廣西冷沖水庫滲漏原因分析及處理措施

磨柯吉，丘柏權

（廣西桂禹工程咨詢有限公司，南寧 530023）

1 工程概況

廣西冷沖水庫是以灌溉、防洪為主，兼顧養魚、種植等綜合利用的小（2）型水庫，大壩為均質土壩，壩頂高程81.22 m，最大壩高18.8 m，壩頂長度217.7 m，壩頂寬3.8 m。1968 年建成，上次除險加固時間為2011—2013 年，主要問題是壩下涵管嚴重滲漏，故對其進行封堵，并新建了輸水隧洞。2020年對水庫進行安全鑒定，發現舊壩下涵管進口附近有較明顯的塌坑現象，在出口附近存在滲水情況，流量約為0.9 L/s。

2 壩址區工程地質條件

2.1 地形地貌

壩址區屬于構造剝蝕低山地貌，左壩肩山坡自然坡度15°～40°，坡頂高程約89.0 m；右壩肩山坡自然坡度20°～60°，坡頂高程約82.5 m。

2.2 地層巖性

工程區主要地層由新至老分述如下：

（1）第四系人工填土（Qs4）：主要為壩體填土層，成分為含碎石黏土，呈可塑狀態，最大厚度約為18.8 m，壓實度為0.78～0.92，滲透系數一般為1.18×10-3cm/s～8.08×10-3cm/s，屬中等透水性。

（2）第四系殘坡積（Qeld）：巖性為含碎石黏土及黏土，厚度1～2 m，滲透系數約為1.27×10-3cm/s，屬中等透水性。

（3）泥盆系下統那高嶺組（D1n）：上段巖性為紫紅色泥質粉砂巖、粉砂巖，下段巖性為黃綠色砂質頁巖、頁巖，全風化層的滲透系數約為2.30×10-5cm/s，屬弱透水層；強風化巖體屬中等～弱透水性；弱風化巖體透水率為1.42～22.22 Lu，屬弱～中等透水層。

2.3 地質構造

根據鉆探成果，CZK01 鉆孔基巖段（深度6.6～20.2 m）巖芯破碎，以塊狀為主，塊徑2～6 cm，呈棱角狀，整體擠壓揉皺較強，在15.0～20.2 m深度為灰黑色、黃褐色斷層泥，以黏粒為主，呈可塑狀，巖芯遇水軟化，干鉆可鉆進，手按有凹痕。CZK02 鉆孔基巖上段（深度15.9～23.2 m）巖體破碎呈“泥包石”，下段（深度23.2～35.2 m）巖芯呈短柱狀、長柱狀，巖體較完整，呈弱風化。巖芯照片見圖1～2。

圖1 CZK01巖芯照片

圖2 CZK02巖芯照片

結合地質調繪，左側壩基存在F1斷層破碎帶，斷層走向N6°～12°W，傾向NE，傾角35°，延伸3～5 km，破碎帶寬約80 m，整體上擠壓揉皺較強，成分為糜棱巖、碎裂巖及灰黑色斷層泥充填，多膠結不良，以黏粒為主，呈可塑狀。斷層破碎帶的滲透性較差，以10-4cm/s為主，屬于中等透水性。

3 滲漏特征

2019年6月21日（庫水位74.88 m）壩下涵管進口處附近形成漏斗，出現較明顯的塌坑現象，塌坑直徑約0.5 m。涵管出口發生兩處滲漏，一處位于涵管左側0.9 m，流量約為0.5 L/s，無泥土帶出，滲漏處與舊涵管側壁之間的土體含水率飽和并有水泌出，局部土體含水率達到飽和狀態；另一處滲漏點位于舊涵管處底部，流量約為0.4 L/s，無泥土帶出。當庫水位達到71.00 m左右時，舊壩下涵管出口附近（高程約67.67 m）均出現滲漏現象，排水棱體下部排水溝淤積黃褐色淤泥。鉆探期間，水庫低水位運行（高程68.8 m）庫水位與鉆孔內穩定水位基本持平，通過下游量水堰計算得滲漏量為4.3 L/s（2021 年9月7日測）。大壩滲漏點示意圖見圖3。

圖3 大壩滲漏點示意圖

4 滲漏原因分析

結合歷次除險加固資料，壩下涵管滲漏可追溯到2008 年以前，在2009 年5 月，壩下涵管曾發生險情，涵管閘后沉砂池蓋板破裂穿孔，導致閘門失效，庫水從涵管涌出。說明壩下涵管長期存在滲漏問題。

由CZK04 鉆孔成果可知，高程65.37～66.47 m處鉆到舊壩下涵管，涵管內半充填，局部掉鉆，鉆進快速無法取芯。對已封堵部位進行現場注水試驗，滲透系數為2.51×10-2cm/s，屬于強透水，說明舊涵管封堵效果差。

由CZK02 鉆孔成果可知，高程61.96～63.26 m存在掉鉆現象，掉鉆1.3 m，無充填，現場注水試驗滲透系數以10-3cm/s 為主。該處空洞位于壩基以下2.5 m，處在F1斷層破碎帶中，破碎帶巖體呈“泥包石”，滲透系數以10-4cm/s為主，均屬于中等透水性，存在滲漏條件。說明壩下涵管基礎下已滲漏掏空，部分庫水從壩基滲漏。

綜合各項勘察成果分析，表明水庫壩下涵管已變形斷裂，存在穿透管壁的滲漏，壩基斷層破碎帶長期受水流沖刷、細粒土流失發生滲透破壞形成凹槽、空洞，在進口處形成塌陷凹坑，出口形成黃泥水淤積。結合外坡滲漏出露點表明樁號0+154.5～0+174.5、高程52.31～68.86 m 處存在集中滲漏通道，是水庫滲漏的主要原因（見圖4）。

圖4 水庫滲漏通道橫剖面圖

5 滲漏處理措施

由于壩體填土、壩基土層、斷層F1破碎帶及強風化巖體以中等透水層為主，均不滿足規范要求，結合壩體、壩基防滲，采用高壓旋噴、擺噴灌漿+帷幕灌漿（局部充填灌漿）的方案。針對集中滲漏通道采用高壓旋噴灌漿+充填灌漿進行處理，高壓旋噴灌漿沿壩軸線下游側2.0 m處布設，孔距為1.0 m，灌漿下限線至現狀滲漏通道底部，采用兩管法，鉆灌一體高噴機械。充填灌漿基本平行于已封堵的舊壩下涵管走向布設，充填灌漿上限高于舊涵管頂部，下限為集中滲漏通道底部，充填灌漿孔孔距為1.5 m。

6 結語

從近幾年的除險加固來看，中小型水庫壩下涵管滲漏的問題突出[1]。受限于當時地質勘察技術力量投入不足，缺乏地質資料，僅僅單純封堵壩下涵管效果不明顯，只有結合工程地質條件找出滲漏原因，對滲漏通道進行封堵才能根本解決問題。本工程采用高壓旋噴、擺噴灌漿+帷幕灌漿（局部充填灌漿）的方案處理滲漏通道，目前已施工完成。根據現場效果，滲漏問題得到有效解決，表明該滲漏處理措施是合理有效的。