河南省宿鸭湖水库异常渗水分析及处理

董长兴 朱洪儒

(河南省宿鸭湖水库管理局，河南 驻马店 463300)

河南省宿鸭湖水库异常渗水分析及处理

董长兴 朱洪儒

(河南省宿鸭湖水库管理局，河南 驻马店 463300)

河南省宿鸭湖水库大坝渗水异常，下游出现沼泽化，长度绵延几公里，积水宽度30～50m，积水量随库水位升降而增减明显。经勘探，存在中等—强透水砂层。经方案比选，采用深层水泥土搅拌桩防渗墙进行防渗处理，施工中严格按照施工方案控制施工质量。完成后与历史同期相同水位比较，防渗效果明显。

宿鸭湖大坝；异常渗水；分析；处理

1 水库大坝异常渗水情况

宿鸭湖水库位于河南省驻马店市汝南县城西6km处，属淮河流域大洪河支流汝河干流控制工程，控制流域面积4498km2。水库于1958年2月20日开工，同年8月20日建成。至2014年，共进行了六次除险加固，加固完成后，工程标准为100年一遇洪水设计、1000年一遇洪水校核。设计水位57.23m，相应库容12.61亿m3；校核水位58.64m，相应库容16.38亿m3。水库大坝为均质土坝，全长34.202km，最大坝高18m，一般坝高7～10m。该水库是一座以防洪为主，结合灌溉、发电、养殖、旅游等多项目综合利用的大(1)型水利工程。

苏庄汝河堵口坝段位于9+238～9+338处，上游地面高程52.7m，下游左岸地面高程52.6m，右岸地面高程51.8～52.0m。1958年水库建成后，发现该堵口下游右岸有冒水翻砂现象，1975年“75·8”洪水期间，由于库水位的抬高，冒水翻砂现象较为明显。1976年以后群众在坝下游约2.5km处老汝河中修建一堵水工程，使坝下游尾水位抬高至49.00～51.00m，渗流砂沸点被淹没。1982年3月进行了该坝段地质复勘工作，在坝轴上游13.55 m高程平台上修建平行坝轴的截渗墙，并在汝河右岸安装了测压管。1990年第五次除险加固结束后，当库水位超过54.00m时，该坝段9+500～9+700附近，在1996年、1998年、2000年均出现渗水异常，下游坡脚外20m地面出现“软包”或地表出现小泉眼形成较小溪流，农家压水井出现从高出地面约30cm的出水口不间断自然出流现象。现场观察，均为清水。2008年3月在堵口北岸发现一座群众自打水井正向外自流清水，该井深20余m，水温恒定。

洼地和南岗个别坝段下游多处出现沼泽化，长度绵延几公里，积水宽度30～50m，积水量随库水位升降而增减明显。

在库水位超过53.50m时，大坝17+000处下游坝坡出现渗水现象。

2 大坝异常渗水成因分析

2.1 坝基工程地质条件因素

据1983年和2007年勘探结果，揭露地层如下：

砂壤土①-1：分布在坝基下游，顶面高程50.8～51.7m，厚度1～2m左右。据3次孔内注水试验其范围值K=2.60×10-3～6.58×10-4cm/s，平均值K=9.6×10-4cm/s，属弱—中等透水地层。

中细砂夹砂壤土①-2：黄色，以中砂为主，并有细砂、粗砂和少量极细砂。该层颗粒组成分布不均，含泥量多寡有很大差别。分布顶面高程46.0～51.0m，底部最低高程42.6m，最大厚度7m，一般厚度3～4m。最大埋深约9.5m。当库水位为51.79m时，该层地下水位为48.21m。据7次注水试验资料，渗透系数为1.92×10-4～1.37×10-2cm/s。属中等—强透水砂层。

中、重粉质壤土③：该层最大厚度7m左右。据注水试验结果其渗透系数为1.6×10-5～2.34×10-4cm/s，属弱透水层。

粉质黏土④：该层顶面平缓高程约27.5m左右，是该坝段的不透水地层。

综上，坝基砂壤土①-1及中细砂夹砂壤土①-2属中等—强透水层，下部中、重粉质壤土③属弱—中等透水层，是大坝存在渗漏异常的因素之一。

2.2 水文地质条件因素

根据勘探钻孔了解，坝址附近地下水有潜水和承压水两种类型。

潜水：据安装在9+222～9+249④层、细砂层中的观测孔观测结果，当库水位为51.63m时，砂层潜水位为48.00～47.84m。地下水比降平缓。观测孔水位与库水位相差3.64～3.79m。

承压水：据截渗墙剖面9+186、9+215、9+273钻孔揭露，③层底部砂层为一承压含水层，其顶板高程为30.14～32.62m，承压水位为50.27m，高出④层砂层中之潜水位2.28m。

2.3 建库时施工因素

宿鸭湖水库始建于1958年的“大跃进”时期，坝基砂层在建坝时未清除，透水性强，根据仅有的部分坝基观测资料，地下水位与库水连通性好，并随库水位升降关系密切，反应灵敏，滞后时间短。经渗流计算，高水位的坝基出逸坡降大于砂层的允许渗透坡降。坝体下游坡因未设反滤和排水砂带，高水位坝体下游坡存在渗透破坏。

