南門湖工程泥沙及防滲問題處理方案探析

吳 振，王 瑞

（陜西省銅川市水務(wù)局，陜西 銅川 727031）

南門湖工程泥沙及防滲問題處理方案探析

吳 振，王 瑞

（陜西省銅川市水務(wù)局，陜西 銅川 727031）

南門湖工程所處位置地質(zhì)復(fù)雜，通過實(shí)地踏勘發(fā)現(xiàn)：工程建成后由于水位的抬高會(huì)威脅左岸路基安全；入庫河水泥沙含量大，運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生淤積問題；右岸山體巖石破碎，湖水會(huì)通過縫隙滲漏流走，湖面會(huì)達(dá)不到原設(shè)計(jì)水平。通過加高左岸原有漿砌石擋墻提高過洪能力、治理泥沙與入湖攔截措施相結(jié)合以及湖底、湖岸防滲措施的實(shí)施能有效的解決上述三個(gè)問題。通過對不同方案，從建設(shè)成本、運(yùn)行安全和方案的可行性等方面對進(jìn)行分析，提出最佳方案，滿足工程安全運(yùn)行的要求。

方案優(yōu)化；泥沙；滲漏；水利工程

1 項(xiàng)目概況

南門湖工程位于銅川市玉華宮景區(qū)內(nèi)，工程所在的玉華川屬于洛河水系，其流域植被較好。該河流在枯水季節(jié)河流經(jīng)常斷流,在夏、秋兩季，降雨較多，易產(chǎn)生洪水。玉華宮景區(qū)地質(zhì)條件主要為中生代沉積巖系，表面裸露主要為含沙的礫石土層，河床主要為沙礫石層，透水性較強(qiáng)。南門湖壩址以上流域面積32.3 km2，由于已建3個(gè)湖的攔截，其流出的河水含泥沙量較?。坏且盎鸸龋饔蛎娣e10.3 km2）上游是焦平煤礦所在地，礦區(qū)生活垃圾多，主要是礦渣堆起的小山包，在暴雨季節(jié)容易形成泥石流，流出的徑流含泥沙量較大，沒有有效的攔截，這些泥沙將會(huì)流入南門湖湖區(qū)內(nèi)。

該工程建設(shè)需要解決以下問題：（1）泥沙問題：泥沙流入湖區(qū)后，湖區(qū)水面逐漸縮小，減少了工程是運(yùn)行年限，每次清淤也增加了工程運(yùn)行成本；（2）滲漏問題：南門湖右岸山體巖體破碎，蓄積的湖水會(huì)從巖石破碎的縫隙滲漏流失，水位下降達(dá)不到設(shè)計(jì)的水面要求；（3）保護(hù)路基問題：南門湖的左岸緊鄰景區(qū)主干道，工程建成后會(huì)抬高湖區(qū)內(nèi)的水位，該段路基會(huì)遭受湖水的侵蝕，嚴(yán)重影響道路的使用安全。

2 解決方案分析

2.1 泥沙問題解決方案

南門湖上游流域植被良好，水土流失較輕，唯獨(dú)野火谷除外。通過對野火谷的實(shí)地踏勘發(fā)現(xiàn)，從野火谷流出的泥沙雜物主要是由于谷內(nèi)的焦平煤礦的石矸堆被雨水沖刷造成的。針對泥沙來源明確，統(tǒng)籌兼顧，擬定以下方案進(jìn)行比選。

2.1.1 治理石矸堆方案

焦平煤礦的石矸堆由于經(jīng)過多年的堆放，已經(jīng)比河道高很多，而且堆放時(shí)沒有進(jìn)行碾壓石矸堆比較松散，并且石矸堆擠占了不少河道。因此，擬定在石矸堆坡腳處修建漿砌石擋墻，將滑落的石矸攔截，經(jīng)計(jì)算擋墻高為2.5 m，頂寬0.5 m，迎水坡比為1∶0.7，護(hù)岸底寬1.50 m，護(hù)岸基礎(chǔ)坐落在河卵石層上；將上層的石矸運(yùn)走，降低石矸堆的高度，并進(jìn)行碾壓；修整石矸堆的坡比，減少坡腳的應(yīng)力，坡比不大于1∶1.6；治理石矸堆生態(tài)，通過種植適應(yīng)的植被，提高石矸應(yīng)對雨水沖刷的能力，減少?zèng)_刷量。

