漣源市麻溪洞水庫庫區(qū)巖溶滲漏處理措施淺析

楊 泉

（婁底市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 婁底市 417000）

漣源市位于湖南省婁底市，屬于湖南中部，碳酸巖分布較廣，約占全市總面積的70%，巖溶發(fā)育，大部分水庫建在巖溶區(qū)，漏水現(xiàn)象普遍存在，水庫大部分修建于20世紀(jì)50～60年代，受當(dāng)時(shí)條件限制，僅對(duì)壩址區(qū)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的地質(zhì)勘察，庫區(qū)滲漏問題不同程度的存在，導(dǎo)致水庫無法正常蓄水，嚴(yán)重影響水庫效益的發(fā)揮，漣源市麻溪洞水庫處于強(qiáng)巖溶區(qū)域。

1 工程概況

麻溪洞水庫位于漣源市安平鎮(zhèn)同心村，位于漣源市的西北部，湘江三級(jí)支流漣水河二級(jí)支流涼水河上游，大壩控制集雨面積1.25 km2，壩址以上干流長(zhǎng)度1.2 km，干流坡降9‰，水庫于1958年興建，1976年完成，水庫樞紐由大壩、溢洪道、涵臥管等組成，大壩系均質(zhì)土壩，壩頂高程468.50m，最大壩高20.2m，壩頂軸長(zhǎng)84m，壩頂寬3.5m，水庫正常蓄水位466.00m，正常庫容106.7萬m3，死水位455.30 m，死庫容22.6萬m3，水庫校核洪水位466.94m。麻溪洞水庫是一座以灌溉為主，兼有供水、防洪等綜合效益的山丘小（Ⅰ）型水利工程。

麻溪洞水庫從1976年運(yùn)行以來，水庫最高蓄水僅能達(dá)460.0m，庫容為56萬m3，且很快降至456.0 m，致使水庫一直沒有發(fā)揮應(yīng)有的效益，經(jīng)過分析，主要原因是大壩上游庫內(nèi)左右岸存在滲漏通道，右岸庫內(nèi)存在60m×21m的矩形滲漏區(qū)域，左岸存在87m×12m的帶狀滲漏帶。

水庫大壩于2008年被定性為三類壩，并于2011～2012年完成了除險(xiǎn)加固任務(wù)，現(xiàn)運(yùn)行情況良好，并于2012年蓄至了接近正常蓄水位的465.5 m，在2013年特干旱年份發(fā)揮了應(yīng)有的效益。

2 滲漏原因分析

2.1 地質(zhì)概況

麻溪洞水庫位于漣源市漣水河二級(jí)支流涼水河上游，區(qū)內(nèi)地勢(shì)變化幅度較大,南東低、北西高，區(qū)內(nèi)一般海拔高程（300～500）m，相對(duì)高差（50～300）m 左右，為中低山丘陵區(qū)，屬裸露型巖溶山地地形，山頭多為渾圓～波狀形，沖溝較發(fā)育，山坡坡度 20°～45°，局部為陡峻的石質(zhì)懸崖。

區(qū)內(nèi)溝谷兩岸基巖大部分裸露。庫內(nèi)兩岸山體植被發(fā)育較差，下游植被中等發(fā)育，滑坡及崩塌等物理地質(zhì)現(xiàn)象中等發(fā)育。

根據(jù)地質(zhì)勘察成果，庫區(qū)出露地層為二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）、新生界第四系全新統(tǒng)（Q4），由新至老描述如下：

新生界第四系全新統(tǒng)（Q4）

① 殘坡積堆積（Q4edl）：以灰色含碎石粉質(zhì)粘土、褐灰色含礫粘土為主，夾較多的碎石、塊石，碎、塊石成份為原巖風(fēng)化產(chǎn)物，結(jié)構(gòu)較松散。分布于庫尾與大壩下游兩岸山坡。厚為（1.0～2.0）m，局部達(dá)到3.0m。

