格田水庫大壩及庫區(qū)滲漏處理

□李通平（貴州省黔東南州水利電力勘察設計院）

0 前言

格田水庫位于凱里市大風洞鄉(xiāng)，距凱里市城區(qū)43km。屬小I型水庫，四級建筑物。上壩公路直達庫區(qū)，交通方便。水庫位于長江流域沅江水系清水江支流的二級支流白水河上。

1 工程運行管理現(xiàn)狀

庫區(qū)出露地層為上寒武紀白云質灰?guī)r，溶溝裂隙發(fā)育，水庫上游右岸距大壩約800m處出露8條溶溝，1983，1984，1985年三次發(fā)生漏水，每次發(fā)生漏水后用漿砌石局部封堵，未作徹底處理。

地震波檢測報告指出：漿砌石重力墻下部16m處，砌筑質量居中，上部質量較差，蓄水至正常高水位時，將發(fā)生浸水，堆石體質量隨壩高上升而明顯下降。

壩身ZK2#鉆孔資料表明：漿砌石膠結差，巖芯獲得率為45%，座漿不滿，漿內孔隙最大達3cm。大壩防滲墻、基礎接觸面有明顯水痕。

壩基漏水。根據(jù)實測資料庫水位為970m時，壩基漏水量為5L/s，庫水位升至977m，漏水量增為17L/s，由實測點作圖推算，當達到校核洪水位時，壩基漏水量將達24L/s。壩體滲漏問題亦日趨嚴重，影響了壩體的安全。

2 壩體、壩基、壩肩及庫區(qū)滲漏與處理

2.1 滲漏分析

2.1.1 巖溶含水層的分布

測區(qū)內強巖溶含水層共有三層：即P1q+m、D3y和D3ω1。相對隔水層與水庫滲漏有關的僅D3ω2。

P1q+m：巖溶發(fā)育下限受P1l控制，在其接觸帶常有巖溶泉出露，如格田寨S10，大風洞暗河出口。但由于P11局部較薄而被擊穿，導致P1q+m含水層與D3y含水層產生水力聯(lián)系。如ZK4附近（連通試驗）。該層位出露高于正常高水位，與水庫滲漏無關。

D3y：巖溶發(fā)育下限受下伏D3ω2控制，地下發(fā)育有大型管道。如K76、K5、K1，地表溶縫、溶溝與地下管道直接聯(lián)系。水庫庫盆落于此層，巖溶發(fā)育最大深度低于庫盆6～15m，是水庫唯一的滲漏層。庫區(qū)D3y地下水主要集中排泄于KS8。

D3ω1：巖溶發(fā)育下限受下伏S2-3ωn控制，大型巖溶泉常在底部出露，如S2、S10，該層下伏于庫盆下40～60m，D3ω2巖溶發(fā)育微弱，經(jīng)壩頂ZK2揭露，其地下水在庫區(qū)承壓，承壓水頭近100m，承壓含水層之隔頂板即是D3ω2泥灰?guī)r，D3ω2相對隔水層組成水庫庫盆“盆底”，阻隔D3ω1與D3y的水力聯(lián)系，該層不會導致水庫滲漏。

2.1.2 水化學特性

S4、S5、S6、S7、S8、S9、KS8等泉水同屬 D3y巖溶含水層，D3y巖性較均一。分析結果表明，上述泉水僅S6、KS8與庫水主要離子含量接近。其余相差較大，說明S6、KS8與水庫有聯(lián)系。

就上述水庫的巖溶水文地質條件的差異性，大致劃分為2個滲漏區(qū)，分述如下：

2.1.2.1 I#滲漏區(qū)：包括壩體、壩基、壩前及左壩肩

F3斷層自庫內于左壩肩單薄分水嶺（高程1000m）通向庫外，該斷層為壓性，破碎帶寬0.80～1.50m，膠結良好，為阻水斷層。庫外沿斷層無泉水出露，水庫蓄水至979m，庫外低于正常高水位部分未發(fā)現(xiàn)新的泉水。左壩肩裂隙發(fā)育，部分被溶蝕擴大，但并未延伸出庫外，蓄水979m下游均未見新泉水。據(jù)了解，壩前曾產生滲漏，處理后經(jīng)979m水位考驗，未發(fā)現(xiàn)滲漏；壩后泉S6流量變化與庫水位有一定關系。據(jù)ZK2鉆孔揭露表明，壩體及與基礎接觸面與S6相通（ZK2連通試驗，投放孔段30～40m，10minS6染色），大壩防滲墻、基礎接觸面單位吸水量均>10Lu。S6流量5～16L/s，對應于庫水位958～974m，1988年12月水庫蓄水觀測，該區(qū)未見滲漏跡象。因此，此區(qū)滲漏不影響水庫正常蓄水位。

據(jù)本次探孔（ZK7、ZK8）壓水試驗，右岸981.87m以下，右岸972.41m以下，巖體透水率均<5Lu，為相對隔水層，由此可推斷，壩址區(qū)滲漏主要發(fā)生在建基面附近（3～5m深度），僅右岸972.41m以上高程有少量滲漏（26～42Lu），可采用帷幕方法處理。

