尼爾基水利樞紐左副壩滲漏問(wèn)題分析及處理

耿俊永，張 龍，江燁山

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161005）

尼爾基水利樞紐左副壩滲漏問(wèn)題分析及處理

耿俊永，張 龍，江燁山

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161005）

自尼爾基水利樞紐建成蓄水以來(lái)，隨著水庫(kù)水位的升高，左副壩下游滲水量較大，由于壩后滲水未設(shè)置排水通道，致使下游排水棱體處開(kāi)始有較大面積積水，浸沒(méi)影響問(wèn)題日漸突顯。文中在分析滲漏原因的基礎(chǔ)上提出了修復(fù)處理措施，并對(duì)滲漏排水處理工程進(jìn)行了后期監(jiān)測(cè)，證明工程對(duì)壩下浸潤(rùn)線的降低起到了一定的作用。

滲漏；浸沒(méi)；水庫(kù)安全；尼爾基水利樞紐

1 工程概況

在水庫(kù)大壩的運(yùn)行管理中，安全穩(wěn)定一直是重中之重，而滲漏能導(dǎo)致大壩管涌、滑坡及揚(yáng)壓力增高等問(wèn)題威脅水庫(kù)大壩的安全穩(wěn)定，應(yīng)予以高度重視。

尼爾基水利樞紐工程左副壩為粘土心墻土石壩，位于嫩江左岸二級(jí)侵蝕階地上，右端通過(guò)混凝土連接墩與主壩相接，壩殼為砂礫石填筑，在與主壩連接處有長(zhǎng)57.76 m的粘土心墻堆石過(guò)渡壩段。左副壩全長(zhǎng)1 459.29 m（樁號(hào)0+077.30～1+536.59 m），壩高23.00 m。上下游坡比均為1.00∶2.75，上游采用混凝土護(hù)坡，下游干砌石護(hù)坡。左副壩粘土心墻頂寬3 m，頂高程為218.50 m，心墻上、下游坡比為1.0∶0.2，心墻中心線位于壩軸線上游，距壩軸線2 m，粘土心墻伸入基礎(chǔ)黃土狀壤土層中2.0 m；心墻與下游壩殼以及下游壩殼與地基間設(shè)反濾層，厚度分別為3 m和1 m；上下游壩腳設(shè)塊石棱體，壩基防滲采用天然粘土鋪蓋，建基高程198～220 m。壩后150～180 m的一、二級(jí)侵蝕堆積階地和漫灘上為大克淺屯。

2 滲漏問(wèn)題

水庫(kù)自2005年9月蓄水以來(lái)，隨著水庫(kù)水位的升高，左副壩下游滲水量較大，由于壩后滲水未設(shè)置排水通道，在樁號(hào)0+700～1+160 m范圍下游排水棱體處開(kāi)始有較大面積積水，地表冬季結(jié)成冰面，夏季形成明流，滲水通過(guò)過(guò)水路面流入大克淺屯。位于左岸副壩下游附近的大克淺屯隨著蓄水高程的增高及蓄水時(shí)間的增加，浸沒(méi)影響問(wèn)題逐漸突顯出來(lái)，特別是水庫(kù)水位達(dá)到213.37 m以上時(shí)，農(nóng)戶家的個(gè)別水井出現(xiàn)井水外溢、井水混濁、菜窖滲水和室內(nèi)潮濕等現(xiàn)象，影響了百姓的正常生活。

3 滲漏原因分析

3.1 地質(zhì)條件

據(jù)尼爾基水利樞紐工程前期勘察資料，左副壩0+700～1+160 m地段正好位于古河床深埋藏谷處，地表地形較平緩，地面高程188～197 m，谷底最低基巖面高程156 m，覆蓋層厚1.6～32.1 m，為粘土、淤泥質(zhì)粘土、含碎石粘土、中細(xì)砂、含泥砂礫石、含碎石壤土和碎塊石等。地層主要為：上部17～28 m厚的黃土狀壤土和黃土狀粘土層；中部有2～5 m厚的淤泥質(zhì)粘土層；下部為細(xì)砂、含泥砂礫石層。原地下水位埋深6.8～14.7 m（水庫(kù)建設(shè)前左岸副壩附近鉆孔資料），地下水水位高程183～186 m。目前大克淺村地下水位埋深1.5～3.0 m。

