凤阳山水库集中渗漏点冲坑成因分析与处理

一、引言

凤阳山水库位于淮河流域濠河上游凤阳县城南23km 处的殷涧镇境内，凤阳山山脉下。是一座以灌溉为主，兼顾防洪、养殖及城市供水为一体的省重点中型水库。该水库始建于1957年，历经多次除险加固。现该库设计洪水位53.56m，相应库容7460 万m3；校核洪水位54.70m，相应库容9065万m3。水库大坝为均质土坝，坝顶宽5.00m，坝顶高程57.10m，防浪墙顶高程58.10m，最大坝高为29.90m。大坝迎水坡为混凝土护坡，53.70m 高程以上坡比为1 ∶2.0，53.70m 高程以下坡比为1 ∶3.0。背水坡为草皮护坡，50.70m 高程以上坡比为1 ∶2.5，45.70m 高程以上坡比为1 ∶2.75，40.70m 高程以上坡比为1 ∶3.0，32.00m 高程以上坡比为1 ∶3.6，32.00m 高程以下坡比为1 ∶1.5（排水棱体部分）。2002年7月中旬，凤阳山水库组织工程技术人员巡坝时，发现大坝靠近老河槽段背水坡坝脚台地位于3#鱼塘南侧塘埂边集中渗漏点出现冲坑，为了保证水库大坝运行安全，需要对冲坑进行处理。

二、冲坑部位坝基地层

冲坑部位坝基地层简述如下：

第③-1 层，粘土，软可塑。层顶埋深0.00m，层厚1.20～5.80m。

第⑥-2 层，粘土，硬可塑。层顶埋深1.20～20.50m，层厚1.20～4.70m。

第⑩层，粘土夹风化，可塑。夹角砾。层顶埋深4.50～22.80m，层厚1.45～4.50m。分布于基岩的顶部。

三、冲坑特征及成因分析

冲坑位于凤阳山水库大坝靠近老河槽段背水坡坝脚台地，3#鱼塘南侧塘埂边集中渗漏点，桩号0+495（大坝偏东端），此处坝脚台地高程39.27m。冲坑南北最大开口长度2.68m，东西最大开口宽度1.84m，最大深度1.78m，边坡比1 ∶0.2～1 ∶0.3。坑中集中渗漏点孔径约2cm，高程37.84m，集中渗漏点流出水为清水，不挟带泥沙，同以前渗漏量观测水流颜色一致。

凤阳山水库背水坡坝脚鱼塘于2002年7月13日开始放水，放水通道利用凤阳山水库背水坡坝脚排水沟，该排水沟年久失修，多处渗漏，冲坑周围坝脚台地地势较低，工程技术人员巡坝时发现，冲坑周围汇集大量水，形成水流，冲刷冲坑。分析集中渗漏点渗漏水流颜色，不挟带泥沙，初步判定该冲坑为鱼塘放水坝脚排水沟渗漏水流冲刷造成的。

四、冲坑处理方法

1.处理必要性

该冲坑位于坝脚台地，如果不处理，任由发展，扩展到坝脚，会危及水库大坝安全，影响水库安全运行。

2.处理措施

（1）在冲坑处理前，停止向鱼塘放水，避免坝脚排水沟水渗入。

（2）在冲坑周围开挖台地排水沟。该排水沟沟底宽0.40m，最小深度0.40m，边坡1 ∶1，沟底比降接近坝脚台地地面坡度，取1/2000。塘埂坡处台地排水沟沟底比降接近塘埂坡度，并用花雨布覆盖沟底、沟坡。该排水沟临近冲坑修整开口边线的开口线距冲坑修整开口边线4.00m。

（3）将冲坑边坡按1 ∶1.5 坡比进行修整。边坡修整产生的土料堆在冲坑修整开口边线2.00m 外。

（4）做好集中渗漏点反滤排水，再回填土料。冲坑回埴顶部最终标高高于周围地面标高0.50m。

（5）拆除年久失修的坝脚排水沟，重新砌筑。

（6）在险情排除前，水库管理单位加强观测巡查，落实安全责任制，做好应急预案，保障水库安全，同时做好记录。

3.土源选择及土料开挖

经现场勘察，位于凤阳山水库管理处大院北侧500m 处的田块土料性质及储量符合要求。清除土料场表层40cm 深度内的腐殖土，包括表层杂草、树木及其他杂物。因该冲坑回填土方量较小，决定采用人工挖土，四轮机运输。因该料场地势较高，排水通畅，所以未开挖排水沟。

