贵州省水城县沟座水库库区渗漏处理设计

2022-04-20张关会

陕西水利 2022年2期

张关会

（贵州中水建设管理股份有限公司,贵州贵阳 550002）

1 工程概况

沟座水库工程位于贵州省六盘水市水城县果布嘎乡,距水城县城约58.0 km,沟座水库所在河流阿家开沟属珠江流域西江水系北盘江的三级支流,坝址以上集水面积4.28 km2,水库正常蓄水位为1681.50 m,总库容为105万m3,工程规模为小（1）型,工程等别为IV等。

沟座水库工程枢纽布置由碾压混凝土重力坝、坝顶溢洪道、取水管及冲砂底孔组成。最大坝高46.0m,坝顶溢洪道,溢流净宽22.0 m；坝内取水管与冲沙兼放空底孔上下重叠布置,进口设置事故检修平板闸门,出口设置弧形工作闸门。取水口位于冲沙底孔上部,进口设置固定式拦污栅,拦污栅后设置检修闸门,出口设置工作闸阀。

沟座水库工程于2015年11月开工建设,2017 年9 月水库进入试蓄水阶段,在蓄水过程水位至1662.0 m高程后不再继续上升,水库蓄水异常,随即对水库蓄水过程水位变化、大坝上下游河道的水量进行观测,并对库盆进行勘察,根据水库蓄水及上下游河段来水观测成果以及库区物探、勘探成果分析,查明沟座水库右岸支沟在1662 m高程以上的库盆为可疑渗漏带,渗漏原因为库盆隔水层（P2β）玄武岩与下伏（P2m）灰岩的不整合接触导致,在库腰一带（P2β）玄武岩局部变薄甚至缺失,顺河向地质剖面见图1,库水通过覆盖层或破碎基岩向漏斗底部（P2m）灰岩分散下渗。

图1 顺河向地质剖面

2 防渗处理设计

2.1 防渗方案确定

因库水通过深厚覆盖层与下伏（P2m）灰岩发生联系,而（P2m）灰岩中地下水埋深较大,其最终排泄基准面为古牛河,高程1000 m～1100 m,远低于库盆高程,渗漏区域钻孔揭露其下伏（P2β）玄武岩完整性差,多个钻孔存在钻进过程中水位骤降现象,要依托下伏（P2β）玄武岩进行垂直帷幕搭接时灌浆处理难度大,经综合分析采用以水平防渗为主+上下游采用垂直防渗的方案,防渗处理的范围为右岸主沟1662 m～1683.12 m校核洪水位,对右岸支沟1662 m河床高程以上至库尾基岩出露处和两岸坡1683.12 m高程以下采用水平防渗,在右岸支沟1662 m处及库尾处设置垂直防渗帷幕与水平防渗形成封闭的防渗体系,处理方案见图2。

图2 防渗处理方案示意图

防渗区域面积约为70000 m3,最大挡水水头在21.12 m,常用的水平防渗方式一般有防水毯、防渗膜、防水钢筋混凝土等,本工程防渗面积较大,采用混凝土结构防渗,造价较高,加之混凝土对地形适宜性差,因此不选混凝土结构防渗；防水毯与复合土工膜性态及原理基本一致,相比较而言,防水毯防渗效果相对较好,对塌陷型地基自愈能力较好,但造价比土工布高的多,因此本工程水平防渗采用复合土工膜防渗。

2.2 防渗方案设计

（1）土工膜的选取与搭接方式

结合防渗区域的地形地质条件,水平防渗最终决定选取埋压式土工膜,防渗复合土工膜选用聚乙稀（PE）复合土工膜（两布一膜）,膜厚1 mm,质量为962 g/m2。防渗区域库底及岸坡全部敷设,以水库校核洪水位1683.12 m作为岸坡土工膜铺设的控制高程,土工膜与库岸连接顶部链接处采用C15 混凝土压顶的方式,土工膜与压顶链接的方式采用嵌入的形式。

（2）土工膜布置

防渗区域河床中部宽缓,上下相对较窄,岸坡地形总体左缓右陡,起伏较大,总体覆盖层较深,局部陡坡岸基岩裸露,针对岸坡不同地形采用不用的处理方式。

①左岸土工膜布置

左岸桩号0+000.00～0+060.00,岸坡较为陡峭,地形坡度在1∶1.5～1∶1.8 的之间,基岩出露,为保证土工膜与岸坡的连接平顺,对该段岸坡修坡平整处理,坡比按照缓于1∶2控制,修坡完成后先铺设一层无纺土工布作为支撑层,在土工布上敷设复合土工膜,土工膜上部采用浆砌C15砼预制块作为保护层和压实盖重,顶部采用C15砼压顶。

左岸桩号0+060～0+325.00,该段岸坡较为平缓,坡度在1∶3～1∶8之间,该段的处理岸坡的表层耕织土进行清除,修坡整坪夯实岸坡（岸坡坡比不得大于1∶3）后,再铺设复合土工膜,土工膜上层采用50cm素土作保护层,同时起到压实盖重的作用,顶部采用C15砼压顶,对于与前一段岸坡较陡峭的岸坡采用C20的砼齿墙进行搭接。

