抽水試驗(yàn)在防滲墻防滲效果中的應(yīng)用

康國強(qiáng)，王英豪

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

抽水試驗(yàn)在防滲墻防滲效果中的應(yīng)用

康國強(qiáng)，王英豪

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

通過對(duì)防滲墻竣工前后抽水試驗(yàn)的流量、滲透系數(shù)和水頭差等成果試驗(yàn)對(duì)比分析，得出采用抽水試驗(yàn)方法，防滲效果明顯，故抽水試驗(yàn)可以作為評(píng)價(jià)防滲墻防滲效果的一種有效的檢驗(yàn)方法。

黃壁莊水庫；混凝土防滲墻；抽水試驗(yàn)

1 工程概況

黃壁莊水庫位于海河流域子牙河水系兩大支流之一滹沱河干流上，距河北省會(huì)石家莊約30km，總庫容12．1億m3，加固前防洪標(biāo)準(zhǔn)2000a一遇，是滹沱河中下游重要的控制性的大（I）型水利樞紐工程。副壩是黃壁莊水庫樞紐中防洪地位中最重要，同時(shí)也是存在問題最多、最嚴(yán)重、危險(xiǎn)性最大的一座建筑物。 副壩全長6970．3m，壩頂高程129．2m，最大壩高19．2m，壩頂寬6m，上游壩坡采用干砌石護(hù)坡，下游采用碎石護(hù)坡。壩體為均質(zhì)土壩，其中樁號(hào)0＋320～0＋740為紅土碎石夯實(shí)壩段，填筑高程129m； 樁號(hào)1＋157．3～2＋841為碾壓壩段， 填筑高程121．5m；其余部分均為水中填土壩段。因副壩壩基砂層、卵石層厚度大，滲漏嚴(yán)重，形成極大安全隱患。水庫經(jīng)歷“96．8”洪水險(xiǎn)情后，該庫被列為河北省重大病險(xiǎn)庫之一，并將混凝土垂直防滲墻作為副壩除險(xiǎn)加固的主要方案。

2 地質(zhì)概況

根據(jù)主孔勘探結(jié)果，抽水孔鉆探深度范圍內(nèi)地層主要為元古界滹沱群（Pt）及新生界第四系地層（Q），地層巖性由新到老依次為：

2．1 新生界第四系（Q）

0～21．16m為壤土層，其中0～14．68m人工填土以粉質(zhì)壤土為主；21．16～34．89m為砂與砂壤土互層，其中29．69～30．19m含夾薄層粘土；30．19～33．39m為粗砂含礫，33．39～34．89m為礫砂， 礫砂含量20%～40%，粒徑一般為2～3cm，最大6cm，成分為砂巖、硅質(zhì)灰?guī)r等，呈渾圓狀。該段中夾0．5m厚的灰黃色粉質(zhì)壤土；34．89～41．0m為卵石層，成分為硅質(zhì)灰?guī)r、石英砂巖、花崗片麻巖等。卵石含量60%～70%，粒徑一般為3～5cm，最大25cm，磨圓度較好。

2．2 元古界滹沱群（Pt）

為大理巖，灰白～灰色，等粒變晶結(jié)構(gòu)，條紋狀構(gòu)造，局部有溶蝕及裂隙，下部巖體完整。

觀測(cè)孔與主孔第四系地層巖性基本一致，僅在深度和夾層厚度上略有差別。元古界滹沱群地層巖性為大理巖，局部發(fā)育有溶洞與溶隙，多在基巖頂部1m以內(nèi)，具一定的連通性。特別是在主孔（深度42．06m）和副2#孔（深度41．34～41．84m）溶隙、溶洞較發(fā)育。

抽水試驗(yàn)鉆探深度范圍內(nèi)卵石層為主要地下水含水層，具孔隙微承壓性，富水性強(qiáng)；基巖表面存在溶蝕裂隙水?？紫端突鶐r裂隙水均為低礦化度淡水，化學(xué)類型為重碳酸硫酸鈣型水，對(duì)混凝土無腐蝕作用。

3 抽水試驗(yàn)成果分析及防滲墻防滲效果

本工程選擇在副壩樁號(hào)A5＋217下游壩坡作為抽水試驗(yàn)場地。因該處在防滲墻施工過程中曾發(fā)生嚴(yán)重漏漿現(xiàn)象，主孔布置在樁號(hào)A5＋217下游壩坡，距壩軸線14m。沿滲流方向和垂直方向在主孔下游各布置1條觀測(cè)線，每條觀測(cè)線上設(shè)3個(gè)觀測(cè)孔。試驗(yàn)孔平面布置見圖1。

圖1 抽水試驗(yàn)孔平面布置圖

3．1 第1次抽水試驗(yàn)

