汾河一坝鱼嘴渗漏分析及工程措施简述

2012-10-20张晓苇

山西水利 2012年9期

张晓苇

（山西省汾河中下游水务管理局，山西太原 030002）

1 工程概况

汾河一坝鱼嘴座落在汾河出兰村山口，枢纽工程包括堆石鱼嘴溢流坝、东冲砂闸、西冲砂闸、中阀、东进水闸、西进水闸以及东西两岸的二级台地（台地略高于鱼嘴溢流坝，正常运行时水位不高于台地）。工程担负着太原、晋中、吕梁三市的工业及城市公益事业用水，以及汾河灌溉管理局10万hm2的农业灌溉用水的输水任务。同时一坝鱼嘴是明朝天启年间形成的拦河建筑物，保护水利历史文物也是一项重要任务。

由于多年的运行和对鱼嘴溢流坝维护不力，造成鱼嘴溢流坝输水运行时出现了比较严重的渗漏现象，如部分堰段出现管涌，部分坝段出现的流土现象，这些问题随时都将造成鱼嘴溢流坝坍塌的危险。

2 一坝鱼嘴工程地质概况

汾河出兰村山口，河道由150 m拓宽到300～500 m，纵坡变缓，大量较粗的泥砂淤积在该河段，砂砾层特别厚。发育地层有第四系全新统晚期洪冲积低液限粉土、卵石混合土，枢纽工程由建于不同年代的鱼嘴溢流坝、东冲砂闸、西冲砂闸、中阀、东进水闸、西进水闸组成，既无设计资料也无统一的设计标准。

3 鱼嘴溢流坝渗漏原因分析

3.1 鱼嘴溢流坝的构成

由于鱼嘴溢流坝构筑年代久远，无资料可查，按照现有的表面轮廓尺寸和查勘结果，其地质状况大致如图1所示，坝顶为多年维修时进行的砂浆抹面，厚约10 cm，宽约5 m；坝身主体为堆石体砂砾细土填缝，直接座落在砂砾层上，底宽10 m；上游坡面为至河床面的混凝土护面，近似直墙，厚约20 cm，高2 m；下游坡面斜坡高4 m，为干砌石构缝。

3.2 渗漏分析

堆石坝不采取防渗漏措施，本身即为过水溢流坝，由于以前水量充沛，引水时上下游水位差不大，抬高水位即可引水利用。随着汾河水量的日益减少，防渗节水成为一大问题，从现状看，表面的混凝土防护及下游的砂浆构缝都起到了一定作用，但随着运行时间的延长，堆石体中的砂砾及粉细土随着渗漏从细到粗依次被水带走，部分坝段即形成管状通道而渗漏量加大，下游河床即可出现明流，有时伴有流土现象。随着时间的推移，坝体管涌越来越多，流土现象越来越严重，坝体随时都有坍塌危险，将严重影响这一地区的工农业及城市公益用水，并将导致鱼嘴溢流坝毁坏。

4 工程措施

4.1 溢流坝体防渗工程措施

图1 坝体结构图

由于坝体为堆石坝，坝基为砂砾石，要想防止坝体渗漏，需要对整个坝体采取防渗措施，根据坝体高度建设了坝前钢筋混凝土整体墙：如图2所示，采用300号抗渗混凝土，墙厚35 cm、高3.5 m，基础厚0.5 m、宽1 m，用12螺纹钢与原坝面防护混凝土连接，坝体和混凝土间用土工布防渗，土工布从2 m处沿混凝土铺设到基础下，延伸至河床中，与河床土工布连接，从而整体预防坝体渗漏，保证坝体安全。

图2 溢流坝体防渗结构图

4.2 河床防渗工程措施

由于河床的砂砾石和溢流坝体的砂砾石为联通的渗透体，要解决溢流坝的渗漏问题，河床砂砾的渗漏问题必须解决。要防止坝基渗漏和保护坝体安全，一是彻底解决渗漏问题，即在坝前河床采取防渗帷幕的方法，但这种方法投资太大，防渗深度不好掌握；二是采取整体河床防渗，延长渗径的方法，至坝基下浸润线降到尽可能低，使坝基处不出现渗漏，以保护坝基安全，这种办法经济实用。实际工程中采取了第二种方法，即坝前铺设土工布，在坝前与钢筋混凝土下延伸出的土工布相连接，河床中向前延伸50 m，至坝前50 m处土工布上铺装50～100 cm的黏土，50 m往前再向上游铺设150 m黏土，厚100 cm。整体黏土上覆盖砂砾料恢复到原河床高度。