红瓦屋水库库区大面积渗漏分析及处理措施

2016-04-14夏国军江妤彭义峰

地球 2016年12期

关键词：瓦屋溶洞库区

■夏国军江妤彭义峰

（湖北省水利水电规划勘测设计院湖北武汉430064）

红瓦屋水库库区大面积渗漏分析及处理措施

■夏国军江妤彭义峰

（湖北省水利水电规划勘测设计院湖北武汉430064）

岩溶地区修建水库，渗漏问题将成为非常重要的关键。岩溶渗漏是影响水库能否正常蓄水的重要问题，随着新技术的发展岩溶渗漏问题的处理也有了许多的技术手段。一般出现的都是单岩溶通道的处理，本文就结合作者的实际工作经验，对红瓦屋水库右岸大面积岩溶渗漏提出了防渗处理措施，对以后岩溶地区处理库壁大面积渗漏问题有一定的借鉴作用。

红瓦屋水库大面积库壁渗漏防渗处理

1 工程概况

红瓦屋水库位于建始县业州镇西北部的马家河上。红瓦屋水电站工程距建始县城32km，交通十分方便，有209国道穿过县城，距318国道28km。红瓦屋水库属于小（一）型水库；红瓦屋水库大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高41.5m，水库正常蓄水位1583m。水库建成下闸后，由于近坝库段右岸库壁岩溶渗漏较严重，影响了水库的正常蓄水，因此急需对水库右岸库壁进行防渗处理。

2 红瓦屋水库右岸库壁渗漏情况

施工期间发现，发电洞、右岸灌浆平洞及三个先导孔中岩溶均很发育，溶洞和溶隙纵横交错，且沿垂直大坝右岸岸坡方向岩溶发育高程越来越低，不能形成有效的防渗帷幕。在下闸蓄水前期，结合工程开挖现状及岩溶出露情况，进行了局部岩溶堵漏处理。水库下闸蓄水后不久，在水库右岸发电洞进口附近及其上游100余米库壁范围内发现有10余个渗漏点及3个溶洞。2011年7月7日，库区普降特大暴雨，库水位上升3～4m（高程1561～1562m），在一级站没有发电的情况下，第二天早晨库水位又降落到了死水位，近百万方水全部向库外渗漏。同时，在右岸库壁和库盆（主要在向家沟上游）又发现二十五个渗漏点和漏斗，局部还有地表塌陷，渗水带长度达到近400m，说明水库右岸渗漏1562m高程以下有较大的岩溶渗漏通道，连通性能较好。

3 地质概况及建议

红瓦屋水库地处鄂西南建始县北边与重庆市巫山县接壤处。黄海高程为1700～1900米，为中高山区，地形总体上呈北高南低趋势，库区及左右岸邻谷冲沟均呈南北向展布，河水由北流向南，相对高程200～300m。工程区分布地层为泥盆系至二叠系地层，由碳酸盐岩和碎屑岩组成，碳酸盐岩分布较广，出露面积占85%以上。水库左岸发育红瓦屋背斜，背斜轴向呈NE10°展布，水库库区及右岸为单斜地层，岩层产状：280°～285°，∠8～12°。水库区及右岸河间地块无大的区域性断层穿过，仅在库区及右岸发育四条断层，断层走向350度至北东20度，倾西和东倾角67度至81度，断层错距2～10m。根据库区及右岸河间地块地层岩性及其组合关系、厚度、岩溶发育和泉水出露等情况，将本区各岩组岩溶发育及含水程度进行划分为三类地下水，即：孔隙性地下水、裂隙地下水和岩溶地下水。其中岩溶水比较复杂。库区强岩溶岩组主要为二叠系栖霞组和泥盆系写经寺组下段灰岩。水库区左岸存在地下分水岭。主要依据是：在库区左岸有泉水出露，出露于背斜的NW翼，在左岸邻谷也有泉水出露，出露于背斜的SE翼，其中邻谷泉水出露点高程约为1550～1565m。分水岭两侧的泉水均出露于D3h/D3x的页岩顶部。水库右岸为单斜地层，岩层产状倾右岸偏上游，强岩溶岩组分布于库盆及右岸，水库右岸和奔山沟之间的河间地块不存在地下分水岭，水库与奔山沟q4号泉之间存在岩溶管道式渗漏，而且渗漏特别严重。根据本次勘察揭示库区岩溶分布特征如下：①1563m以下严重渗漏带主要分两段：第一段从2011年截渗墙起至zk16与zk9钻孔中间止，段长200m左右，黄家墩组页岩隔水层顶板分布高程为1548～1540m；第二段从zk07与zk08钻孔之间起至zk03与zk04号钻孔之间，段长约150m左右，黄家墩组页岩隔水层顶板分布高程为1535～1552m。②除1563高程以下的第一和第二段外，其他部位主要为相对弱岩溶发育区。水库右岸库壁防渗处理建议分两期进行，第一期处理至1563m高程，第二期从1563～1583m正常蓄水位。其中第一期的处理第一段和第二段，处理方式建议采用截渗墙处理，截渗墙走向建议沿着4-4′剖面实施,该剖面上游延伸至zk03孔，下游延伸与前期截渗墙相接。弱渗漏段根据蓄水后运行情况进行局部处理。如果遇到大溶洞、暗河进口或古河道，建议加大槽断面或者开挖其洞口进行封堵。对弱渗漏段建议采取帷幕灌浆封闭处理，对zk01至zk03孔之间库壁的溶隙及小型溶洞封堵处理。