抽水試驗(yàn)分3個(gè)落程進(jìn)行。水位波動(dòng)值在2h內(nèi)變幅不大于1cm，且無連續(xù)上升或下降趨勢(shì)時(shí)視為穩(wěn)定，并延續(xù)4～6h時(shí)轉(zhuǎn)向下一落程。抽水試驗(yàn)成果見表1～2。由表1試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得平行滲流方向k值252．55m/d，垂直滲流方向k值113．7m/d，第1次抽水試驗(yàn)建議滲透系數(shù)綜合值為148．48m/d，如表2。

表1 第1次抽水試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表2 第1次抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)計(jì)算匯總表

3．2 第2次抽水試驗(yàn)

第2次抽水試驗(yàn)在第1次抽水試驗(yàn)孔進(jìn)行，試驗(yàn)方法相同。抽水試驗(yàn)成果見表3～4。

表3 第2次抽水試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表4 第2次抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)計(jì)算匯總表

根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算平行滲漏方向k值為68．08m/d，垂直滲漏方向k值為190．46m/d，第2次抽水試驗(yàn)建議滲透系數(shù)綜合值為149．66m/d。

3．3 抽水試驗(yàn)成果評(píng)價(jià)防滲效果分析

主要從第1次、第2次抽水試驗(yàn)出水量、滲透系數(shù)和水頭差3個(gè)參數(shù)的變化，評(píng)價(jià)防滲墻的防滲效果。

（1）由表2、表4觀測(cè)數(shù)據(jù)可知：第2次抽水試驗(yàn)與第1次抽水試驗(yàn)相比出水量明顯偏小。第2次抽水主孔降深2．863m，出水量為21．6m3/h，單位涌水量為7．54m3/h·m；第1次抽水試驗(yàn)降深2．914m，出水量為150．32m3/h，單位涌水量為51．58m3/h·m，降深2．201m時(shí)出水量為119．3m3/h， 單位涌水量為54．20m3/h·m?？梢娊瞪钕嘟鼤r(shí)第2次抽水出水量比第1次抽水出水量小5．6～7倍，說明防滲墻截?cái)嗔松嫌嗡囱a(bǔ)給，縮小了地下水匯流面積，防滲效果明顯。

（2）由表2和表4滲透系數(shù)k平均值可以看出：第2次抽水試驗(yàn)平行滲流方向k值與第1次抽水試驗(yàn)相比明顯偏小，而垂直滲流方向k值明顯偏大。說明由于防滲墻的阻隔，抽水場地水文地質(zhì)條件發(fā)生了較大變化，流場不再是上游水庫為主要補(bǔ)給，而主要由下游和左右兩側(cè)卵石含水層水源補(bǔ)給。

（3）從靜水位分析，第1次抽水試驗(yàn)時(shí)，庫水位高程114m，抽水主孔靜水位111．328m，水頭差2．672m；第2次抽水試驗(yàn)時(shí)庫水位高程111m，抽水主孔水位104．191m，水頭差為6．809m。由此可見當(dāng)庫水位高程相差僅3m時(shí)，防滲墻竣工后上下游水頭差竟增至防滲墻竣工前的2．5倍。防滲墻上下游水頭差的增大也說明防滲墻防滲效果明顯。

綜上所述，混凝土防滲墻建成后，下游地下水滲流狀況和匯流環(huán)境發(fā)生了明顯變化，抽水出水量大大減少，上下游水頭差明顯加大，說明防滲墻防滲效果明顯。

4 結(jié)語

（1）黃壁莊副壩混凝土防滲墻的建成增加了上下游水頭差，改變了下游滲流狀況和匯流環(huán)境，大大減小了下游抽水井的出水量。

（2）第2次抽水試驗(yàn)出水量的大大減少，說明防滲墻有效阻斷了滲漏通道。

（3）通過防滲墻竣工前后兩次抽水試驗(yàn)出水量、滲透系數(shù)和水頭差等成果對(duì)比分析，可以驗(yàn)證防滲墻防滲效果明顯。

［1］SL 320—2005，水利水電鉆孔抽水試驗(yàn)規(guī)程［S］．

［2］地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究隊(duì)．水文地質(zhì)手冊(cè)［K］．北京：地質(zhì)出版社，1977．

［3］王大純．水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)［M］．北京：地質(zhì)出版社，2005．

［4］房佩賢．衛(wèi)中鼎，廖資生，等．專門水文地質(zhì)學(xué)［M］．北京：地質(zhì)出版社，1996．

［5］趙遜，蘇向明，王永亮．黃壁莊水庫副壩混凝土防滲墻防滲效果研究［A］．黃壁莊水庫除險(xiǎn)加固工程技術(shù)文集［C］．北京：中國水利水電出版社，2004．

P641．73

A

1672-9900（2010）05-0060-02

2010－07－15

康國強(qiáng)（1977－），男（漢族），河北平山人，工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作，（Tel）022－26154830。