安沟水库大坝渗漏的原因及处理

□宋玉芬（汝州市小型水库管理中心）

0 引言

安沟水库位于汝州市北20km焦村乡安沟村附近，在北汝河支流黄涧河上，属淮河流域沙颍河水系，水库控制流域面积89km2,总库容1530.27万m3，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖等综合利用的中型水库。水库下游有5万多人以及军事光缆、省道洛界公路等,防洪位置重要。

安沟水库建库前未做任何地质工作，1960年建成蓄水即发现坝基及溢洪道下游有漏水点。经1986年洛阳地区勘测设计院在大坝西坝肩及其下游勘探（共6个水文地质孔），证实河槽中坝基下为一层约16m中间夹壤土层的砂卵石层，其下为奥陶纪下统白云质灰岩，右坝肩为坡积碎石土和奥陶纪白云质灰岩。从平顶山水利局任务书中得知左坝肩基岩为寒武纪含多面状结构青灰色灰岩，中间夹竹叶状灰岩。1988年河南省水利二总队在大坝桩号0+060～0+005段灰岩中作水泥帷幕灌浆检测，但经蓄水证明，渗漏并未减轻。

1989年4月黄委会水科所进行了放射性同位素检测，河南省水科所和新郑水利局进行了物探，1990-1991年，河南省水利勘测总队作了坝基渗漏及坝体质量检查地质勘察，勘探结果认为漏水严重，除对左坝段坝基砂卵石和右坝段截水槽下砂卵石进行处理外，还应对基岩表层透水层较大区域进行处理。1993年对河槽0+000～0+125砂卵石层进行高喷灌浆，但是渗漏现象仍没有明显改观。

2 存在的问题及原因

2.1 坝基处理及存在的问题

该坝基为砂卵石地基，1959年建坝时设有截水槽，截水槽位于坝轴线上游约12m处，在桩号0+010～0+023段，截水槽坐落在砂卵石上；0+023～0+125段，截水槽坐落在砂卵石层中的壤土夹层上，其下还有8m左右的砂卵石层；在桩号0+125以左约40m范围，截水槽坐落在基岩上。施工时，由于主河槽段地下水很大，采用水中倒土使坝体合拢。另外，在右岸陡坎处开了三条结合槽，其他地面只清理了浮土。1988年河南省水利勘测总队在大坝桩号0+060～0+005段石灰岩中作水泥帷幕灌浆，其平均深度约为深入基岩10m,但经蓄水证明，渗漏并未减轻。1989年4月，据黄委同位素测定，水库淤积厚度虽已达11m厚，但在坝前堆积石渣处为一入渗地段，因而淤积层所起作用较小，天然铺盖防渗效果不明显。1993年做了高喷灌浆处理，发现右岸帷幕灌浆个别灌浆孔深度不够，下部为严重透水层，存在渗漏通道，所以对右岸帷幕原灌浆3个孔进行了复灌。高喷灌浆前，大坝渗漏严重，明流出水点有溢洪道出口、小桥南、量水堰东和东西两泉等处。

2007年大坝安全评价时现场查看发现西泉漏水点和右岸新开溢洪道上共2处漏水点，以及坝下游鱼池底部多处翻砂冒水现象。鱼池下游陡坎处有一泉眼冒水形成水池，同时，有一股明流自左侧汇入该水池。这说明坝基仍存在严重渗漏问题，坝基防渗处理和加固措施的效果并不明显。

