新橋礦業有限公司四房污水庫滲漏治理技術

向克西

(1.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012；2.金屬礦山安全技術國家重點實驗室， 湖南 長沙 410012)

新橋礦業有限公司四房污水庫滲漏治理技術

向克西1,2

(1.長沙礦山研究院有限責任公司， 湖南 長沙 410012；2.金屬礦山安全技術國家重點實驗室， 湖南 長沙 410012)

為了治理新橋礦業有限公司四房排土場污水庫的滲漏，采用示蹤試驗、五極縱軸激電測深探測滲漏位置、壩體土工膜防滲+壩基(肩)帷幕注漿綜合治理技術，獲得了非常好的效果，解決了污水庫下游水庫滲漏問題。

污水庫；滲漏治理；壩體穩定性

1 概 述

新橋礦業有限公司四房排土場污水庫是該公司二期工程中四房排土場污水調節庫的重要構筑物，目的是防止排土場的污水流入下游東方紅水庫造成污染。該壩屬于土工膜防滲碾壓堆石壩型，壩高17.0 m, 壩頂長約75 m，壩頂寬度3.0 m，壩基最大寬度約60 m，上下壩坡及壩頂為干砌片石護坡，上游坡面及庫底土工膜鋪蓋防滲，迎水面壩坡面積約為2400 m2，該壩壩體填筑方式采用小于40 cm的碎石料分層(共26層，每層壓實厚度0.6 m)填筑碾壓密實，干容重21.7～23.4 kN/m2，空隙率23%左右，填筑石料堅硬，干抗壓強度為170～240 MPa,巖石軟化系數一般為0.91左右，該壩于1999年5月底完成壩體主體結構填筑，因雨季影響，延期至1999年12月底完成壩坡護面及防滲土工膜鋪設等全部工程，于2000年初投入使用，一直存在滲漏現象，而且隨時間有所發展，并隨水庫水位上升而明顯嚴重，當庫內水位在54.0 m，其滲漏量約400 m3/24 h，當庫內水位在56.0 m時，其滲漏量約為700 m3/24 h。滲漏造成下游東方紅水庫嚴重污染，同時也增加了副壩的排水費用。到了枯水季節，當庫內水位明顯高于水庫水位時，可以看見多條線狀滲漏污水流進東方紅水庫。而到了雨季，當水庫水位高于污水庫水位時，污水庫水位隨之升高，這說明污水庫與水庫水力聯系密切，可以說是連為一體的，隨著滲漏的繼續，滲漏通道里的泥砂將進一步被帶走，滲漏將更加嚴重，如果不進行治理，勢必給東方紅水庫造成越來越重的污染，并破壞壩的整體穩定性，危及壩的安全。

2 污水庫區工程地質及水文地質條件

2.1 庫區工程地質

(1) 壩體與壩基：壩體屬于土工膜防滲碾壓堆石壩型，壩基為石英砂巖。

(2) 左右壩：污水庫左右壩為山坡地形，樹木茂密，巖石呈層狀結構，巖層走向與壩軸方向一致，傾向西北，傾角40°，南岸出露地層為中厚層狀石英砂巖，石質堅硬，層面裂隙發育，裂隙最大寬度達10～20 mm，北岸出露巖石以薄—中厚曾狀砂質頁巖，粉砂巖為主，巖體極為破碎，風化程度及風化深度均高于南岸巖石。

(3) 庫底：根據工勘資料，庫底為石英砂巖，風化程度比左右壩弱，風化深度也較小。

(4) 地質構造：勘探資料顯示，有兩條斷層破碎帶斜穿壩址，其走向N15，傾向西北(即壩下游)，傾角35°～40°，1號破碎帶寬度為0.2～0.5 m，2號破碎帶寬度為0.15～0.3 m，兩斷層之間巖層厚度約2.0 m，其巖石完整，斷層破碎帶具體位置及與壩軸線交匯點坐標不詳。

2.2 庫區水文地質條件

污水庫一面的擋土壩軸線地下水受地層及地形控制明顯，在山沖底部地下水出露與地表相連。地下水類型可分為基巖裂隙、孔隙水及第四系淺層潛水兩類，穩定水位埋深為0.1～1.8 m。

(1) 第四系淺層潛水：因本層沉積物主要由坡積沖洪積而成，較松散，有利于地下水的蓄積和流動，富水性較好。

(2) 基巖裂隙孔隙水：志留系高家邊群中—細砂巖，因具有一定的裂隙，顆粒組成之間亦具有一定的孔隙，故該巖石亦具有一定的富水性。

3 攔污壩體壩基探測結果

為查明整個污水庫的滲漏位置，布置了7條物探剖面，分別位于附壩(P1)、壩體(P2)、庫底壩基(P3)、庫底中部(P4 、P5)、右壩(P6)、左壩(P7)，從壩體(P2)電阻率測深剖面圖(見圖1)可知， 3～18號點電阻率大于800 Ω·m，標高43 m以上的高阻異常基本反映了壩體的填土部分，由于電阻率較高，說明碾壓不密實，壩體存在大量空隙，是污水庫污水沿壩體空隙向下游滲漏主要原因之一。1～3號點標高在46～60 m范圍為左壩出露基巖的反映。標高在40～10 m范圍內出現明顯電阻率小于300 Ω·m低阻異常，異常范圍大，推測為基巖裂隙含水所致。激電測深從1號至24號點，頂部標高34 m至28 m出現大于10%的激電異常，說明壩基巖石局部礦化較強，由于激電異常與電阻率異常形態不一致，且電阻率異常出現范圍明顯大于激電異常出現范圍，推測該電阻率異常應由基巖裂隙所致。是引起壩基滲漏的主要原因，18～22號點的從36 m標高一直延續到0 m標高也出現低阻異常，而該位置是右壩肩所在位置，而該區域無激電異常，推測是裂隙滲漏引起的低阻所致。瞬變電磁法推斷解釋與電測深一致，基本反映壩體地質情況。庫底壩基(P3)探測剖面顯示壩基存在低阻異常，異常頂部高程上移2～4 m,異常底部上移近10 m。

