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)分布見圖4。

工程加固后滲透場(chǎng)分布見圖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。