城市景觀水體滲漏勘察分析

余從熙

（重慶市渝西水利電力勘測設計院有限公司，重慶 402160）

1 背景概述

1.1 背景

永川區鳳凰湖所在的鳳凰湖公園為永川城區南部拓展區鳳凰湖工業園區的標志性景觀設施，公園規劃、園區規劃與城市規劃互相融合。鳳凰湖工業園區的風貌可以代表永川區的城市形象。鳳凰湖作為永川地區“三湖”景觀工程之一，建成后不能蓄水，制約整個鳳凰湖工業園的發展。

1.2 勘察目的

（1）查明水庫區地形地貌、地層巖性、地質構造、物理地質現象、水文地質條件。

（2）查明影響工程蓄水的水文地質、工程地質條件，檢查水庫蓄水后的地質條件變化。

（3）對西、北側的工程處理效果和壩體填筑質量作出地質評價。

（4）查明水庫滲漏位置、范圍及滲漏區的巖土基本情況，確定水庫與周邊地下（地表）水的水力聯系，分析庫水滲漏方向，為設計提供地質資料與建議。

2 滲漏原因勘察及分析

2.1 工程概況

本次工程位于永川城區南部，鳳凰湖公園鳳凰湖位于臨江河支流上，壩址以上集雨面積0.46 km2，河道長1 km，平均比降15.74‰，是一座以景觀為主的小（2）型水利工程，水面面積16.7萬m2，總庫容63.44萬m3。鳳凰湖依據原始地形修建，通過挖填方式形成鳳凰的輪廓，修筑跌水坎、重力壩和擋水路堤。

2.2 勘察工作

根據鳳凰湖周邊地形地貌以及庫區基巖出露情況進行現場初步踏勘，局部位置采取坑槽探。根據初步勘察情況，沿大壩對庫區西、北側路堤沿線布置鉆孔45個，鉆孔進尺1 436 m，地下水位觀測450次，為保證工程區域穩定性、進一步分析滲漏情況提供客觀依據。

2.3 庫區地質情況

庫區水域總體呈不規則“Q”字形，正常蓄水位316.0 m，勘察時水位313.1 m，區內最高點位于庫區東南方孫家墳山山頂，高程362.92 m，最低點位于湖內，高程為304.05 m。湖內水流環湖心小島分別由北、東北、東南方向流向西邊的大壩匯合成庫。根據坑槽探和鉆探，庫區西、北側路堤沿線和跌水池池底主要分布人工填土，為水庫修建時山體開挖直接堆積而成，土體松散，孔隙較大，壓實度偏低，厚度6.0～18.0 m，堆積7年；路堤路面為人工瀝青混凝土，骨料為灰白色石英砂巖碎礫石，粒徑1～3 cm，厚度約0.6 m；人行步道及廣場為人工混凝土、石板，堆積1～7年；廣場庫區一側為人工鵝卵石，厚度5～15 cm，堆積時間1～7年；庫區壩體為埋石混凝土，骨料為碎塊石；庫區各橋梁墩臺為人工漿砌條石、埋石混凝土，人工漿砌條石為灰白色，厚度5.0～15.0 m，堆積1～7年。

2.4 水文地質

（1）地下水主要類型。

庫區發現泉點2處（S1、S2）、水池6處（SC1～SC6）、井水1處（SJ1）。泉點均位于庫外東南側，流量0.1～0.15 L/s，為基巖裂隙水，高程341.54～349.12 m；水池均位于庫外，主要分布在東側，高程326.24～332.78 m，個別分布在西南側，均為孔隙水，僅西南側水池水位低于正常水位；水井位于庫外東側，水位327.76 m。分析水庫周邊天然水點，SC6水池位于水庫大壩外側，高程307.61 m，低于現狀水位近6 m，存在庫水向其補給的可能；其余天然水點主要分布在水庫東～東南一側，高程均高于水庫正常蓄水位；S1、S2兩個天然泉點為基巖裂隙水，水溢出向庫內補給。分析鳳凰湖水庫水文地質簡圖，鳳凰湖水庫原為沖溝地帶，庫區地表水分水嶺內側北、東、南均向水庫匯集，東北沿西、北側一號沖溝徑流，西南沿西、北側三號沖溝徑流，兩條沖溝在顏家灣匯合后向西北側排泄。分析鳳凰湖周邊水文地質簡圖，鳳凰湖水庫分水嶺以東排泄基準面為斷橋水庫，以西排泄基準面為臨江河，結合庫區天然水點分布及鉆孔地下穩定水位分析，庫水沿西、北側沖溝匯流后向臨江河排泄。