2.1.2 攔截泥沙雜物方案

本方案施工簡單，只需要在石矸堆的下游修建攔沙壩，將沖出來的泥沙雜物攔截在南門湖庫區(qū)外即可。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測地形，攔沙壩擬修建在野火谷谷口附近，此處地形較為平坦，地勢開闊，為典型的“大肚子”形狀，是理想的筑壩位置。通過計(jì)算分析，攔沙壩不但需要攔蓄一定量的礦渣，而且壩頂還要兼顧泄洪，保證河道過洪安全，所以攔砂壩設(shè)計(jì)為溢流壩，壩長20 m，壩底以上設(shè)計(jì)高度為2.0 m，壩前河床設(shè)計(jì)高程1274 m，壩頂設(shè)計(jì)高程為1276 m，壩基埋深為1 m，壩基底設(shè)計(jì)高程為1273 m，壩體總高為3.0 m，壩頂寬0.5 m，下游壩坡比為1∶0.5，壩底寬1.5 m，壩基礎(chǔ)坐落在河卵石層上，壩體采用漿砌塊石砌筑，水泥砂漿勾縫。壩兩邊分別嵌入兩岸0.6 m，防止兩岸沖垮。壩后為了防止洪水沖刷，設(shè)計(jì)消力池作為底流消能，消力池寬4 m，長20 m。

2.1.3 方案比選

方案一能夠徹底解決南門湖入庫河水來沙量大的問題。但是，由于石矸堆高、量大，方案實(shí)施起來一次性投資金額大。削低石矸堆時(shí)需要將多余的石矸外運(yùn)到其他地方，場地不好找；修建漿砌石擋墻，雖然能擋住滑落的石矸，但是經(jīng)過一段時(shí)間后，擋墻背后填滿，就再不能擋住了；減緩坡比和種植植被是比較可行的。

方案二修建攔沙壩，雖然治標(biāo)不治本，并且運(yùn)行一段時(shí)間后攔沙壩壩前淤滿，就不能起到攔截泥沙雜物的作用了。但是攔砂壩的修建可以緩解入湖的泥沙，投資不大，效果明顯。

綜上分析，最終選用方案二，同時(shí)結(jié)合方案一的降坡、綠化、修建漿砌石擋墻的措施。并建議玉華宮管理局后續(xù)申請資金，選則場地，將石矸堆運(yùn)走。

2.2 滲漏問題解決方案

2.2.1 混凝土硬化湖底方案

此方案擬將南門湖湖底采用10cm厚C15混凝土進(jìn)行全面硬化，防止湖水從湖底滲漏。為了防止揚(yáng)壓力，并在湖底設(shè)置排水孔。由于湖右岸巖石破碎，蓄水后湖水還會(huì)從右岸石縫縫隙中滲走，所以擬在右岸修建漿砌石擋墻，經(jīng)計(jì)算墻體總高為2.5 m，護(hù)岸頂寬0.5 m，迎水坡比為1∶0.7，護(hù)岸底寬1.50 m。

2.2.2 鋪設(shè)土工膜方案

此方案先將湖底按照設(shè)計(jì)高程整平，并進(jìn)行夯實(shí)碾壓后，清除基礎(chǔ)表面裸露的具有刺破隱患的物質(zhì)，如磚、石、瓦塊；玻璃和金屬碎屑；樹枝、植物根莖等。清理場內(nèi)有障礙物，提供必須的鋪設(shè)施工條件。然后鋪設(shè)復(fù)合土工膜一層，幅寬4.2 m，相互熱熔搭接30 cm，最后在土工膜上覆土0.5 m厚。湖右岸采用的防滲措施同方案一。需要注意的是湖底防滲應(yīng)與壩體、兩岸防滲相結(jié)合，搭接需符合規(guī)范要求。

