水平铺盖与竖直悬挂帷幕相结合在解决岩溶坝基水库渗透稳定问题中的应用

2014-02-22张大雷赵晓辉

水利规划与设计 2014年7期

关键词：斜墙坝基帷幕

张大雷赵晓辉

（1. 烟台市南水北调工程建设管理局山东烟台 264001 2. 烟台国际经济技术合作集团有限公司山东烟台 264003）

水平铺盖与竖直悬挂帷幕相结合在解决岩溶坝基水库渗透稳定问题中的应用

张大雷1赵晓辉2

（1. 烟台市南水北调工程建设管理局山东烟台 264001 2. 烟台国际经济技术合作集团有限公司山东烟台 264003）

为解决岩溶地质条件下大坝坝基渗透稳定问题，经反复论证，笔者采用了水平铺盖与竖直悬挂帷幕相结合的方法对渗漏坝基处理。经工程实例验证，取得了较好的效果。

岩溶坝基渗透稳定水平铺盖悬挂帷幕

1 引言

岩溶坝基工程地质和水文地质条件复杂，往往因岩溶发育范围广、深度深而致使通常采用的防渗墙、帷幕灌浆等坝基防渗处理方式无法很好使用。在山东省烟台市门楼大（2）型水库幸福渠副坝除险加固中，针对坝基岩溶发育特点，经反复论证，最终选取了水平铺盖与竖直悬挂帷幕相结合的方法对渗漏坝基处理，取得了良好的效果。

2 工程概况

2.1枢纽情况

门楼水库位于山东省烟台市福山区门楼镇西南2km处、大沽夹河西支流内夹河（又名清洋河）下游，控制流域面积1079km2，工程加固后总库容2.44亿m3，是一座兼有防洪、城市供水、灌溉等综合利用功能的多年调节大（2）型水库。门楼水库枢纽工程包括主坝、闸北副坝、东副坝、幸福渠副坝、溢洪道、放水洞等工程。

2.2幸福渠副坝情况

幸福渠副坝为斜墙坝，坝顶高程35.71m，最大坝高19.2m，坝顶宽6.0m，坝顶长150.0m。坝体斜墙厚2～12m不等，顶高程32.96～33.75m。上游坝坡坡比为1：3.0～1：3.25；下游坝坡坡比为1：2.25。

在运行过程中幸福渠副坝多次出现坝脚漏水、坝前库底塌陷险情。1960年7月26日，右岸上游坡沉陷，水中出现一漏洞，直径约4.0～5.0m；1990年9月24日，坝脚处发生漏水，桩号0+496.4处距大坝上游坝肩68m处出现大、小漏水溶洞6处；2000年8月12日，桩号0+526.8上游距坝肩65m处有4处渗水旋涡，直径均30cm左右。每次险情发生后均采取了应急措施，但一直未从根本上解决问题。

3 幸福渠副坝坝基水文地质及工程地质条件

经勘察，幸福渠副坝坝基岩溶发育主要受地形、岩性和地质构造控制，主要有以下基本规律：

（1）岩溶发育受构造控制

岩溶形态以溶隙、溶沟和溶孔、溶洞为主，溶隙宽0～2cm，溶沟宽20～40cm，溶洞洞径一

般10～20cm，部分达60cm，受高角度NWW和NNE裂隙影响，溶隙溶洞均呈扁豆状或管状，大部分岩溶裂隙和溶洞沿NWW和NNE方向延伸发育。

（2）岩溶沿大理岩与片岩接触带发育

幸福渠副坝大理岩与片岩呈带状垂直坝轴线分布，岩溶在两种岩性接触带处较发育。在地面可见大理岩与片岩接触带形成顺层串珠状岩溶裂隙和透镜体状溶洞，溶隙宽5～15cm。据钻孔揭露，大理岩在接触带溶蚀明显，溶隙宽2～5cm，大部分为2～3cm的溶洞。

（3）岩溶发育不均一

从压水试验成果可以看出，透水率变化很大，为5～2260Lu，勘探深度70m未见相对隔水层。厚层粗粒大理岩形成20～60cm的溶洞延伸长度可达6m，靠近断裂岩溶较发育。

（4）岩溶发育与下游地下水排泄基准面相适应

幸福渠副坝下游岸边有多处泉群长期渗漏，泉群出露高程受下游河床基准面制约，高程13～15m。从压水试验资料看，在高程13～15m以上地下水主要为垂直运动，钻孔水位随孔深增加而降低，高程11m以下地下水位基本稳定，表明在高程13～15m以下地下水以水平运动为主，且有岩溶渗漏的集中带。从钻探资料上看，岩溶主要发育在-34m以上，该段高程13～15m以上为地下水位变动带。地下水以垂直运动为主，岩溶主要是垂直地面的管状溶洞，岩溶多被含碎石红色粘土充填，钻探揭露充填物不密实，结构松散，在高水头压力作用下易被击穿，形成渗漏通道。而高程11.00m以下岩溶发育，充填物较少，地下水水平运动畅通。幸福渠副坝地质纵断面见图1。

图1 幸福渠副坝地质纵断面图

4 压水试验成果

坝段ZK21、ZK22、ZK23、ZK25孔压水试验资料见表1。

由表1可看出：ZK21孔高程-5.0m以上透水率较大，-5.0m左右岩层透水率相对较小，可作为相对不透水层；K22孔高程-5.0m以上岩层透水率相对较小，高程-5.0m以下岩层透水率有增大的趋势；ZK23孔岩层透水率均较大；ZK25孔高程0.18m以下为片岩，弱透水。

5 工程加固方案

从幸福渠副坝地质勘察资料可以看出，岩溶发育深度大、范围广，若采取防渗墙等措施截渗至不透水层，不现实也不经济；从压水试验资料可以看出，高程-5.0m左右岩层透水率相对较小，

可作为帷幕灌浆相对不透水层。在工程设计中，经反复讨论计算，确定采取水平钢筋混凝土铺盖和竖向防渗悬挂帷幕灌浆相结合的加固方案。

工程加固方案为：在幸福渠副坝粘土斜墙前端铺设钢筋混凝土铺盖，考虑到从坝脚到入河口仅有60m，且河道较窄，故确定垂直于坝轴线方向长度为60m，顺坝轴线方向将河底铺满。为避免绕渗，两岸顺岸坡铺设至31.0m高程（高于兴利水位0.32m），考虑到上部水头较小，确定顶部31.0m高程处铺盖长度为15.0m，与坝脚处铺盖呈渐变方式衔接。沿副坝上游坝脚布设帷幕灌浆孔，为加强帷幕灌浆与粘土斜墙和坝基基岩的连接，在副坝粘土斜墙末端设钢筋混凝土铺盖，帷幕灌浆孔布设在防渗铺盖钢筋混凝土齿槽的下面，设两排孔，呈梅花型布置，排距为2m，孔距为3m，灌浆孔底部高程为-5.0m。设计方案见图2、图3。