4 红瓦屋水库防渗处理方案

（1）防渗处理分期：红瓦屋水库是以发电为主，兼有防洪。水库建成将近两年，由于水库渗漏，至今不能产生效益，如果对水库防渗一次性处理，势必时间拖的更长，投资更大，而且见不到一点效益，经过研究决定，防渗处理分两期，第一期防渗处理高程至1563m,第二期从1563m至正常高蓄水位1583m。（2）防渗处理范围：在工程建设过程中，右岸导流洞（兼发电洞）开挖时，洞子从中间分界，上部为写经寺组灰岩，下部为黄家墩组页岩，灰岩底部与页岩接触部位就见有溶洞发育。2010年至2011年对发电洞进口上游100m长库段渗水点进行封堵，开挖发现的溶洞、溶隙均到了页岩顶部，在本次勘探中揭露，zk04、zk06、zk07、zk10、zk16等钻孔均发现灰岩与页岩接触面发育溶洞，因此本次防渗处理深度应达到页岩顶部以下一定深度，底部进行全封闭。通过勘探，1563m以下严重渗漏带主要分两段：第一段从2011年截渗墙起至zk16与zk9钻孔中间止，段长200m左右，黄家墩组页岩隔水层顶板分布高程为1548-1540m；第二段从zk07与zk08钻孔之间起至zk03与zk04号钻孔之间，段长约150m左右，黄家墩组页岩隔水层顶板分布高程为1545-1552m（F6断层东盘），断层西盘的zk07号钻孔页岩顶板分布高程为1536m。其他部位为弱渗漏段，可以根据水库蓄水后渗漏情况进行局部处理，但是本次对强岩溶发育区处理应与渗漏段处理预留接口。（3）防渗处理措施：可以选用的防渗处理方案主要有以下三种：①采用防渗帷幕：理由是不受天气因素影响，常年可以施工；防渗线路及深度好控制。但是溶洞太多，而且规模较大，水泥浆灌下去会被流水带走，势必会带来耗灰量大，起不到防渗效果，而且投资大，防渗帷幕不保险；②机械截渗墙：借鉴其他工程经验，采用乌卡斯，就是用机械冲击成一道槽，槽宽40cm，然后在槽中浇注钢筋混凝土，形成一道钢筋混凝土截渗墙。该施工措施不受气候条件的影响，要求施工场地有一定平整度，可以机械操作就行，红瓦屋水库施工现场可以满足和适应该防渗处理措施。如果遇到大溶洞、暗河进口或古河道，建议加大槽断面或者开挖其洞口进行封堵。③采用复合土工膜对库内1563.00范围内全铺防渗处理方案如下：首先将库内一些弃渣土料进行平整，整成倾向左岸的一较缓边坡斜面，将矿渣土碾压密实，然后铺设30cm土料，土料上层铺设一层土工格栅，格栅上再铺设30cm土料，土料上铺设长丝针复合土工膜一层（300g/0.5mm/300g），膜上采用1m土料覆盖，采用小碾压实，四周采用砼圈梁与土工膜进行封闭衔接。根据蓄水成效情况，待铺盖施工完毕后将设计桩号 0+170~0+210和设计桩号0+055~0+125主要岩溶渗漏带采用灌浆钻孔进行自密实砼填灌处理，局部岩溶发育段采用人工挖孔桩挖开，填充堆石料，然后采用自密实砼填灌处理。根据三种方案，从可行性、经济型、实际效果综合对比，决定采用复合土工膜防渗铺盖方案。