水平鋪蓋與豎直懸掛帷幕相結合在解決巖溶壩基水庫滲透穩定問題中的應用

張大雷 趙曉輝

（1. 煙臺市南水北調工程建設管理局 山東煙臺 264001 2. 煙臺國際經濟技術合作集團有限公司 山東煙臺 264003）

水平鋪蓋與豎直懸掛帷幕相結合在解決巖溶壩基水庫滲透穩定問題中的應用

張大雷1趙曉輝2

（1. 煙臺市南水北調工程建設管理局 山東煙臺 264001 2. 煙臺國際經濟技術合作集團有限公司 山東煙臺 264003）

為解決巖溶地質條件下大壩壩基滲透穩定問題，經反復論證，筆者采用了水平鋪蓋與豎直懸掛帷幕相結合的方法對滲漏壩基處理。經工程實例驗證，取得了較好的效果。

巖溶壩基 滲透穩定 水平鋪蓋 懸掛帷幕

1 引言

巖溶壩基工程地質和水文地質條件復雜，往往因巖溶發育范圍廣、深度深而致使通常采用的防滲墻、帷幕灌漿等壩基防滲處理方式無法很好使用。在山東省煙臺市門樓大（2）型水庫幸福渠副壩除險加固中，針對壩基巖溶發育特點，經反復論證，最終選取了水平鋪蓋與豎直懸掛帷幕相結合的方法對滲漏壩基處理，取得了良好的效果。

2 工程概況

2.1樞紐情況

門樓水庫位于山東省煙臺市福山區門樓鎮西南2km處、大沽夾河西支流內夾河（又名清洋河）下游，控制流域面積1079km2，工程加固后總庫容2.44億m3，是一座兼有防洪、城市供水、灌溉等綜合利用功能的多年調節大（2）型水庫。門樓水庫樞紐工程包括主壩、閘北副壩、東副壩、幸福渠副壩、溢洪道、放水洞等工程。

2.2幸福渠副壩情況

幸福渠副壩為斜墻壩，壩頂高程35.71m，最大壩高19.2m，壩頂寬6.0m，壩頂長150.0m。壩體斜墻厚2～12m不等，頂高程32.96～33.75m。上游壩坡坡比為1：3.0～1：3.25；下游壩坡坡比為1：2.25。

在運行過程中幸福渠副壩多次出現壩腳漏水、壩前庫底塌陷險情。1960年7月26日，右岸上游坡沉陷，水中出現一漏洞，直徑約4.0～5.0m；1990年9月24日，壩腳處發生漏水，樁號0+496.4處距大壩上游壩肩68m處出現大、小漏水溶洞6處；2000年8月12日，樁號0+526.8上游距壩肩65m處有4處滲水旋渦，直徑均30cm左右。每次險情發生后均采取了應急措施，但一直未從根本上解決問題。

3 幸福渠副壩壩基水文地質及工程地質條件

經勘察，幸福渠副壩壩基巖溶發育主要受地形、巖性和地質構造控制，主要有以下基本規律：

（1）巖溶發育受構造控制

巖溶形態以溶隙、溶溝和溶孔、溶洞為主，溶隙寬0～2cm，溶溝寬20～40cm，溶洞洞徑一

般10～20cm，部分達60cm，受高角度NWW和NNE裂隙影響，溶隙溶洞均呈扁豆狀或管狀，大部分巖溶裂隙和溶洞沿NWW和NNE方向延伸發育。

（2）巖溶沿大理巖與片巖接觸帶發育

幸福渠副壩大理巖與片巖呈帶狀垂直壩軸線分布，巖溶在兩種巖性接觸帶處較發育。在地面可見大理巖與片巖接觸帶形成順層串珠狀巖溶裂隙和透鏡體狀溶洞，溶隙寬5～15cm。據鉆孔揭露，大理巖在接觸帶溶蝕明顯，溶隙寬2～5cm，大部分為2～3cm的溶洞。

