無紡土工布,再采用復合土工膜鋪設,土工膜上部采用漿砌C15砼預制塊作為保護層和壓實蓋重,頂部采用C15砼預制塊壓實蓋重,頂部采用C15 砼壓頂,對于前一段相對于較為陡峭的岸坡采用C20 砼齒墻進行搭接。

③庫盆土工膜布置

對整個庫盆區(qū)域,結(jié)合溝座水庫棄渣場的堆放情況和整個庫區(qū)周邊的綜合情況來看,對按照挖填平衡的原則整個庫盆區(qū)域進行整形,充分利用兩庫岸和岸坡的開挖土方進行回填,減少土石方的外運,回填地段要求夯實處理,整形完成后再鋪設復合土工膜,土工膜采用50 cm細土作為土工膜的保護層。土工膜在岸坡與庫底搭接處采用60 cm×60 cm現(xiàn)澆C15 混凝土進行搭接。

④對于樁號0+000.00 處,該斷面為復合土工膜與庫區(qū)滲漏區(qū)域連接處,在該斷面設置灌漿平臺對該處進行帷幕鉆孔灌漿處理后,在其上設置齒墻與復合土工膜鏈接,使整個右支溝形成一道封閉的防滲體。

岸坡0+000.00～0+060.00 段,岸坡較為陡峭,且?guī)炫璧撞烤嘈：撕樗缓０屋^高,在1673.12 m高程處設置防滑齒槽,增加岸坡穩(wěn)定性。

（3）土工膜的排水、排氣設計

對整個滲漏庫區(qū),在支持層與土工膜防滲層之間設置反濾排水層,排水采取排水盲溝的形式,排水盲溝尺寸為50 cm×50 cm,排水盲溝內(nèi)部采用砂卵石填充,內(nèi)設dn90 pvc排氣花管,排氣管伸出壓頂邊墻頂部,頂部略高于壩頂高程（1683.80 m）,高于壓頂邊墻頂部的排氣管采用C15砼進行外包,尺寸為40 cm×40 cm×80 cm。

（4）左岸沖溝與水庫的連接設計

庫腰左岸發(fā)育有一沖溝,為防止沖溝流水及汛期沖刷岸坡土工膜,沖溝來水通過設置引渠引入庫內(nèi),引渠尺寸寬1.6 m,高1.0 m,縱向坡度1∶5,引渠底板設置為臺階狀。

（5）庫尾的防沖設計

庫尾地形呈“喇叭狀”,下游寬,上游窄,基巖出露,末端發(fā)育一跌坎,跌坎底高程1680.0 m,跌坎頂高程1682.50 m,為防止庫尾來水對土工膜的造成沖刷和尾水進入土工膜下部對土工膜造成頂托,使水流平穩(wěn)進入水庫,設計上利用庫尾跌坎與灌漿平臺的布置形成8.0 m×8.0 m×1.0 m（長×寬×高）消力池。灌漿平臺作為消力池尾坎,同時也是整個庫盆防滲的上游邊界,連接下游防滲土工膜。為C20 的矩形結(jié)構(gòu),頂寬1.5 m,高1.5 m,深入基巖0.5 m。

3 結(jié)論

溝座水庫庫區(qū)滲漏工程區(qū)地形地質(zhì)情況較為復雜,土工膜敷設面積大、擋水水頭高,經(jīng)處理后工程于2019 年正式蓄水,蓄水效果較好。溝座水庫庫區(qū)達到了防滲處理的目的,也為類似的工程提供一定經(jīng)驗借鑒。