抽水試驗在防滲墻防滲效果中的應用

康國強，王英豪

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

抽水試驗在防滲墻防滲效果中的應用

康國強，王英豪

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

通過對防滲墻竣工前后抽水試驗的流量、滲透系數和水頭差等成果試驗對比分析，得出采用抽水試驗方法，防滲效果明顯，故抽水試驗可以作為評價防滲墻防滲效果的一種有效的檢驗方法。

黃壁莊水庫；混凝土防滲墻；抽水試驗

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，距河北省會石家莊約30km，總庫容12．1億m3，加固前防洪標準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，同時也是存在問題最多、最嚴重、危險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坡，下游采用碎石護坡。壩體為均質土壩，其中樁號0＋320～0＋740為紅土碎石夯實壩段，填筑高程129m； 樁號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，滲漏嚴重，形成極大安全隱患。水庫經歷“96．8”洪水險情后，該庫被列為河北省重大病險庫之一，并將混凝土垂直防滲墻作為副壩除險加固的主要方案。

2 地質概況

根據主孔勘探結果，抽水孔鉆探深度范圍內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、硅質灰巖等，呈渾圓狀。該段中夾0．5m厚的灰黃色粉質壤土；34．89～41．0m為卵石層，成分為硅質灰巖、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，等粒變晶結構，條紋狀構造，局部有溶蝕及裂隙，下部巖體完整。

觀測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，局部發育有溶洞與溶隙，多在基巖頂部1m以內，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、溶洞較發育。

抽水試驗鉆探深度范圍內卵石層為主要地下水含水層，具孔隙微承壓性，富水性強；基巖表面存在溶蝕裂隙水。孔隙水和基巖裂隙水均為低礦化度淡水，化學類型為重碳酸硫酸鈣型水，對混凝土無腐蝕作用。

3 抽水試驗成果分析及防滲墻防滲效果

本工程選擇在副壩樁號A5＋217下游壩坡作為抽水試驗場地。因該處在防滲墻施工過程中曾發生嚴重漏漿現象，主孔布置在樁號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條觀測線，每條觀測線上設3個觀測孔。試驗孔平面布置見圖1。

圖1 抽水試驗孔平面布置圖

3．1 第1次抽水試驗

抽水試驗分3個落程進行。水位波動值在2h內變幅不大于1cm，且無連續上升或下降趨勢時視為穩定，并延續4～6h時轉向下一落程。抽水試驗成果見表1～2。由表1試驗觀測數據計算得平行滲流方向k值252．55m/d，垂直滲流方向k值113．7m/d，第1次抽水試驗建議滲透系數綜合值為148．48m/d，如表2。

表1 第1次抽水試驗觀測數據統計表

表2 第1次抽水試驗滲透系數計算匯總表

3．2 第2次抽水試驗

第2次抽水試驗在第1次抽水試驗孔進行，試驗方法相同。抽水試驗成果見表3～4。

表3 第2次抽水試驗觀測數據統計表

表4 第2次抽水試驗滲透系數計算匯總表

根據試驗觀測數據計算平行滲漏方向k值為68．08m/d，垂直滲漏方向k值為190．46m/d，第2次抽水試驗建議滲透系數綜合值為149．66m/d。

3．3 抽水試驗成果評價防滲效果分析

主要從第1次、第2次抽水試驗出水量、滲透系數和水頭差3個參數的變化，評價防滲墻的防滲效果。

（1）由表2、表4觀測數據可知：第2次抽水試驗與第1次抽水試驗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時出水量為119．3m3/h， 單位涌水量為54．20m3/h·m。可見降深相近時第2次抽水出水量比第1次抽水出水量小5．6～7倍，說明防滲墻截斷了上游水源補給，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k平均值可以看出：第2次抽水試驗平行滲流方向k值與第1次抽水試驗相比明顯偏小，而垂直滲流方向k值明顯偏大。說明由于防滲墻的阻隔，抽水場地水文地質條件發生了較大變化，流場不再是上游水庫為主要補給，而主要由下游和左右兩側卵石含水層水源補給。

（3）從靜水位分析，第1次抽水試驗時，庫水位高程114m，抽水主孔靜水位111．328m，水頭差2．672m；第2次抽水試驗時庫水位高程111m，抽水主孔水位104．191m，水頭差為6．809m。由此可見當庫水位高程相差僅3m時，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境發生了明顯變化，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境，大大減小了下游抽水井的出水量。

（2）第2次抽水試驗出水量的大大減少，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出水量、滲透系數和水頭差等成果對比分析，可以驗證防滲墻防滲效果明顯。

［1］SL 320—2005，水利水電鉆孔抽水試驗規程［S］．

［2］地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究隊．水文地質手冊［K］．北京：地質出版社，1977．

［3］王大純．水文地質學基礎［M］．北京：地質出版社，2005．

［4］房佩賢．衛中鼎，廖資生，等．專門水文地質學［M］．北京：地質出版社，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］．黃壁莊水庫除險加固工程技術文集［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（1977－），男（漢族），河北平山人，工程師，主要從事水利水電工程地質勘察工作，（Tel）022－26154830。