（3）巖溶發育不均一

從壓水試驗成果可以看出，透水率變化很大，為5～2260Lu，勘探深度70m未見相對隔水層。厚層粗粒大理巖形成20～60cm的溶洞延伸長度可達6m，靠近斷裂巖溶較發育。

（4）巖溶發育與下游地下水排泄基準面相適應

幸福渠副壩下游岸邊有多處泉群長期滲漏，泉群出露高程受下游河床基準面制約，高程13～15m。從壓水試驗資料看，在高程13～15m以上地下水主要為垂直運動，鉆孔水位隨孔深增加而降低，高程11m以下地下水位基本穩定，表明在高程13～15m以下地下水以水平運動為主，且有巖溶滲漏的集中帶。從鉆探資料上看，巖溶主要發育在-34m以上，該段高程13～15m以上為地下水位變動帶。地下水以垂直運動為主，巖溶主要是垂直地面的管狀溶洞，巖溶多被含碎石紅色粘土充填，鉆探揭露充填物不密實，結構松散，在高水頭壓力作用下易被擊穿，形成滲漏通道。而高程11.00m以下巖溶發育，充填物較少，地下水水平運動暢通。幸福渠副壩地質縱斷面見圖1。

圖1 幸福渠副壩地質縱斷面圖

4 壓水試驗成果

壩段ZK21、ZK22、ZK23、ZK25孔壓水試驗資料見表1。

由表1可看出：ZK21孔高程-5.0m以上透水率較大，-5.0m左右巖層透水率相對較小，可作為相對不透水層；K22孔高程-5.0m以上巖層透水率相對較小，高程-5.0m以下巖層透水率有增大的趨勢；ZK23孔巖層透水率均較大；ZK25孔高程0.18m以下為片巖，弱透水。

5 工程加固方案

從幸福渠副壩地質勘察資料可以看出，巖溶發育深度大、范圍廣，若采取防滲墻等措施截滲至不透水層，不現實也不經濟；從壓水試驗資料可以看出，高程-5.0m左右巖層透水率相對較小，

可作為帷幕灌漿相對不透水層。在工程設計中，經反復討論計算，確定采取水平鋼筋混凝土鋪蓋和豎向防滲懸掛帷幕灌漿相結合的加固方案。

工程加固方案為：在幸福渠副壩粘土斜墻前端鋪設鋼筋混凝土鋪蓋，考慮到從壩腳到入河口僅有60m，且河道較窄，故確定垂直于壩軸線方向長度為60m，順壩軸線方向將河底鋪滿。為避免繞滲，兩岸順岸坡鋪設至31.0m高程（高于興利水位0.32m），考慮到上部水頭較小，確定頂部31.0m高程處鋪蓋長度為15.0m，與壩腳處鋪蓋呈漸變方式銜接。沿副壩上游壩腳布設帷幕灌漿孔，為加強帷幕灌漿與粘土斜墻和壩基基巖的連接，在副壩粘土斜墻末端設鋼筋混凝土鋪蓋，帷幕灌漿孔布設在防滲鋪蓋鋼筋混凝土齒槽的下面，設兩排孔，呈梅花型布置，排距為2m，孔距為3m，灌漿孔底部高程為-5.0m。設計方案見圖2、圖3。

6 工程加固效果

取興利水位工況為代表，工程加固前滲透場形態分布見圖4。

工程加固后滲透場分布見圖5。

興利水位工況下，工程加固前后關鍵部位滲透要素見表2。

表1 ZK21、ZK22、ZK23、ZK25孔壓水試驗結果表

圖2 加固方案平面圖

圖3 加固方案斷面圖

圖4 工程加固前滲透場形態分布圖

圖5 工程加固后滲透場分布圖

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.07.019

TV223

B

1672-2469(2014)07-0061-04

張大雷（1972年—），男，高級工程師。