土坝上游坝面积水的处理方案

顾 美

(赫章县水利局，贵州 毕节553200)

1 工程概述

杨七沟水库位于赫章县城东面的平山乡中山村境内，大坝为均质土坝，最大坝高16.9 m，坝顶长73 m，坝顶宽3 m。水库规模为小(2)型，工程等别为Ⅴ等，大坝、溢洪道等主要建筑物为5 级。水库总库容20 万m3，水库主要以灌溉为主，并兼顾防洪、人畜饮水等。

库区地层为二叠系上统龙潭组(P2l)，属相对弱含水层，岩溶不发育，但由于库区裂隙发育，相互切割，导致岩体破碎，风化强烈。坝址区地下水类型为浅层节理裂隙水。

本次除险加固上游坝面设计为拆除上游原干砌块石护坡，清除坝面杂物，整平坝面后，再采用10 cm厚的细砂(0.5 ～1 mm细砂)垫层找平，铺设0.30 mm厚的PE 复合土工膜(两布一膜)，再用10 cm厚的细砂作PE 复合土工膜保护层，保护层的铺盖速度应与铺设土工膜速度相协调，最后铺设8 cm 厚边长为30 cm的六边形C15 混凝土预制块护坡。

上游面在高程1 608.92 m、1 605.96 m设置防滑齿槽［1］。上游坝坡1 600.50 m处设置C15 混凝土防渗墙，顶部高程1 602.50 m，宽1.5 m，高2.0 m。左右两岸设置C15 混凝土周边截流墙，宽1.5 m，高2.0 m，防渗土工膜与其均有效连接。

2 坝面积水原因

该工程于2012年12月动工，2013年6月初基本完成上游坝面设计内容(包括截流墙及防渗墙，灌浆工程、砂垫层、土工膜、预制块安装、取水口等)。由于正值汛期，连续多日降雨，导致库水由原来的死水位1 602.7 m上升至1 605.6 m. 由于施工需要，需将库水放至死水位。当库水排放至1 603.8 m时，发现处于大坝中段已安砌好的预制块向外凸起。2013年6月20日，建设单位组织设计单位、监理单位、施工单位共同查看现场。查看后发现，在上游坝面高程1 603.8 m出现长约10 m的拱包，预制块受顶托作用，产生错动变形。

预制块变形原因分析:

1)土工膜施工过程中出现搭接不好或破损，库水位上升后，膜后积水，库水位下降后，膜后排水不畅。

2)上游截流墙及周边防渗墙帷幕灌浆未到达设计要求，未形成连续帷幕，导致库水或地下水通过防渗墙底部进入坝面，导致膜后积水［2］。

3)原上游坝面泉水由于库水上涨后，库水水压力大于泉水水头，泉水倒流，导致膜后积水。

由于当时库水还淹没着部分凸起预制块，不能全面观察，为了查明原因，经相关单位商议后决定:

1)施工单位继续排放库水，将库水位排放至死水位以下，检查土工膜搭接及有无破损情况。

2)要求施工单位在右岸防渗墙选定位置进行钻孔，抽查灌浆施工是否达到设计标准。

2013年7月8日，施工单位已将库水放至1 602.00 m(死水位1602.7). 建设单位再次组织设计单位、监理单位、施工单位到现场踏勘，踏勘后发现，凸起部位高程在1 602.7 ～1 603.8 m，长15.6 m。凸起处距离左岸防渗墙同高程6.8 m，距离右岸防渗墙同高程17.2 m。

通过对土工膜的检查，未发现搭接不好和破损情况，右岸防渗墙通过钻孔压水试验检查，压水试验结果表明，均满足规范要求。基本排除以上2 点原因后，基本确认为上游坝面出露泉水所致。

3 处理措施

根据现场踏勘情况和结合施工实际情况，拟采用以下两种办法处理:

1)方案Ⅰ:以堵为主，采用灌浆封堵泉水来源途径。

2)方案Ⅱ:采用大坝上游增加坝内排水管的处理。

如采用封堵处理，由于泉水来源途径未知，给封堵带来很大难度，风险很大，成本较高。

经过反复比较讨论，最后采用方案(Ⅱ):即在截流墙下游开挖浅槽，浅槽内安装Φ100 软式透水管，软式透水管周围先铺20 cm的粗砂，再铺20 cm的细砂的反滤层，防止粒土进入管道造成堵塞，以保证水流的畅通。

透水管长35 m，在透水管中段设集水井一座，尺寸为净长×净宽×净高=80 cm ×80 cm ×70 cm，集水井距透水管两端距离16.9 m。透水管末端距防渗墙距离1.5 m。

在集水井底部安装Dn 25 mm镀锌钢管，镀锌钢管出口至上游防渗嵌固墙外0.5 m，镀锌钢管长4 m，镀锌钢管出口采用管式单向排水阀进行控制。单向排水阀出口高程为 1 602.80 m (死水位1 602.70 m)，单向排水阀承受压力＞0.4 MPa。单向排水阀作防腐处理。

同时，集水井周边土工膜嵌入集水井混凝土边墙20 cm。在镀锌钢管处的坝面采用厚20 cm的C20混凝土进行护坡。

具体排水措施如图1 所示。

图1 大坝上班单向阀及集水井剖面图

单向排水阀工作原理:只允许介质向一个方向流动，而且阻止反方向流动。通常这种阀门是自动工作的，在一个方向流动的流体压力作用下，阀瓣打开;流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动。

根据单向排水阀的工作原理可知，单向排水阀在膜后积水高于库水位时能自动打开，排除膜后积水，在膜后积水低于库水位时，单向排水阀能自动关闭，库水不能通过单向排水阀进入坝面。

4 处理后的效果

坝内排水工程于2013年7月20日施工完成，同时开始蓄水，于2013年10月12日蓄水至1 604.5 m，期间未见坝面预制块有凸起现象。并于2013年10月16日开始排放库水，于2013年10月27日排放至死水位1 602.7 m。通过现场踏勘可知，未见坝面预制块有凸起变形现象，膜后积水通过排水管排向库内，达到了预期的效果。

5 结 语

病险水库的治理在有序的进行中，我省的病险水库80%以上为土坝，上游坝面设计多为土工膜防渗，预制块护坡。在施工中或施工结束后，部分大坝坝面会出现积水现象，由于膜后排水不畅出现坝面凸起变形现象。为了解决类似问题，采用坝内排水办法可达到预期的效果。

［1］韩伟，王可平. 山东省大中型水库土坝除险加固措施［J］.山东水利，2005(09):11.

［2］谢永刚，谷安全. 燎原水库土坝沙护坡试验段成果分析［J］. 东北水利水电，1990(06):18－19.