② 沖積堆積（Q4apl）：以灰色、灰褐色礫質(zhì)粉質(zhì)粘土、粘土為主，夾較多的砂、礫石等，該層結(jié)構(gòu)松散。分布于河床及河谷階地。厚（0～3）m。

二疊系下統(tǒng)棲霞組（P1q）：下段為灰、深灰色中～厚層狀灰?guī)r，含燧石團(tuán)塊；上部為灰黑色厚層狀含燧石團(tuán)塊灰?guī)r；總厚度（113～176）m；分布于庫區(qū)大部分地段。

庫區(qū)地下水有第四系松散層中的孔隙潛水、基巖裂隙水及裂隙巖溶水三種類型。

孔隙水埋藏于第四系殘坡積層和第四系沖洪積層中，含水量較貧乏，靠大氣降水補(bǔ)給，以散流形式排泄于溝谷及庫區(qū)。

基巖裂隙水埋藏于基巖風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙中，主要受大氣降水和孔隙潛水補(bǔ)給，徑流途徑短，以下降泉及散流形式排泄于低洼的溝谷，枯水期多干涸，水量較貧乏。

裂隙巖溶水主要賦存于灰?guī)r溶蝕裂隙中，一般埋藏較深，主要由大氣降水、地表水補(bǔ)給，補(bǔ)給源廣，徑流途徑長(zhǎng)，在低洼處以泉的形式排泄，水量較豐富。

2.2 成因分析

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)踏勘，結(jié)合水庫管理所多年運(yùn)行情況，右岸庫內(nèi)滲漏為60m×21m的矩形滲漏區(qū)域，高程約為（456～462）m，區(qū)域右岸為高（20～30）m 的山體，該區(qū)域?yàn)樯襟w與水庫的連接部位，且無集中滲漏通道，故該處為裂隙發(fā)育的小溶洞群；左岸為87m×12 m 帶狀滲漏帶，高程集中在（459～466）m，該滲漏帶左岸為公路，高差為（5～8）m，當(dāng)水位達(dá)到 460.0m時(shí)，可以從水庫左岸下游山體看到明顯的滲漏點(diǎn)，該處為巖溶漏斗。

3 處理方案淺析

3.1 常規(guī)處理方案

按滲漏途徑通常將滲漏分為壩區(qū)滲漏和庫區(qū)滲漏兩部分，前者包括壩基滲漏和繞壩滲漏，庫區(qū)滲漏包括向斜谷或遠(yuǎn)排泄區(qū)滲漏，或通過河灣或支谷向下游滲漏，對(duì)滲漏區(qū)域總的防滲方法為避、堵、隔、圍、鋪、截、導(dǎo)（排）、觀8個(gè)字，即首先盡量避開巖溶發(fā)育的庫、壩址，堵住溶洞，采取防滲截流墻，防滲鋪蓋，灌漿，用豎井或者圍堤將溶洞圍在庫外，將壩基地下水或滲水導(dǎo)出壩外，進(jìn)行較長(zhǎng)期的運(yùn)行觀測(cè)，再對(duì)癥下藥進(jìn)行處理。一般在壩址區(qū)多采用堵、鋪、截、導(dǎo)（排）的方法，在水庫庫區(qū)多采用堵、隔、圍的方法。