尼爾基水利樞紐左副壩經(jīng)計(jì)算，下游壩坡地基滲透穩(wěn)定，滲流量很小，未做防滲處理。

3.2 安全監(jiān)測(cè)分析

左副壩1+078剖面處于原古河道位置，在該處設(shè)有一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，布設(shè)有鋼弦式滲壓計(jì)25支（PZ-03—PZ-27）、鋼弦式溫度計(jì)6支。

3.2.1 壩基滲流

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，壩基深層滲流受上游蓄水影響，與庫(kù)水位變化趨勢(shì)一致，越靠近上游側(cè)受庫(kù)水位影響越明顯，見(jiàn)圖1。

壩基滲流分析顯示，壩基滲壓水位受庫(kù)水位影響，測(cè)值變化趨勢(shì)與庫(kù)水位基本一致。202.5～205.0 m高程處，滲壓水位測(cè)值自上游向下游遞減；建基面下205 m高程壩腳處，滲壓計(jì)PZ-11在2009年10月庫(kù)水位接近216 m后，有明顯滲壓變化，之前未觀測(cè)到滲壓變化。2006年9月，當(dāng)庫(kù)水位達(dá)到213 m時(shí)，PZ-11下部2 m處的PZ-17觀測(cè)到明顯滲壓變化。該剖面壩腳下游長(zhǎng)期有積水現(xiàn)象，綜合現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查情況，初步判斷該剖面存在滲流情況。根據(jù)監(jiān)測(cè)資料分析，從滲壓分布示意圖可知，心墻下游側(cè)滲透壓力大于心墻內(nèi)部滲透壓力，可推斷滲流以壩基滲流為主。心墻上游側(cè)及底部受庫(kù)水位及壩基滲流影響，滲透壓力在高水位時(shí)顯著升高。

3.2.2 壩體滲流

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，壩體滲流受上游蓄水影響，與庫(kù)水位變化趨勢(shì)一致，越靠近上游側(cè)受庫(kù)水位影響越明顯。PZ-23埋設(shè)在上游壩體，故其與庫(kù)水位變化同步；208 m高程處的PZ-10埋設(shè)在下游砂礫石壩殼中，距壩軸線12.09 m，滲流壓力接近于零，處在壩體浸潤(rùn)線上方，粘土心墻防滲效果較好，見(jiàn)圖2。

圖2 壩體滲流—上游水位對(duì)比過(guò)程線

3.3 地質(zhì)勘測(cè)情況

在左副壩排水溝工程施工期間，為了更準(zhǔn)確地找到左副壩滲漏的原因，在開(kāi)挖斷面進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘測(cè)：開(kāi)挖斷面表層為腐殖土覆蓋層，厚度約1.5 m。下層有較大面積的黃土狀壤土，連續(xù)的粘土層貫穿整個(gè)開(kāi)挖斷面，在高程197～202 m之間，有粉質(zhì)砂土壤夾層，并伴有水沙混合物析出；在高程199～201 m之間，在樁號(hào)0+790～0+826，0+958～0+969，1+096～1+426處出現(xiàn)3段透水性強(qiáng)的透鏡體夾層。

綜合地質(zhì)條件、安全監(jiān)測(cè)資料和地質(zhì)勘測(cè)分析，大克淺屯正常生活、生產(chǎn)的地下水水源，主要是由于水庫(kù)高水位運(yùn)行時(shí)壩基滲流到排水棱體內(nèi)的水補(bǔ)給下游。水庫(kù)高水位運(yùn)行時(shí)，壩基上部滲透比降相對(duì)較大，產(chǎn)生滲漏量，壩基滲水主要集中在排水棱體內(nèi)。由于壩后上覆滲透系數(shù)相對(duì)較小的黃土狀壤土、黃土狀粘土和粘土等相對(duì)不透水層，排水棱體無(wú)正常排水通道，棱體內(nèi)的水只能通過(guò)地表排至下游，影響大克淺屯生活、生產(chǎn)應(yīng)是地表淺層滲流。