（2）庫區水文動態觀測。

本次勘察施工鉆孔45個，進行24 h靜止水位觀測，10月11日～26日對鉆孔水位進行連續觀測。

①填方區地下水水位低于非填方區地下水位，表明西、北側路堤沿線的滲漏主要集中在填方區。

②填方二區地下水位為西岸路堤線最低，存在其他區域向其匯流的可能，為西岸路堤沿線集中滲漏帶。

③ZK1～ZK32位于庫區西、北側路堤，其鉆孔穩定水位為304.07（ZK15）～315.89 m（ZK28），均低于現狀水位和正常蓄水位。水庫西、北側路堤與庫水位存在水力聯系，水庫向外滲漏。

④ZK40～ZK42位于西側路堤外延綠化帶，鉆孔穩定水位308.04（ZK40）～309.74 m（ZK41），其內側路堤鉆孔ZK5、ZK12和ZK15高程分別為306.07、305.57、304.07 m，外延綠化帶鉆孔比內側路堤鉆孔穩定水位高，外延綠化帶鉆孔與內側路堤鉆孔形成水力坡降。

⑤ZK43～ZK45位于東南山體，鉆孔穩定水位為317.65～324.84m，均高于現狀水位和正常蓄水位，表明水庫東南山體地下水向庫內補給。

（3）巖體透水性。

根據庫區45個鉆孔，對土體作注水試驗共53段，西、北側路堤及重力壩填筑體滲透系數為5.9×10-3～9.5×10-2cm/s，屬中～強透水帶。對基巖作壓水試驗156段，進行透水性分析，有3段不起壓，屬強透水；37段透水性大于10 Lu，為10.00～41.60 Lu，屬中等透水帶，主要分布在高程289.99 m以上的透水段落。其余116段透水率小于10.0 Lu，透水率為0～9.73 Lu，為極微～弱透水帶，其中31段透水率為5～10 Lu。

2.5 水庫封閉條件

鳳凰湖地貌屬侵蝕剝蝕丘陵地貌，位于東山背斜南東翼，石廟場向斜北西翼，庫區范圍內無大的斷裂構造發育，巖層單斜產出。臨江河是區域地下水及地表水的排泄基準面，距水庫約1.1 km，平均水力坡降1.8%。鳳凰湖與臨江河間原為一條沖溝相連，沖溝至徐家灣附近形成一條無名小溪，溪水向西徑流匯入臨江河。水庫西、北側路堤沿線廣泛置于原始沖溝中，現沖溝已被填筑，填筑料主要為雜填碎石土。東南庫岸沿線為連綿低山，地面高程316～370 m。

水庫西北路堤沿線原始地貌高程低于正常蓄水位，后期由大量填方組成，填方區致使原沖溝與水庫依然存在水力聯系，水庫沿填方區經原沖溝向臨江河排泄。因此，水庫西北側地形封閉條件差，是水庫向庫外滲漏的主要區段。

2.6 壩體滲漏問題分析

壩體為重力壩，長度82.15 m，溢流壩段長5 m，非溢流壩段長77.15 m。壩頂寬5 m，壩頂高程317 m，最低建基面高程為293.6 m，最大壩高23.4 m，最大壩底寬16.7 m。

根據巖芯揭露，壩體主要由塊石、礫石混凝土填筑。壩體填料松散，水泥漿用量偏少，混凝土級配較差，密實度低，鉆孔過程中漏水量大，多次出現塌孔現象，砂質含量極高。現場ZK30巖芯顯示砂漿層埋深15.8（高程301.22 m）～19.9 m（高程297.12 m），ZK31巖芯顯示砂漿層埋深17（高程300.5 m）～20 m（高程297.05 m），ZK32巖芯砂漿含量較多，分布高程廣泛。

結合現場實際情況，壩體部分采用注水和壓水試驗聯合測試的方法，對壩體305.01～317.15 m處進行注水試驗3孔4段，滲透系數為5.9×10-3～8.3×10-3cm/s，屬于中等透水，對壩體295.05～310.02 m處進行壓水試驗3孔6段，其中4段大于10 Lu，2段介于5～10 Lu，大部分屬于中等透水。壩體填筑質量較差，屬于中等透水，滲漏量偏大。

壩基部分采用壓水試驗方法，進行壓水試驗3孔9段，其中1段大于10 Lu，2段介于5～10 Lu，1段介于1～5 Lu，5段小于1 Lu，多屬于弱透水，3段未達到本次小于5 Lu的防滲標準。強風化帶基巖透水率為5.6～14.8 Lu，屬于弱透水～中等透水，均未達到控制指標要求。壩體為中等透水性，壩基相對不透水線埋深約25 m。

