易縣太寧寺水庫左岸滑坡的防滲處理分析

陳相彪 田慧卿

1.保定市水利水電勘測設(shè)計(jì)院，河北保定 071051；2.保定市江河水利咨詢監(jiān)理有限公司，河北保定 071051

太寧寺水庫位于河北省保定市易縣西北部太寧寺村南，大清河系北易水上游太寧寺溝上，控制流域面積8.1km2，總庫容102萬m3，是一座以防洪灌溉為主的小 （1） 型水庫。大壩為均質(zhì)土壩，壩長84m，最大壩高19.36m。水庫興建于1958年，建庫時(shí)未進(jìn)行專門地質(zhì)勘察工作，致使大壩左壩頭置于滑坡體之中。由于滑坡體組成物為塊石夾土，結(jié)構(gòu)松散，左壩肩長期滲漏將其中細(xì)顆粒帶走，留下塊石骨架，形成貫通性的滲漏通道，存在明顯繞滲現(xiàn)象，滲漏量約為1L/s，水質(zhì)清澈，嚴(yán)重危及大壩安全及影響水庫效益。

1 滑坡體分布及巖性特征

1.1 滑坡體基本特征

滑坡體位于壩址區(qū)左岸，屬堆積層土質(zhì)滑坡，發(fā)生于坡殘積粘性土夾碎塊石層中，下伏基巖為太古界阜平群漫山組角閃巖[1-3]。滑坡體形成年代不詳，近幾十年來未產(chǎn)生明顯繼發(fā)性變形，處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。滑坡體范圍為垂直壩軸線200m范圍 （左壩肩上游120m至下游80m范圍） ，最大寬度約80m （如圖1） 。滑坡體壩軸線處最大厚度大于30m，左岸鉆孔TNSZK6，鉆進(jìn)37.5m未見滑坡體底界。

1.2 巖性及結(jié)構(gòu)特征

滑坡體上部主要成分為塊石夾碎石土，壩軸線附近厚度12.3～16.2m，上下游厚度逐漸變薄。塊石、碎石含量60%～80%，塊石粒徑一般0.1～0.5m，大于1m以上，棱角狀，砂性壤土充填孔隙。坡積碎石土結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)定性較差。

下部為礫石土，屬底部滑床破碎巖土。巖性為角閃巖破碎風(fēng)化產(chǎn)物，灰黃-灰綠色，強(qiáng)度低、破碎、呈粗砂狀或碎塊狀，巖芯采取率小于40%，夾多層薄層狀泥化物。

圖1 滑坡體分布平面位置圖

圖2 滑坡體開挖斷面

圖3 壩軸線地質(zhì)縱斷

2 滑坡體組成物滲透特性

為測定滑坡體堆積物的滲透性，在勘探鉆孔內(nèi)現(xiàn)場進(jìn)行了常水頭注水試驗(yàn)[4]，試驗(yàn)孔5個(gè)，試驗(yàn)段數(shù)共計(jì)7段，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 鉆孔注水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

鉆孔注水試驗(yàn)表明：滑坡體塊石松散體透水率190.2～816.3Lu，折合滲透系數(shù)0.039～0.17cm/s，屬強(qiáng)透水層。堆積體底部礫石土透水率52.6Lu，折合滲透系數(shù)2.48×10-3cm/s，屬中等透水層。鉆孔底部為角閃巖，強(qiáng)風(fēng)化狀，屬滑坡體影響帶，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，實(shí)測透水率74.8～239.9Lu，折合滲透系數(shù)5.17×10-3～2.23×10-2cm/s，屬中等-強(qiáng)透水巖層[5]。通過鉆孔注水試驗(yàn)，明顯看出滑坡體透水性強(qiáng)，且不均勻。

3 防滲處理方案對(duì)比分析

建庫以來左壩肩滑坡體經(jīng)過了兩次貼坡防滲處理，由于兩次防滲處理深度淺，沒有從根本上解決大壩滲漏問題，現(xiàn)狀大壩下游坡腳排水溝出口常年有明流，約為1L/s，輸水洞出口左邊擋土墻后壩面出現(xiàn)洇濕，經(jīng)進(jìn)洞現(xiàn)場勘查，輸水洞洞壁見多處裂縫，縫隙寬度小于2mm，有水滲出，沿裂縫有鈣化現(xiàn)象。為徹底處理左壩肩滑坡體滲漏問題，需對(duì)左壩肩和壩體采取加固措施。

防止巖土體產(chǎn)生滲透破壞的工程措施可概括為兩大類：一類是改善巖土體的結(jié)構(gòu)特性，提高其抵抗?jié)B透破壞的能力，使其由可能產(chǎn)生滲透破壞的巖土體，變成為不易產(chǎn)生滲透破壞的巖土體；另一類是采取措施截?cái)鄮r土體中的滲透水流或減小巖土體中滲透水流的滲透比將，使其小于允許比降[6]。第一類措施通常只用在巖體中，主要用以處理巖體內(nèi)斷層破碎帶、軟弱夾層、裂隙充填物產(chǎn)生的滲透破壞，方法主要為水泥灌漿、化學(xué)灌漿、局部置換等。第二類措施主要的方法有混凝土防滲墻、水平鋪蓋、帷幕灌漿等。其中，最可靠的方法是防滲墻，能適用于各種復(fù)雜地層，目前已成為在透水土層地基、強(qiáng)透水巖體中防滲工程的主要形式。近年來，用土工膜織物作為水平鋪蓋和壩體防滲的也逐漸增多，尤其是一些小型水庫、堤防、渠道等。帷幕灌漿主要用于基巖地區(qū)建筑物防滲。復(fù)雜基礎(chǔ)條件下的防滲處理應(yīng)在認(rèn)真分析工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料的情況下，依據(jù)處理手段結(jié)合工程實(shí)際可選用幾種處理方法進(jìn)行復(fù)合式處理[7]。根據(jù)滑坡特點(diǎn)和上述工程措施，選用第二類措施中的混凝土防滲墻和復(fù)合土工膜鋪蓋方案較為合理，對(duì)比分析如下：