2.2 高喷灌浆后渗漏原因分析

一是截水槽从桩号0+125一直到左岸坝端，这段坝基截水槽坐落在基岩上，位于坝轴线上游约12m处，底宽为5m。1993年高喷灌浆从桩号0+000～0+125，沿垂直于坝轴线方向，灌浆位置在上游坡267m高程以下。按267平台以上坡率1:2.62计算，灌浆位置距坝轴线至少30多m，可见在0+125桩号处，截水槽和高喷灌浆防渗墙没有搭接在一起，而是沿垂直于坝轴线方向错开很大距离，从而整个坝面没有形成连续的防渗体系。在上游库水位作用下，水流会绕过高喷灌浆防渗墙，从高喷灌浆防渗墙和截水槽之间的空隙渗出。二是据勘探发现，砂卵石层以下为白云质灰岩，浅层呈风化状态，钻孔岩芯呈碎块状，各孔均见规模不等的破碎带，带内岩芯呈碎屑状、泥状或3～5cm的碎块状，均未胶结。其岩石的透水性较大，钻孔压水实验值单位吸水量为0.10～1.00min.m.m,为较严重透水。进入基岩30m深度，仍为较严重透水。在水库库水位作用下，破碎、裂隙发育的基岩颗粒被带走，这组破碎带会渐变为渗流通道。三是从桩号0+125一直到左岸坝端的截水槽和基岩之间未设混凝土垫层，周围也未设反滤，在基岩渗透水流的冲刷下，很容易导致截水槽局部失效，从而发生坝基渗漏。四是高喷灌浆孔距按照不同地层，经灌浆试验确定，如果发生孔斜，孔间距离大于两孔对喷的有效长度时，就会发生墙体不连续，形成漏喷，可导致集中渗漏诱发管涌破坏。因此，规范要求灌浆孔偏斜率≤1%。据安沟水库关于高喷灌浆施工中存在的问题还记载：喷射到砂卵石层和土层交界面和钻孔记录有大漂石位置时没有酌情停止提升、延长喷射时间。这些情况形成漏喷，导致墙体不连续，引起集中渗漏诱发管涌破坏。

2.3 坝肩绕渗分析

2.3.1 右岸渗漏原因分析

通过对收集到的地质勘探资料综合分析，造成水库右岸坝基漏水的主要原因有：一是右岸漏水段坝体之下分布有一层连通库内外，厚15m左右强透水的渗漏通道，造成库水沿此层漏向库外，使右岸坝段基础漏水；二是兴建水库在河床开挖截水槽时，截水槽没挖到隔水层上，下边还有厚8m左右的强透水砂卵石层，水库蓄水后，造成坝基漏水；三是右岸坝肩帷幕灌浆后，水从进水口进入通道（石缝）中，遇到帷幕层后，一部分可能向下，绕过帷幕顺基岩破碎带石缝流出，造成该段集中渗流，冲刷坝基、坝体，其破坏程度加剧，造成新的出水点，漏水量加大，砂沸现象严重；四是高喷灌浆后，在上游库水位的作用下，破碎、裂隙发育的基岩细颗粒被带走，形成渗漏通道，是高喷灌浆后右岸漏水的主要原因。

2.3.2 左坝段坝基漏水通道问题

老溢洪道基础不好，已封堵，从渗漏量观测表明：库水位越高，东泉漏水量越大。地质资料表明：左坝段下有3.30～5.80m厚砂卵石没有截断，虽然淤积高程比砂卵石顶面高，但因输水洞前淤积被冲成漏斗，可能使砂卵石外漏，即使有淤泥也很薄。另外，左坝段基岩破碎，砂卵石层和破碎基岩也是渗漏途径之一。

3 防渗处理方案

3.1 确定防渗处理方案

经多方案比选，最终确定塑性混凝土防渗墙方案。因为该方案墙体的结构形式、尺寸、墙体材料的渗透性能和力学性能可根据工程需要和地层条件进行设计和控制；施工方法成熟，检测手段齐全，工程质量可靠，墙体耐久性好，防渗效率高，可适用于各种地质条件。同时需要借助大型施工机械并在泥浆固壁下进行，需要独立的混凝土拌合系统和供浆系统，工艺环节复杂。根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001，依据垂直防渗措施的选用原则，安沟水库第5层砂砾石层距坝顶48m，采用塑性混凝土防渗墙方案是可靠而有效截断坝基渗透水流的垂直防渗措施。

3.2 坝基防渗处理措施

综合多种因素，本次除险加固工程防渗工程部分，采用了以塑性混凝土防渗墙及帷幕灌浆为主，输水洞位置采用高喷灌浆为辅的处理方案。防渗处理范围自基岩面以上采用塑性混凝土防渗墙，墙厚0.60m，水泥采用425#普通硅酸盐水泥。基岩面以下直至伸入弱风化岩层1m采用帷幕灌浆，安排在防渗墙施工后进行，钻孔采用回转式钻机钻进，成孔后进行清洗、压水，之后灌浆，灌浆完成后，坝体内未灌浆孔用粘土球回填并捣实，施工完成后按照设计要求打检查孔，进行压水试验，检查灌浆效果。考虑到安沟水库坝基强风化石英砂岩层厚度较小，基岩上部又没有混凝土压盖，帷幕灌浆不易形成很好的帷幕灌浆，为使帷幕灌浆效果更好，帷幕灌浆采用两排组成的帷幕，帷幕灌浆按分序加密的原则进行。施工时，先进行下游排孔的灌浆，然后进行上游排孔的灌浆，每排孔分为3序施工。