2.4 库水位因素

为了解该库水位与坝基地下水及其坝下游翻砂与库水位的关系，1980年在9+280、1982年在9+306处安装了两排测压管，通过整理分析观测资料，可知坝基砂层地下水位与库水位连通性好，观测管水位随库水位升降关系密切，反应灵敏，滞后时间很短。观测管水位除受随库水位升降影响外，还受尾水位高低控制。

2.5 坝前覆盖因素

据1983年地质资料揭露，在坝上游50～68m范围内表层有一层黄色中粉质壤土，厚1～3m。在9+306剖面上游68m以外，为后期淤积的灰色轻粉质壤土(软土)，厚1m左右，下伏中、细砂层，该处地面高程51.4m。9+315剖面砂层上覆土层厚2.0m左右。在此剖面右侧(南侧)均未遇见砂层，均为灰色轻粉质壤土淤积层。1996年前后，当地群众擅自在坝上游古河道内采砂，破坏了坝前覆盖，使库水与透水层得到连通。

3 处理方案

坝基的渗流控制措施为上铺、中截、下排以及各项措施的综合应用。

a.在上游进行水平铺盖是控制坝基渗流的措施之一。但若进行水平防渗，需将库水放空露出库底，这对除险加固工程来讲显然是不现实的。

b.在下游坡采用排水盖重。但由于宿鸭湖水库坝后村庄较多，居民房屋紧靠大坝坝脚建造，大坝下游导渗沟以外均不属于管理局范围，在下游进行盖重势必造成新的征地和移民，由此将产生诸多问题。况且只在下游采取排水盖重方式，坝基渗流量仍较大，个别坝段极易在下游产生鼓包或新的渗透破坏，处理不彻底。而上铺、下排往往是两者结合在一起，单独采用一项不能完全解决问题。

c.根据国内经验，在各种处理措施中，中截一般是比较彻底也是最可靠的方法。

鉴于宿鸭湖水库大坝为均质土坝，因此，采用垂直防渗措施。在垂直防渗措施中，经对高压喷射灌浆、混凝土防渗墙、深层搅拌水泥土防渗墙的方案比选，水泥土防渗墙造价低，施工方便快捷，最终采用深层水泥土搅拌桩防渗墙进行处理，成墙厚度0.3m，向两岸延伸50m，桩间最大搭接为0.07m。

4 处 理

按照处理方案，2010年3月，完成了该坝段1+665～1+935、2+845～3+650、9+130～9+360、14+920～15+430、18+650～19+000、19+000～20+000、21+100～21+700、28+880～29+660、30+200～30+500段深层水泥土搅拌桩防渗墙，2011年10月，完成了16+000～18+650段和20+000～21+100段深层水泥土搅拌桩防渗墙。采用的工艺流程为：钻机就位、调平；通过主机带动钻头搅拌，并以一定的推动力把钻头向土层推进至设计深度；提升搅拌到孔口。在钻进和提升的同时，用水泥浆泵将水泥浆输进钻杆，经钻头喷入土体，使水泥浆和原土充分拌和完成一个流程的施工，形成一道水泥土防渗墙。

施工过程中严格控制搅拌轴的提升速度，钻进速度不大于1.2m/min。输浆压力控制在0.3～1.0MPa之间。为保证桩孔不偏斜，开始入土时钻进速度不大于0.8m/min，土层较硬时，速度不大于0.6 m/min。

成桩后进行开挖检验、取芯试验、注水试验、无损试验，确保桩体质量符合设计要求。

5 处理效果

水库大坝于2011年10月完成深层水泥土搅拌桩防渗墙后，在4个汛期的运用中，经现场观察，与历史同期相同水位比较，防渗效果明显，该坝段下游没发现渗水异常现象。

为定量地分析检验深层水泥土搅拌桩防渗墙处理效果，沿坝共设置33个坝基测压管观测断面，每个断面设5根；设置27个坝体浸润线管观测断面，每个断面设3根，坝体浸润线管和坝基测压管错开布置，共246根观测管。选用不受潮湿环境影响、能避免电磁场干扰、电绝缘性好、耐久性好、具有抵抗恶劣环境及化学侵蚀能力的光纤光栅传感器进行观测。因设备埋设仅4年，观测资料系列短，有待于在今后进行定量分析。

Analysis and treatment of abnormal seepage in Henan Suya Lake Reservoir

DONG Changxing, ZHU Hongru

(HenanSuyaLakeReservoirAdministration,Zhumadian463300,China)

Henan Suya Lake Reservoir dam has abnormal water seepage. Paludification is occured in the downstream area, and the length extends for several kilometers. Water-logging width is 30～50m. Accumulated water is significantly increased or decreased with reservoir water level. Medium-strong permeable sand layer is available according to exploration. Seepage prevention treatment is implemented with deep cement-soil mixing pile cut-off wall through scheme comparison. Construction quality is controlled in strict accordance with construction plan in construction. It is compared with the same water level at the same period after the project completion, and seepage control effect is obvious.

Suya Lake Reservoir; abnormal water seepage; analysis; treatment

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.10.013

TV223.4

B

1673-8241(2015)10-0041-03