2.7 路堤沿線滲漏問題分析

鳳凰湖屬于人工湖，填筑類型為雜填土，主要成分為砂土夾碎石、礫石和黏土，由大范圍人工回填土碾壓堆填形成庫岸浸水路堤。路堤多采用工程區挖方料回填，填料粒徑大小不均且過渡不明顯，級配不連續，局部為松散體，取樣困難，孔隙率較大，壓實度偏低。實地踏勘發現瀝青路面面層分布較多縱橫向裂縫，沿整個環庫公路隨機分布，局部地段沉降變形較大，約3 cm。水庫由物業公司管護，環庫公路基本不承擔通車任務，交通量小，車輛荷載作用程度低，不是造成路面沉降和開裂的主要誘因。

路堤臨水側與背水側在水頭差作用下將形成滲流場，產生潛蝕效應，潛蝕效應和填料強度弱化是造成的路面病害的重要原因。浸水路堤透水性較好，滿足公路路基排水要求，但路堤的主要功能是形成擋水結構，并非承擔公路交通需求，該路堤填料與擋水建筑物填料要求不相適應，未能形成良好的擋水建筑物，路堤長期浸水，填料強度不斷弱化，導致鳳凰湖水庫不能正常蓄水。

填方區和非填方區由不同物質組成，滲透能力顯著差異。合理劃分防滲線上填方區與非填方區是評價水庫滲漏量和采取工程措施的重要保障和依據。通過本次勘察分析，可以將庫區防滲線分為2種類型7個分區，包含填方區3個、非填方區4個，填方區與非填方區具有交叉間隔的空間分布格局。

經過現場勘察，初步判斷湖水沿路堤防滲線存在三種滲漏形式，分別為大面積散浸滲漏、基巖裂隙滲漏和集中滲漏。水庫湖水沿整個回填區往西北方～西方發生大面積散浸滲漏。基巖裂隙滲漏即庫水沿強風化層及弱風化中上部向庫外滲漏。集中滲漏即地下水沿著西、北側路堤沿線原沖溝地貌的梯度方向沿程匯流積聚并向下游集中排泄。

2.8 庫底滲漏問題分析

水庫庫底原為沖溝地帶，主要為水稻田，稻田內常年有積水。根據原庫底施工鉆孔可知，庫底覆蓋層主要為黏土，厚度1.3～9.8 m，隔水性能好，形成良好的封閉區域，使水不會大規模滲入下伏基巖。本次勘察期間，庫水的升降僅受降雨影響，高程變化很小。水庫庫底不存在大規模滲漏情況。

2.9 其他滲漏問題分析

水體東南方山體巖層傾角平緩，略向庫外傾斜。砂、泥巖互層結構，層理明顯，開挖邊坡和鉆孔巖芯可見隔層風化現象。山體雄厚，隔水性能佳。鉆孔ZK43位于1號庫區靠近山坡處，地面高程327.54 m，穩定水位高程324.84 m；鉆孔ZK44位于4號庫區靠近山坡處，地面高程320.84 m，穩定水位高程318.84 m；鉆孔ZK45位于庫尾東南方向支溝處，地面高程322.05 m，穩定水位高程317.65 m；三處鉆孔的穩定地下水位均高于現狀水位和正常蓄水位，且地下水沿地形從高向低補給。勘察期間雨水豐沛，地表徑流沿坡體結構向庫內匯流。東南方山體基本不存在向庫外滲漏情況。

3 勘察結論應用及成效

3.1 勘察結論

（1）西、北側路堤沿線滲漏分析。

鳳凰湖防滲線上存在2種物質分區，即填方區和非填方區；通過地質分析，概化3種滲漏形式，分別為大面積散浸、基巖裂隙滲漏和集中滲漏；鳳凰湖沿西、北側路堤沿線的滲漏形式以集中滲漏為主，大面積散浸滲漏和基巖裂隙滲漏為輔。

建議路堤填方部分采用覆蓋層灌漿，基巖采用帷幕灌漿進行堵漏整治[1-2]。

（2）重力壩滲漏分析。

壩體為中等透水，壩基相對不透水埋深約25 m，屬于重要滲漏部位。建議對壩體壩基采取灌漿措施[3]。

3.2 應用及成效

根據本次勘察分析結論，綜合對比防滲方案，選取壩體補強防滲帷幕灌漿、路堤帷幕灌漿方案對鳳凰湖進行整治。在參建各方的共同努力下，工程順利通過驗收，已運行兩年，未見滲漏現象。蓄水后的鳳凰湖景觀效益顯著，帶動周邊經濟建設發展，發揮較好的經濟效益和社會效益。

4 結語

水利地質勘察是水利工程建設極其重要的環節，水利地質勘察成果對水利工程建設起決定性作用。需要通過工程技術措施或手段對水體工程建設周邊全方位評估，對不利位置進行結構和防滲處理，以確保工程的安全性和時效性，達到原有工程目的，發揮工程效益。