4 修復(fù)處理

解決浸沒(méi)問(wèn)題行之有效的辦法就是排除滲水，切斷滲水源頭。2011年9月，對(duì)左副壩滲漏問(wèn)題進(jìn)行施工處理。施工方法：在左副壩下征地范圍內(nèi)布置排水溝，將壩腳處排水棱體內(nèi)的滲水通過(guò)排水支溝引至排水主溝，主溝水排向左岸灌溉引水管的出口處，并在排水主溝盲溝下游邊坡設(shè)置防滲土工膜，阻斷水滲漏至下游大克淺屯。

左副壩滲漏排水處理工程采用鋼筋混凝土排水盲溝，在壩腳下游主要沿205 m高程布置，到過(guò)水路面處為最低點(diǎn)（主溝終點(diǎn)，樁號(hào)0+832 m）。向主壩方向形成不低于0.5%的底坡，將滲水排入左岸灌溉管的出口處，出口處為主溝起點(diǎn)0+000 m樁號(hào)起點(diǎn)。排水溝全長(zhǎng)896.4 m（含支溝），在樁號(hào)0+425.90 m和0+599.80 m處分別設(shè)有2個(gè)排水支溝，支溝將左副壩下游壩腳排水棱體內(nèi)的滲水引入主溝中，支溝的底坡大于1%。排水溝主、支溝的排水管采用外徑1.0 m、內(nèi)徑0.8 m的鋼筋混凝土圓形花管，均單排布置，鋼筋為φ16@20,混凝土為C20F100，一級(jí)配；開(kāi)孔孔徑1 cm，孔距20 cm，與鋼筋錯(cuò)開(kāi)布置，外包無(wú)紡布。排水管最小埋深2.1 m，排水管的周圍回填砂礫石，排水溝折點(diǎn)及主、支溝交匯處采用2 m×2 m漿砌石井連接，井周采用漿砌石護(hù)壁護(hù)底，井頂設(shè)混凝土蓋板。

5 后期監(jiān)測(cè)及效果

左副壩滲漏排水處理工程，使壩體滲流到排水棱體內(nèi)的水及高程199 m以上壩基滲流產(chǎn)生的滲漏量，通過(guò)排水溝排至導(dǎo)流明渠，有效降低了左副壩下游壩址浸潤(rùn)線高程，提升了左副壩的穩(wěn)定性。2012年8月當(dāng)?shù)卣藿釥柣惫┕鄥^(qū)，搬遷部分村民，工程在距離壩軸線150 m左右修建混凝土灌渠，底高程為191 m，有效地截?cái)嗔说乇韽搅骱蜏\層地下水的滲流，有效緩解了大克淺屯浸沒(méi)影響。

2013年，水庫(kù)持續(xù)高水位運(yùn)行下，樁號(hào)0+700 m至1+160 m范圍內(nèi)地勢(shì)最低處（過(guò)水路面處）已無(wú)表面積水。

為更全面地掌握滲漏排水工程的效果，針對(duì)大克淺屯部分農(nóng)戶家菜窖上水、井水自溢的現(xiàn)象，監(jiān)測(cè)人員近幾年親臨現(xiàn)場(chǎng)查看，水井已進(jìn)行了封堵，菜窖已恢復(fù)了倉(cāng)儲(chǔ)功能，室內(nèi)潮濕得到緩解，大克淺屯居民生活用水得到改善。

自工程完工至今，監(jiān)測(cè)人員定期對(duì)涵管出水口進(jìn)行水量測(cè)量。數(shù)據(jù)顯示，出水口水量與庫(kù)水位成正比增減，滲水量在0.73～4.69 L之間波動(dòng)，左副壩涵管截水情況良好。安全監(jiān)測(cè)資料顯示，布置在排水盲溝兩側(cè)測(cè)壓管數(shù)據(jù)保持穩(wěn)定，證明工程對(duì)壩下浸潤(rùn)線的降低起到了一定的作用。

TV697.3+2

B

1002—0624（2017）10—0049—02

2017-03-29