崆峒水库枢纽大坝坝基渗透处理设计论文_张媛媛,孙颖,孙霄

一、工程概况崆峒水库库区位于六安市金安区横塘岗乡杨岩村境内，库区河谷在开阔区域呈现“U”形地貌，水源源头局部为“V”形地貌，工程规模为小型，以城乡居民生活供水为主，兼顾农业灌溉、生态、旅游、防洪、发电等综合功能。水库流域面积约16.5km2。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、隧洞等组成。水库垫底库容为33.8×104m3，正常库容为823×104m3，洪水位的相应库容为938×104m3，校核洪水位的相应总库容为993×104m3，枢纽布置。经勘探该水库库区地层属大别山地层分区北淮阳地层小区，区域内分布地层从老到新依次为：侏罗系上统凤凰台组(J3f)，主要岩性为浅紫红色、灰褐色，分别为巨厚层砾岩、夹薄层砂砾岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及透镜体；侏罗系上统毛坦厂组(J3m)，主要以安山岩为主，次为火山熔岩，夹粉砂质泥岩、泥岩，系陆相火山喷发作用的产物；白垩系上统三尖铺组(K2s)，主要岩性为浅紫红色、灰褐色，巨厚层砾岩；第四系(Q)，主要由河流冲积相、残坡积相粘土、粉土、砂土及卵砾石组成。区域地质资料及现场地质测绘结果表明，坝址区域未发现断层，区域构造较为稳定，坝址区地下水主要类型为基岩孔隙裂隙水和第四系松散沉积物孔隙水。二、大坝现状存在主要问题1. 崆峒水库枢纽工程自建成以来，经历近四十年的运行，目前现状主要存在防洪能力偏低、坝肩绕坝渗漏、坝基接触渗漏、泄洪洞洞身结构强度不足与出口消力池消能效果差、泄洪洞与输水洞洞口山体坍塌、溢洪道损坏严重、电气与金结设备老化，以及大坝观测系统与水库枢纽管理基础设施落后等问题。左坝肩绕坝渗漏水库枢纽拦河大坝左坝肩岩体断裂较发育，贯通性强，多年运行后形成稳定的地下水渗漏通道，且由于左坝肩约长45.0m坝段，坝基岸坡坡度较陡，达40.0°～45.0°，坝基帷幕灌浆施工困难，导致深入岸坡以下岩体深度较短，帷幕灌浆质量总体较差，未能彻底堵塞渗漏通道，现状高程1515.28m以上山体岩层仍为强透水层，透水率达51.0Lu；高程1505.38～1515.28m之间约高10.0m区间为山体岩层中透水层，透水率为6.1～9.7Lu，均大于5.0Lu的下限技术要求。因此，当库水位达到1517.00m时，库水自左岸大坝坝体及山体岸坡迎水面经岩体中的裂隙通过山体岩层中～强透水层，集中渗漏溢出下游山体岸坡地表及坝坡坡面，存在左坝肩绕坝渗漏。坝基接触渗漏水库枢纽拦河大坝施工过程中，坝基清基深度不足，大坝坝体中部长83.2m坝段心墙底部壤土截水槽与坝基之间上下游砂砾石透水层未能完全清除，经取样试验，砂砾石层透水率为100.0Lu，心墙上游防渗帷幕伸入坝基基岩深度不足，帷幕与截水2.槽之间形成地下水渗漏通道。据水库运行管理观测，库水位1508.00m时，坝后存在6个渗水点，渗水量0.0001～0.0014m3/s不等，渗漏总量0.004m3/s。参照相关技术资料及已建工程实践，壤土截水槽安全接触渗透比降允许值一般为2.0～3.0。经计算，在正常蓄水位1523.20m时，该坝段接触渗透比降为4.13，大于允许值；库水位达到1521.30m时，大坝中部坝段坝基出现渗水点。因此，当库水位达到正常蓄水位1523.20m时，大坝坝基存在接触渗透失稳问题。3.断层对坝基渗漏的影响。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆坝址区断层和裂隙发育众多，断层和裂隙相互切割、连通，构成了地下水在裂隙网络中的运动。