左岸桩号0+325～0+425.00,该段岸坡较为陡峭,且接近库尾,库盆变得狭窄；针对该种情况,具体方案为对该段岸坡的表层耕织土进行清除,修坡整坪夯实岸坡（岸坡比列不得大于1∶2）后,先铺设一层无纺土工布,再采用复合土工膜铺设,土工膜上部采用浆砌C15 砼预制块作为保护层和压实盖重,顶部采用C15 砼预制块压实盖重,对于与前一段岸坡较为平缓的岸坡采用C20 的砼齿墙进行搭接。

②右岸土工膜布置

右岸0+000.00～0+165.00段,该段岸坡整体属于相对平缓地带,具体方案为对该段岸坡的表层耕织土进行清除,然后按照不得大于1∶2 坡比修坡,修坡完成后先铺设一层无纺土工布,再采用复合土工膜铺设,土工膜上部采用浆砌C15砼预制块作为保护层和压实盖重,顶部采用C15 砼预制块压实盖重,顶部采用C15 砼压顶。

右岸0+165.00～0+265.00段,该段岸坡较陡,局部笔直,结合该段地形较陡的特点,对该段采用土石回填夯实后再铺设复合土工膜,具体方案为对该段岸进行土石碾压回填（该段支持层应碾压均匀密实,土质基底的干密度不得小于1.4 t/m3,均匀误差不得超过10%,基底阴、阳角修圆半径应不小于50 cm）,碾压夯实岸坡度至1∶2 后,在其岸坡先铺设一层无纺土工布,再采用复合土工膜铺设,土工膜上部采用浆砌C15砼预制块作为保护层和压实盖重,顶部采用C15 砼预制块压实盖重,顶部采用C15 砼压顶,对于与前一段相对于较为平缓的岸坡采用C20 的砼齿墙进行搭接。

右岸0+265.00～0+425.00 段,该段岸坡整体属于相对平缓地带,具体方案为对该段岸坡的表层耕织土进行清除,修坡整坪夯实岸坡,修坡坡比不得陡于1∶2,先铺设一层无纺土工布,再采用复合土工膜铺设,土工膜上部采用浆砌C15砼预制块作为保护层和压实盖重,顶部采用C15砼预制块压实盖重,顶部采用C15 砼压顶,对于前一段相对于较为陡峭的岸坡采用C20 砼齿墙进行搭接。

③库盆土工膜布置

对整个库盆区域,结合沟座水库弃渣场的堆放情况和整个库区周边的综合情况来看,对按照挖填平衡的原则整个库盆区域进行整形,充分利用两库岸和岸坡的开挖土方进行回填,减少土石方的外运,回填地段要求夯实处理,整形完成后再铺设复合土工膜,土工膜采用50 cm细土作为土工膜的保护层。土工膜在岸坡与库底搭接处采用60 cm×60 cm现浇C15 混凝土进行搭接。

④对于桩号0+000.00 处,该断面为复合土工膜与库区渗漏区域连接处,在该断面设置灌浆平台对该处进行帷幕钻孔灌浆处理后,在其上设置齿墙与复合土工膜链接,使整个右支沟形成一道封闭的防渗体。

岸坡0+000.00～0+060.00 段,岸坡较为陡峭,且库盆底部距校核洪水位海拔较高,在1673.12 m高程处设置防滑齿槽,增加岸坡稳定性。

（3）土工膜的排水、排气设计

对整个渗漏库区,在支持层与土工膜防渗层之间设置反滤排水层,排水采取排水盲沟的形式,排水盲沟尺寸为50 cm×50 cm,排水盲沟内部采用砂卵石填充,内设dn90 pvc排气花管,排气管伸出压顶边墙顶部,顶部略高于坝顶高程（1683.80 m）,高于压顶边墙顶部的排气管采用C15砼进行外包,尺寸为40 cm×40 cm×80 cm。

（4）左岸冲沟与水库的连接设计

库腰左岸发育有一冲沟,为防止冲沟流水及汛期冲刷岸坡土工膜,冲沟来水通过设置引渠引入库内,引渠尺寸宽1.6 m,高1.0 m,纵向坡度1∶5,引渠底板设置为台阶状。

（5）库尾的防冲设计

库尾地形呈“喇叭状”,下游宽,上游窄,基岩出露,末端发育一跌坎,跌坎底高程1680.0 m,跌坎顶高程1682.50 m,为防止库尾来水对土工膜的造成冲刷和尾水进入土工膜下部对土工膜造成顶托,使水流平稳进入水库,设计上利用库尾跌坎与灌浆平台的布置形成8.0 m×8.0 m×1.0 m（长×宽×高）消力池。灌浆平台作为消力池尾坎,同时也是整个库盆防渗的上游边界,连接下游防渗土工膜。为C20 的矩形结构,顶宽1.5 m,高1.5 m,深入基岩0.5 m。