2.2.3 鋪設(shè)漿砌石方案

將湖底整平并壓實(shí)后，鋪設(shè)20 cm厚的漿砌石。砌筑方法采用鋪漿法。砌前應(yīng)先度擺，使石料大小搭配，外露表面要平齊，斜口朝內(nèi)，逐塊臥砌坐漿，使砂漿飽滿。石塊間較大的空隙應(yīng)先堵塞砂漿，后用碎石嵌實(shí)?；铱p寬度一般制在20～30 mm左右，鋪灰厚度40～50 mm，砌縫采用M10砂漿勾縫。湖右岸防滲措施同方案一。

2.2.4 方案比選

方案一施工簡單，防滲效果保證率高，但是投資大，而且由于湖底硬化，導(dǎo)致湖里面水草無法生長，與景區(qū)環(huán)境不能協(xié)調(diào)；湖底若是沒有全面壓實(shí)，產(chǎn)生的不均勻沉降會(huì)造成C10混凝土斷裂，失去防滲效果。

方案二雖然施工麻煩，但是上覆的土壤能夠生長水草，與原河道融為一體，能夠較快的恢復(fù)到工程施工前的生態(tài)水平；施工時(shí)只要注意搭接，就能滿足防滲要求。

方案三投資比方案一稍微小些，但是施工時(shí)工人師傅并不能完全按照施工規(guī)范要求進(jìn)行鋪漿砌筑，會(huì)形成漿砌石內(nèi)砂漿不飽滿，防滲效果不理想。還有就是同方案一一樣，基礎(chǔ)不均勻沉陷會(huì)拉斷漿砌石，將會(huì)起不到防滲作用。

綜上，湖底防滲采用方案二鋪設(shè)土工膜；湖岸采用漿砌石擋墻，為保證防滲效果，擋墻外設(shè)置20 cm厚的混凝土防滲面板，并配置構(gòu)造筋,它與漿砌石之間預(yù)埋錨筋,梅花狀布置,間距1 m。

2.3 左岸路基防護(hù)方案

2.3.1 復(fù)核現(xiàn)有漿砌石擋墻是否滿足工程運(yùn)行需要

南門湖左岸由于已經(jīng)建成漿砌石擋墻，為確保現(xiàn)有左岸漿砌石擋墻滿足南門湖工程運(yùn)行安全的需要，須對左岸漿砌石擋墻進(jìn)行復(fù)核。若滿足工程運(yùn)行要求則不拆除，否則需要拆除重新按照右岸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修建。

復(fù)核主要內(nèi)容包括：（1）左岸漿砌石擋墻高度是否滿足10年一遇洪水過洪需要；（2）漿砌石擋墻基礎(chǔ)埋深是否滿足規(guī)范要求；（3）漿砌石擋墻砌筑密實(shí)度是否飽滿；（4）漿砌石擋墻斷面穩(wěn)定性是否滿足規(guī)范要求；（5）漿砌石擋墻所用的塊石、砌筑砂漿、勾縫砂漿的強(qiáng)度是否滿足規(guī)范要求。

經(jīng)過計(jì)算復(fù)核，左岸漿砌石擋墻高度不滿足過洪要求；基礎(chǔ)埋深、砌筑密實(shí)度、穩(wěn)定性基本滿足工程運(yùn)行；部分塊石有風(fēng)化現(xiàn)象，砌筑砂漿、勾縫砂漿強(qiáng)度滿足要求。

2.3.2 方案分析

通過復(fù)核，左岸現(xiàn)有漿砌石擋墻出高度不滿足外，其他參數(shù)基本滿足工程運(yùn)行，所以只要加高擋墻高度滿足過洪要求就不需要拆除重建，可有效節(jié)約工程成本。為確保防滲效果，漿砌石擋墻外設(shè)20 cm厚的混凝土防滲面板，具體處理同右岸漿砌石擋墻。

3 結(jié)語

南門湖工程方案對遇到的泥沙問題、滲漏問題以及保護(hù)路基問題提出了不同的處理方案，并對方案進(jìn)行了分析比對，綜合各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，擇優(yōu)選擇了合適的方案，可滿足工程安全運(yùn)行要求。

TV673

B

1673-9000（2017）05-0146-02

2017-06-16

吳振（1985-），男，陜西銅川人，工程師，主要從事水利工程質(zhì)量安全監(jiān)督相關(guān)工作。