汾河一壩魚嘴滲漏分析及工程措施簡(jiǎn)述

張曉葦

（山西省汾河中下游水務(wù)管理局，山西 太原 030002）

1 工程概況

汾河一壩魚嘴座落在汾河出蘭村山口，樞紐工程包括堆石魚嘴溢流壩、東沖砂閘、西沖砂閘、中閥、東進(jìn)水閘、西進(jìn)水閘以及東西兩岸的二級(jí)臺(tái)地（臺(tái)地略高于魚嘴溢流壩，正常運(yùn)行時(shí)水位不高于臺(tái)地）。工程擔(dān)負(fù)著太原、晉中、呂梁三市的工業(yè)及城市公益事業(yè)用水，以及汾河灌溉管理局10萬hm2的農(nóng)業(yè)灌溉用水的輸水任務(wù)。同時(shí)一壩魚嘴是明朝天啟年間形成的攔河建筑物，保護(hù)水利歷史文物也是一項(xiàng)重要任務(wù)。

由于多年的運(yùn)行和對(duì)魚嘴溢流壩維護(hù)不力，造成魚嘴溢流壩輸水運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的滲漏現(xiàn)象，如部分堰段出現(xiàn)管涌，部分壩段出現(xiàn)的流土現(xiàn)象，這些問題隨時(shí)都將造成魚嘴溢流壩坍塌的危險(xiǎn)。

2 一壩魚嘴工程地質(zhì)概況

汾河出蘭村山口，河道由150 m拓寬到300～500 m，縱坡變緩，大量較粗的泥砂淤積在該河段，砂礫層特別厚。發(fā)育地層有第四系全新統(tǒng)晚期洪沖積低液限粉土、卵石混合土，樞紐工程由建于不同年代的魚嘴溢流壩、東沖砂閘、西沖砂閘、中閥、東進(jìn)水閘、西進(jìn)水閘組成，既無設(shè)計(jì)資料也無統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 魚嘴溢流壩滲漏原因分析

3.1 魚嘴溢流壩的構(gòu)成

由于魚嘴溢流壩構(gòu)筑年代久遠(yuǎn)，無資料可查，按照現(xiàn)有的表面輪廓尺寸和查勘結(jié)果，其地質(zhì)狀況大致如圖1所示，壩頂為多年維修時(shí)進(jìn)行的砂漿抹面，厚約10 cm，寬約5 m；壩身主體為堆石體砂礫細(xì)土填縫，直接座落在砂礫層上，底寬10 m；上游坡面為至河床面的混凝土護(hù)面，近似直墻，厚約20 cm，高2 m；下游坡面斜坡高4 m，為干砌石構(gòu)縫。

3.2 滲漏分析

堆石壩不采取防滲漏措施，本身即為過水溢流壩，由于以前水量充沛，引水時(shí)上下游水位差不大，抬高水位即可引水利用。隨著汾河水量的日益減少，防滲節(jié)水成為一大問題，從現(xiàn)狀看，表面的混凝土防護(hù)及下游的砂漿構(gòu)縫都起到了一定作用，但隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，堆石體中的砂礫及粉細(xì)土隨著滲漏從細(xì)到粗依次被水帶走，部分壩段即形成管狀通道而滲漏量加大，下游河床即可出現(xiàn)明流，有時(shí)伴有流土現(xiàn)象。隨著時(shí)間的推移，壩體管涌越來越多，流土現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，壩體隨時(shí)都有坍塌危險(xiǎn)，將嚴(yán)重影響這一地區(qū)的工農(nóng)業(yè)及城市公益用水，并將導(dǎo)致魚嘴溢流壩毀壞。

4 工程措施

4.1 溢流壩體防滲工程措施

圖1 壩體結(jié)構(gòu)圖

由于壩體為堆石壩，壩基為砂礫石，要想防止壩體滲漏，需要對(duì)整個(gè)壩體采取防滲措施，根據(jù)壩體高度建設(shè)了壩前鋼筋混凝土整體墻：如圖2所示，采用300號(hào)抗?jié)B混凝土，墻厚35 cm、高3.5 m，基礎(chǔ)厚0.5 m、寬1 m，用12螺紋鋼與原壩面防護(hù)混凝土連接，壩體和混凝土間用土工布防滲，土工布從2 m處沿混凝土鋪設(shè)到基礎(chǔ)下，延伸至河床中，與河床土工布連接，從而整體預(yù)防壩體滲漏，保證壩體安全。

圖2 溢流壩體防滲結(jié)構(gòu)圖

4.2 河床防滲工程措施

由于河床的砂礫石和溢流壩體的砂礫石為聯(lián)通的滲透體，要解決溢流壩的滲漏問題，河床砂礫的滲漏問題必須解決。要防止壩基滲漏和保護(hù)壩體安全，一是徹底解決滲漏問題，即在壩前河床采取防滲帷幕的方法，但這種方法投資太大，防滲深度不好掌握；二是采取整體河床防滲，延長(zhǎng)滲徑的方法，至壩基下浸潤(rùn)線降到盡可能低，使壩基處不出現(xiàn)滲漏，以保護(hù)壩基安全，這種辦法經(jīng)濟(jì)實(shí)用。實(shí)際工程中采取了第二種方法，即壩前鋪設(shè)土工布，在壩前與鋼筋混凝土下延伸出的土工布相連接，河床中向前延伸50 m，至壩前50 m處土工布上鋪裝50～100 cm的黏土，50 m往前再向上游鋪設(shè)150 m黏土，厚100 cm。整體黏土上覆蓋砂礫料恢復(fù)到原河床高度。

4.3 兩岸防滲措施

溢流壩正常運(yùn)行時(shí)水位不超過兩岸的二級(jí)臺(tái)地，因此截?cái)喽?jí)臺(tái)地與河床的滲漏通道即可防滲。將壩前的土工布延伸至二級(jí)臺(tái)地，鋪至運(yùn)行水位以上，即和壩體同高，土工布上采用漿砌石護(hù)坡，如圖3示。溢流壩前至延伸50 m處的兩岸采用100 cm厚黏土斜鋪至水位以上，用黏土覆蓋砂礫料，如圖4示。

4.4 上游防滲河床與不防滲河床的連接

為防止上游來水對(duì)防滲河床的黏土沖刷，在防滲河床和不防滲河床交接處，做一道深2 m厚1 m的漿砌石墻，與上游河床齊平，并鋪設(shè)土工布向下游河床延伸10 m，垂直位置在100 cm的黏土層下，墻上游將土工布隨墻豎起，高度與墻齊平，如圖5所示。

圖3 防滲示意圖

圖4 防滲示意圖

圖5 防滲示意圖

5 防滲效果

汾河一壩魚嘴防滲工程于2007年10月完工，隨即投入使用。防滲前溢流壩輸水運(yùn)行時(shí)，河水剛到魚嘴溢流壩前，壩后即有滲漏水明流和流土出現(xiàn)。防滲后，工程正常運(yùn)行時(shí)，溢流壩后未發(fā)現(xiàn)滲漏的水流，避免了管涌和流土現(xiàn)象發(fā)生，有效保護(hù)了魚嘴溢流壩的安全。