其中断层和裂隙发育具有以下特点：①多数断层和裂隙顺河向发育，即基本与河流平行，使得沿河流方向断层渗透性较大，坝基更容易发生渗漏，若河流流向与断层大角度相交或垂直，则坝基的渗漏量会减小；②陡倾角断层和裂隙较多，大部分断层倾角大60°，有的甚至接近90°，这种陡倾角使得地下水在裂隙中运动的阻力减小，地下水流动速度加快，断层和裂隙之间的水量交换作用强烈。同时这种陡倾角断层和裂隙也使得帷幕灌浆达不到预期的效果，部分灌浆段封堵不好，导致地下水集中渗漏通道的出现。三、工程质量评价1.根据工程的地质勘探资料、原有施工资料、大坝运行管理报告和现场安全检测报告等成果,对清水河水库进行工程质量综合评价如下。坝体施工前未对坝基砂卵石覆盖层、清水河逆断层和左坝肩处的挤压破碎带进行任何处理,造成坝基、坝肩渗漏至今,严重危及大坝安全。因此评定坝基和岸坡处理施工质量不合格。大坝填筑施工过程中存在严重的违规施工行为,工程竣工后相当长时间内,都面临垮坝的危险,地质勘探揭示其填筑质量较差,坝体接头部位碾压不实,坝体内夹有多层具中等透水性的软弱夹层。因此评定坝体填筑质量不合格。溢洪道所在山体岩石破碎,侧壁陡峭高耸,溢洪时极易引起山体滑坡,虽有部分断面经过硬化处理但衬砌不全,衬砌边墙欠高,且溢洪道又无出口消能设施,因此评定其工程质量为不合格。抽水站经过近二十年的运行,虽存在诸多问题,但均系结构和设备磨损老化所致,不属于施工质量事故,因此可认为抽水站质量合格。2.坝体。无反滤坝段坝坡出逸,最大渗透坡降为0.37,大于允许值,坝体渗流安全不够,需要增加反滤;有反滤坝段反滤体排水尚好,该段大坝坝体渗流还是稳定的,总体来说大坝坝体渗流稳定存在安全隐患。坝肩:本次地质勘探揭示在大坝左侧坝肩存在破碎岩体,具有中等透水性,是造成左坝肩绕坝渗漏的原因。因此清水河水库大坝坝体出逸较高,较大部分坝段无反滤,尤其坝体白蚁危害严重,因此大坝坝体存在渗流安全隐患;坝基砂卵石透水性大,渗流压力大,渗流坡降大于允许值,坝基存在渗流破坏的可能;现状下坝脚已经出现渗漏险情,坝基渗流不安全;左侧坝肩存在绕坝渗漏问题,对大坝渗流产生较大危害;特别在校核洪水位(79.28m)的情况下,洪水漫坝。因此综合评定该工程的渗流性态是不安全的,大坝渗流安全等级定为C级。结束语：现状大坝主要存在坝肩绕坝渗漏及坝基接触渗漏等主要问题。在崆峒水库枢纽除险加固工程实施中，经对渗漏成因的综合分析，对坝肩绕坝渗漏，设计采取增加防渗帷幕深度，以及延长防渗帷幕长度的技术方案进行处理。对坝基接触渗漏，设计采取大坝坝体、坝基岩体及砂砾石层内通过深孔固结灌浆形成连续帷幕防渗墙的技术方案进行处理，设计在上游坝坡布置单排约深70.0m的固结灌浆孔，伸入坝体心墙底部壤土截水槽与基岩间的砂砾石透水层下部，封闭心墙底部与坝基岩体之间的渗漏通道，延长渗径，降低接触渗透比降。经大坝坝基接触渗漏固结灌浆效果的综合全面分析评价，灌浆效果显著，前期坝后渗水点均已干枯再无渗漏现象，取得良好效果。参考文献［1］刘建华，朱维申，李术才，等．小浪底水利枢纽地下厂房岩体流变与稳定性数值分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，2016，24（14）：2484－2489．

论文作者:张媛媛,孙颖,孙霄

论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年3期

论文发表时间:2019/11/1

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