4.施工工艺

（1）以集中渗漏点为中心，开挖冲坑坑底排水沟。该排水沟沟底宽0.15m，最小深度0.10m，边坡1 ∶1，沟底比降接近冲坑底部地面坡度，取1/100。该排水沟铺设反滤层。反滤层做法如下：反滤层共两层，外层用土工布裹粗砂，粗砂厚15cm，内层用土工布裹瓜子片，厚（直径）20cm。土工布装填粗砂、瓜子片前，先缝成圆桶状，一端用绳子扎紧，装填时，将外层靠近集中渗漏点的一端端部装填15cm 厚粗砂，另一端不装。装填后再用绳子扎紧另一端。

（2）土料填筑前，先进行碾压试验，测定压实土料压实度，确定施工碾压遍数，然后按试验参数进行施工。试验场地位于冲坑西侧，在试验场地内选择4 个1.00m×2.00m 的试验小块，试验小块每层虚铺土料厚度20cm，回填土块直径控制在5cm 以内，控制含水量在最优含水量附近，用蛙式打夯机碾压。每个试验小块，按预定的碾压遍数进行碾压，碾压结束后，在填筑面上取样测定干密度，从而确定满足施工要求压实度的碾压遍数。土料填筑时，将结合面由下至上开挖成台阶状，每级台阶高约15cm。回填土方前，清除坑底、坑坡上的浮土、杂物。四轮机运输土方卸在台地排水沟外侧，用手推车运输土方，从冲坑上方倒入冲坑内。回填土方时，在冲坑底开挖的排水沟两侧对称人工回填土方，均衡上升。蛙式打夯机碾压时，行走方向平行坑底排水沟走向，夯实采用连接环套打法，夯迹搭接宽度不小于1/3 夯径。铺设上层土前，在下层土连接层面上洒水并刨毛，后沿水平层面铺设新土，沿水平层面进行碾压。冲坑回填施工期间，密切关注天气预报，期间未下雨。填筑过程中严格进行铺土厚度、临塘埂坡度、含水量、压实度的控制，每一层都进行铺土厚度、临塘埂坡度、含水量、压实度的测量工作，控制铺土厚度允许偏差为0～-50mm，临塘埂坡度不陡于1 ∶1，含水量在最优含水量附近，压实度不小于0.96，检查合格后，才能进行上层填筑。铺料至塘埂边时，在设计边线外侧超填10cm 余量。当冲坑回填到台地高程时，再超填0.50m，超填部分坡度1 ∶1。土方回填时优先使用从冲坑中开挖出的合格土方。

（3）在冲坑临塘埂侧砌筑干砌块石护坡。做法如下：因塘埂坡度1 ∶1，无法铺设反滤层，故在土坡上铺设一层土工布，再在土工布上砌筑厚30cm干砌块石，集中渗漏点反滤层部位不砌筑干砌块石，以利于排水。坡脚基础、坡面两侧及坡顶为40cm 宽、80cm 高浆砌石。砌筑范围为冲坑临塘埂侧修整开口边线两侧各2.00m。

5.施工安全控制

修整后的冲坑边缘设置防护栏杆，并挂防护网和安全警示标牌。在土源料场、运输路线及冲坑区域设置安全警示标牌，配备安全管理人员，疏导交通，将无关人员劝离施工区域。同时检查施工现场机械性能、临时用电等，确保不留安全隐患。

五、结语

凤阳山水库冲坑处理工程于2002年7月17日开工，2002年8月4日完工。开挖土方135.15m3，回填土方111.27m3，拆除浆砌石211.12m3、混凝土21.84m3，砌筑干砌石8.15m3、浆砌石8.51m3、浆砌砖260.35m3，抹面砂浆667.74m2，浇筑混凝土12.92m3，粗砂0.58m3，瓜子片0.11m3，铺设两毡三油109.93m2、土工布36.14m2。自处理完成以来，经历了多次强降水的检验，该部位稳定，说明处理效果较好，处理施工技术可在同类工程中推广应用■