3.1 混凝土防滲墻

根據(jù)地質(zhì)情況和施工條件，堆積體采用沖擊鉆配合抓斗成槽，遇孤石或堅(jiān)硬巖體采用沖擊鉆成槽，泥漿固壁，直升導(dǎo)管法澆筑混凝土成墻。靠近輸水洞周圍采用高壓旋噴灌漿法，采用三管法施工。

將混凝土防滲墻沿壩頂中心線布置，延伸到左壩肩20m，全長104m，防滲墻頂部高程為27.36m，最大處理深度25m。經(jīng)綜合考慮施工條件、防滲效果以及溶蝕等因素，左壩肩滑坡體及左壩頭38m選取墻厚為0.6m，輸水洞周圍8m內(nèi)采用高壓旋噴灌漿法，其余58m，選取墻厚0.3m。

圖4 混凝土防滲墻方案示意圖

3.2 上游壩坡復(fù)合土工膜方案

復(fù)合土工膜鋪設(shè)范圍為上游壩坡及左壩肩，左壩肩土工膜防滲與現(xiàn)狀的東山頭防滲混凝土板使用KS膠粘接，粘結(jié)方法是先涂刷30%KS膠甲苯打底液或EF膠液，干燥凝固后，用KS膠將土工膜面粘合于混凝土上。

以前在壩體迎水坡面上進(jìn)行過局部土工膜防滲，但由于防滲面積很小，鋪設(shè)深度較淺，不能和本次防滲完整相接，故將其與壩面上的碎石及部分干砌石一并拆除，并對(duì)上游壩坡坡腳進(jìn)行開挖截水槽，截水槽開挖至壩基巖石。截水槽采用復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜采用兩布一膜，即400g/m2土工布兩層，0.5mm厚PE土工膜一層。復(fù)合土工膜與壩肩、壩基連接，在巖石上開挖0.5m×0.5m的槽，采用混凝土填壓。從截水槽至上游壩坡 （高程23.0m） 、壩肩連續(xù)鋪筑土工膜成為大壩整體防滲體系。

圖5 復(fù)合土工膜方案示意圖

對(duì)比分析兩種加固方案，防滲墻下部深入基巖，上部做到壩頂，并且深入左壩肩滑坡體20m，形成完整的壩基壩體防滲結(jié)構(gòu)，有效地保護(hù)左壩頭，減小滲透破壞。而且混凝土防滲墻方案施工較簡單，技術(shù)也較成熟，能適用于多種不同的地基條件，施工場面比較集中，施工質(zhì)量可靠，施工速度較快，且施工過程中不需考慮排水；復(fù)合土工膜防滲方案，施工容易，防滲效果好，但是和岸坡防滲接頭很難處理，耐久性較差，壩腳截水槽開挖量大，施工排水量大。最終確定選用混凝土防滲墻加固方案。

4 處理效果

經(jīng)過對(duì)左壩肩滑坡體及壩體的防滲處理，效果明顯，經(jīng)一年多實(shí)際運(yùn)行顯示，本次除險(xiǎn)加固工程采取的防滲處理方案合理，加固前左岸山體排水洞出口流量約為1L/s，加固后排水口基本斷流，達(dá)到了預(yù)想的防滲效果 （圖2、圖3） ，排除了滲透破壞隱患，有效地解決了左壩肩滑坡體滲漏問題。

圖6 加固前排水洞出口

圖7 加固后排水洞出口

5 結(jié)論

（1） 由于滑坡體具有范圍大、特殊的組成成分、滲透性強(qiáng)等特點(diǎn)，一般的工程措施很難進(jìn)行處理，通過采用混凝土防滲墻能夠很好的處理，防滲效果明顯。

（2） 滑坡體形成原因復(fù)雜，對(duì)水利工程而言主要是強(qiáng)滲透性和對(duì)壩體穩(wěn)定造成的影響。工程設(shè)計(jì)應(yīng)抓住主要影響因素，采取有針對(duì)性的工程措施進(jìn)行處理。

（3） 本次處理混凝土防滲體雖沒有深入完整巖體，但已延長繞壩滲流的滲徑，避免了滲水直接由下游壩體和壩肩的結(jié)合部出逸，保證了左岸壩坡的滲流安全。

（4） 滑坡體的形成是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測其對(duì)大壩的影響，文中未涉及，應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步研究。

[1] 陳南祥. 工程地質(zhì)及水文地質(zhì) （第三版） [M].中國水利水電出版社，2007.

[2] 楊連生. 水利水電工程地質(zhì)[M].武漢大學(xué)出版社，2004.

[3] 劉長春，殷坤龍，李遠(yuǎn)耀. 巴東縣文家滑坡穩(wěn)定性計(jì)算及其敏感性分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2010，37（1） ：113-117.

[4] 中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). SL345-2007. 水利水電注水試驗(yàn)規(guī)程[S]. 中國水利水電出版社，2008.

[5] 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB50487-2008. 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S]. 北京：中國計(jì)劃出版社，2009.

[6] 陸兆溱. 工程地質(zhì)學(xué) （第二版） [M].中國水利水電出版社，2001.

[7] 張?zhí)烀鳎K紅兵. 滑坡堆積體上壩基防滲處理設(shè)計(jì)研究 [J].土木工程學(xué)報(bào)，2005，38（4） ：129-133.