4 治理方案

根據示蹤試驗和物探探測結果(見圖1和圖2)得出：

(1) 攔污壩體和壩基滲漏嚴重，壩體滲漏段是4～7號點和16.5～18.5號點，壩基主要滲漏段是5～15號探測點和19～22號點；

(2) 左右壩尖也滲漏嚴重，左壩尖的主要滲漏段在13～17號點之間，右壩尖的主要滲漏段是7～11號點和20～27號點；

(3) 庫底滲漏，滲漏點位置見滲漏點分布圖；

(4) 小壩有2個主要的滲漏通道，位于3.5～7號點和10.5～13號點。

(5) 右壩基巖地表40 m以下，有大面積的低阻異常。

根據以上探測結果，要解決污水庫滲漏造成的污染問題，必須對其壩體、壩基和左右壩進行治理，

圖1 新橋礦業有限公司四房污水庫滲漏P2綜合剖面圖

但大壩防滲不同于井下堵水、地下帷幕截流。井下堵水、地下帷幕截流的堵水率要求不高，堵水率能達到50%～60%就可以了，70%～80%已相當不錯，但污水庫防滲幾乎要求100%。同時根據污水庫水質酸性很強，壩面又有復合土工膜的特殊性，在選擇治理方案時，遵循以下原則：

圖2 新橋礦業有限公司四房污水庫滲漏P3綜合剖面

(1) 化學注漿，對于小于3 mm的細小裂隙及各孔注漿后期，采用化學注漿;

(2) 采用防酸材料；

(3) 防滲體具有耐久性；

(4) 在保證工程質量和工程使用功能的前提下盡量降低工程造價；

(5) 施工周期要短，在旱季施工完畢。

5 壩體土工膜防滲+壩基(肩)注漿綜合治理方案

5.1 筑壩排水清淤

本方案在庫底施工，為方便施工，并達到高標準防滲的要求，必須將靠近土工膜的深部污水抽干。由于排土場常年有污水流入污水庫，所以，首先將目前污水泵左側的臨時小壩加高，用長軸泵將深部污水槽的污水抽到污水泵小池內，再清除淤泥。

5.2 壩體及左右壩坡的防滲

對壩體利用現有的復合土工膜防滲，本次不進行其他注漿處理，對左右壩坡，在現有左右壩坡的復合土工膜基礎上左壩坡延長20 m，右壩坡延長25 m做防滲土工膜?？紤]到壩體反滲問題。采用壩體、壩基共同注漿。

5.3 基巖防滲

基巖則采用防滲帷幕,為了即降低造價又能達到好的效果，基巖注漿可采用2種形式。

(1) 普通注漿。對物探異常地段和水點位置的初期注漿，采用粘土固化漿和粉煤灰漿進行防滲，對于非物探異常地段，可根據壓水試驗情況，采用粘土固化漿和粉煤灰漿。

(2) 化學注漿。對于細小裂隙和注漿后期必須采用化學注漿，才能達到防滲的目的。

5.4 壩基防滲帷幕線布置

根據物探探測的結果，并考慮到盡量節省工程量，防滲帷幕線布置在庫底，采用折線型，從左壩壩底高阻的A點開始，經壩基B點和C點，到高阻右壩基底的D點，共分為3段。

5.5 帷幕注漿參數及工藝

各鉆孔必須進入穩定隔水巖層1～2 m。孔距設計為2 m，物探異常區域采用雙排孔，梅花形布孔，幕厚設計為3 m。施工按大壩基礎灌漿相關規范進行，注漿孔施工分三序進行。采用分段下行自溜和壓入式注漿，一般注漿段長5 m左右，壓力控制在0.1～1.0 MPa之間。化學注漿壓力大于等于3.0 MPa。鉆孔壓水試驗、結束標準嚴格按規范進行，并設計了10%的檢查孔進行效果檢查。

6 結 論

(1) 通過示蹤試驗、五極縱軸激電測深基本查清了探測整個污水調節庫滲漏的位置，物探顯示壩體電阻率高，說明碾壓不密實，整個壩體都存在滲漏。壩基發現明顯的低阻異常，施工證實由基巖裂隙所致，滲漏。兩壩尖位置也分別發現有低阻異常，施工也證實為基巖破碎所致，這些都是導致滲漏的原因。

(2) 采用壩體土工膜防滲+壩基(肩)帷幕注漿進行綜合治理，3年的使用檢驗表明，治理效果非常好，污水庫滲漏問題已徹底根除。

[1]E.農維勒.灌漿的理論與實踐[M].顧柏林譯.沈陽:東北工學院出版社,1991.

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2014-05-19)

向克西(1962-)，男，湖南衡東人，工程師，主要從事礦山防治水及巖土加固技術的研究，Email:578938616@qq.com。