表1 鉆孔壓水試驗成果表

2.1.2.2 Ⅱ#滲漏區(qū)：位于右?guī)煳玻啻髩?00m，K76洞口附近，滿庫水深22m

該區(qū)滲漏層D3y，巖溶發(fā)育，正常高水位（983.50m）以下，地表有K75、K76、K79三個傾斜溶洞。比較集中地發(fā)育八條NW向溶蝕隙（洞）（寬一般0.50～1.50m，最大者數(shù)米），據(jù)物探資料，地下有數(shù)條NWW向異常帶，分析為該寬縫向深發(fā)育之故，寬一般0.10～0.30m，最大者0.50m，溶洞實測，淺井證明，上述地表洞、隙與地下K76主管道緊密聯(lián)系，并在管道0～140m洞段內匯入K76（自洞口起沿洞線140m，即洞底低于河床4m）；洞底平均比降實測部分為10.74%，140m之間數(shù)條支洞有明顯近期流水痕跡及新的泥、沙堆積（流水帶入）。

2.2 滲漏型式與途徑

Ⅱ#區(qū)滲漏地表發(fā)育有溶洞、溶縫、覆蓋層零星分布，且多不起隔水作用，庫水通過溶洞、溶縫、覆蓋層下滲，造成庫水與地下水之間的水力聯(lián)系。庫水下滲后沿縱深發(fā)育的溶縫、裂隙匯入主管道K76，再由主管道K76排向庫外（右岸鄰谷）KS8，這樣就導致了庫水漏失，Ⅱ#滲漏區(qū)，庫水由縱橫+數(shù)條溶縫，傾斜溶洞及松散復蓋層入滲，經(jīng)一定距離于140m之前匯入K76，然后沿此管道排向3.20km以外的KS8；庫水穿壩排于壩后泉S6，S6流量5～15L/S，對應于庫水位958～974m。

2.3 滲漏水量分析

KS8暗河系統(tǒng)有兩個入伏點，即Ⅱ#區(qū)K76及壩下游K5，現(xiàn)根據(jù)長期觀測資料，選擇1988年元月1日至7月15日時段，扣除K5入伏量，對KS8流量變化與水庫水位進行對應分析。KS8流量在966m以下與水庫無明顯關系，其流量變幅40～97L/S，增值57L/S以內，受氣候影響，KS8較穩(wěn)定。966～974m，KS8流量47～335L/S，最大增值為288L/S，而此時段觀測僅發(fā)現(xiàn)Ⅱ#區(qū)不在水面以下，KS8流量趨于穩(wěn)定，不受庫水位影響。

根據(jù)長期觀測資料，選擇1987年12月8日至19日、1988年7月2日至3日、1988年9月18日至19日、1983年水管所資料，連續(xù)6天以上無降雨量，同時忽略蒸發(fā)量，對KS8流量進行分割。因對KS8控制的地下集雨面積暗河分布未能詳盡了解，只能作近似計算。分析結果見表2。

表2 KS8流量與庫水位變化關系表

綜上所述，庫水不向左岸滲漏，而向右岸滲漏（即F3斷層為界）。經(jīng)蓄水979m檢驗，I#滲漏區(qū)及800m庫右岸在979m以下所可能產生的滲漏不致影響水庫正常蓄水，但I#區(qū)壩體及其與基礎接觸面滲漏對大壩安全有威脅。在979m以上，I#區(qū)及800m庫右岸是否有危害性大流量滲漏，因限于工作量及勘測手段，目前尚無足夠證據(jù)加以定量分析，留待今后蓄水觀測再作定論。

Ⅱ#滲漏區(qū)：地表溶縫、溶洞入滲，均于地下匯于K76，然后集中排泄于KS8，導致庫水在該區(qū)大量漏失（約占水庫總滲漏量的70%以上），嚴重影響水庫正常蓄水。

2.4 防滲處理意見及其工作量

在壩迎水面澆一道混凝土墻，然后在墻上布置帷幕灌漿孔，帷幕孔向左、右岸延伸各10m，采用PO.32.50水泥灌漿，防滲標準以巖體透水率<5LU為合格。

該項施工帷幕線長117m，共計40孔，帷幕灌漿進尺約1600m，按單耗80kg/m計，共需水泥128t。

于K76溶洞145～160m洞段內用混凝土封洞，此段洞底水平，洞徑1～1.2m，附近洞內垮塌之堆積物可取砂、石料。同時封閉地表入滲集中范圍及對KL24、KL27、KL29三條溶縫作局部處理。

3 結論

經(jīng)勘探查明，庫區(qū)滲漏帶集中在庫尾右岸，高程為966～982m，滲漏途徑為由垂直向溶隙（孔、洞）滲入，然后集中匯入巖溶發(fā)育的K76溶洞，最終于KS8處排入巖莊小河，壩址區(qū)滲漏主要為建基面上淺層風化裂隙（溶隙），主要出露點在壩下游S6泉點上，流量5～15L/S，且隨庫水位升高而加大。除上述兩大工程地質問題外，該工程無其他不良工程地質問題。壩址區(qū)（I#區(qū)）防滲處理采用帷幕灌漿方法，庫尾滲漏區(qū)（Ⅱ#區(qū)）先用混凝土封堵K76溶洞，然后在地表按劃定的范圍（2000m2）內的溶溝、溶槽及溶隙（孔、洞）作帷幕灌漿，最后作土工織物防滲鋪蓋。

[1]傅杰民.小型水庫滲漏原因分析及灌漿技術在防滲處理中的應用[R].奉化:奉化市水利水電勘測設計院,2006.

[2]中國科學院地質研究所巖溶研究組.中國巖溶研究[M].北京:科學出版社,2003.

[3]左東啟.水工設計手冊(第四卷)土石壩[M].北京：水利電力出版社,1984．