3.2 本次處理方案

3.2.1 歷次處理方案及效果

大壩自竣工運(yùn)行以來，因庫區(qū)為石灰?guī)r地區(qū)，庫底有斷層形成的溶洞，建庫以后數(shù)次穿孔，1994年5月9日發(fā)生了最大一次穿孔，兩次堵孔均失敗，穿孔位于水庫大壩右岸處石山下，露面穿孔為一大一小兩個(gè)并立，大孔直徑2.1m，孔深1.2m，小孔直徑0.6 m，孔深0.8m。1994年9月聘請(qǐng)兩名地質(zhì)工程師會(huì)同水利局工程技術(shù)人員對(duì)穿孔采取處理方案為：兩處溶蝕漏斗連同一起向下清基約3.5m左右，邊坡為1∶1，底面達(dá)清基巖層基礎(chǔ)，再沿消水孔方向進(jìn)行洞室打挖處理，并用鋼筋混凝土封堵洞口，清基孔上用黃土夯實(shí)填平至原坡面，本次處理起到了一定的效果，但局部范圍穿孔還時(shí)有發(fā)生，1996年后，水庫仍然無法蓄至正常蓄水位。

3.2.2 本次處理方案及效果

（1）根據(jù)右岸滲漏區(qū)域的特點(diǎn)：水庫周邊植被覆蓋好，枯水季節(jié)周邊地下水位較高，滲漏區(qū)域?yàn)榇笮〔坏鹊男∪芏慈汉蜐B漏點(diǎn)。在枯水季節(jié)地下水位較高且?guī)焖惠^低時(shí)會(huì)對(duì)滲漏區(qū)域產(chǎn)生極大的反向水壓力，破壞原有防滲體，使得水沿著細(xì)微裂隙進(jìn)一步拓展，最終導(dǎo)致出現(xiàn)集中滲漏點(diǎn)，且集中滲漏點(diǎn)分布范圍較廣，在庫水位較高時(shí)，庫水沿著細(xì)微裂隙向外滲漏，在庫水位與地下水壓力的長(zhǎng)期反復(fù)作用下，形成了大小不等的小溶洞群與滲漏點(diǎn)，因此，水庫歷次采用的單純的“堵”沒有從根本上解決水汽壓力平衡的問題，導(dǎo)致處理后運(yùn)行時(shí)間不長(zhǎng)又出現(xiàn)反復(fù)滲漏，且不同位置重新出現(xiàn)。

本次針對(duì)右岸滲漏區(qū)的特點(diǎn)，采用“堵”與“導(dǎo)（排）”相結(jié)合的措施進(jìn)行處理，徹底解決防滲封堵體的正反水壓平衡問題，具體如下：

采用復(fù)合土工膜進(jìn)行防滲封堵并在設(shè)置排水通氣管道的處理方案。具體方案為：在土工膜上部和下部分別設(shè)置防護(hù)層和下墊層，下墊層底部每隔3m設(shè)置500×500的盲溝，盲溝內(nèi)鋪設(shè)Φ160的PVC管，PVC管縱橫交接處采用Φ160的接頭聯(lián)通，成網(wǎng)狀布置，PVC管上預(yù)留透水孔，成梅花型布置，間距為10 cm，PVC管四周設(shè)置反濾層；最后在地形高處設(shè)置出口管，出口管頂部高程為467.44m（正常蓄水位466.0m，校核洪水位466.94m）。詳見圖1。

圖1 右岸滲漏區(qū)滲漏處理平面、典型橫剖面圖

（2）左岸的滲漏主要為庫水向外滲漏，因此左岸滲漏區(qū)域采用堵、隔的處理方法，左岸滲漏區(qū)域處理方案為粘土回填進(jìn)行防滲，詳見圖2。

圖2 左岸滲漏區(qū)域處理平面、典型橫剖面圖

［1］張倬元.工程地質(zhì)分析原理[M].北京：地質(zhì)出版社，1981.

［2］《匯編》選編小組.巖溶地區(qū)水文地質(zhì)及工程地質(zhì)工作經(jīng)驗(yàn)匯編[M].北京：地質(zhì)出版社，1978.

［3］范連志，任翔.中小型水庫除險(xiǎn)加固技術(shù)指南[M].水利部水利建設(shè)與管理總站，長(zhǎng)江委設(shè)計(jì)院水利水電病險(xiǎn)工程治理咨詢研究中心，2008.

［4］張啟岳.土石壩加固技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.