王萬生

（忻州市水務(wù)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 山西忻州 034000）

口上水庫是山西大水網(wǎng)配套工程，屬第三橫晉中北線供水水網(wǎng)體系，工程2012年11月開工，2014年12月完工，2015年9月下閘蓄水。水庫蓄水后，在右岸和導(dǎo)流洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)繞壩滲漏現(xiàn)象，主要分布于大壩右岸下游岸坡和導(dǎo)流洞封堵體下游80 m范圍內(nèi)。

1 工程概述

口上水庫為松溪供水工程水源工程，位于昔陽縣城以東，控制流域面積1462km2，總庫容495萬m3。大壩采用曲線形堆石混凝土重力壩，壩頂長120 m，寬6 m，最大壩高58.4 m，壩頂相對高程58.4 m（以下高程皆為相對高程），上部布置5孔溢流表孔，下部設(shè)2孔泄流沖砂底孔，壩址處原始河床高程19.5 m。導(dǎo)流洞布置在大壩右岸，為城門洞型斷面，長298 m，封堵體設(shè)在導(dǎo)流洞樁號63.6～68.6 m處。

帷幕灌漿布置在壩基上游側(cè)，為單排帷幕，孔距2 m，全長391.4 m。軸線距大壩上游豎直壩面3 m，至壩頭向兩岸沿伸，左岸垂直河流方向延伸50m，右岸從壩頭折向上游，沿右岸單薄山梁向上游延伸256.72 m。河床段帷幕設(shè)計(jì)為封閉式，深入基巖30 m，帷幕底高程-20 m；兩岸為懸掛式，灌漿帷幕深入基巖內(nèi)20～56m，左岸帷幕底高程33.5m，右岸帷幕底高程0m。為增強(qiáng)庫區(qū)防滲效果，導(dǎo)流洞封堵位置設(shè)在帷幕灌漿軸線上。詳見圖1。

2 滲漏情況

2015年9月11日庫水位蓄至24.5 m、壩前水深5 m時(shí)，日常巡查發(fā)現(xiàn)大壩下游右岸坡巖石裂隙中有水流出，出水點(diǎn)高程在22.5～23.5 m之間，水流由下向上冒出，流量約0.003～0.005 m3/s。10月7日庫水位升至34.5 m，右岸坡滲流量明顯增大，且出水點(diǎn)存在沖刷現(xiàn)象。11月15日庫水位35.2 m時(shí)，初步測出右岸坡腳滲流量約0.014 m3/s。11月21日庫水位蓄至36.2 m時(shí)，因底孔泄流控制水位，下游河道過流量較大，無法到出水點(diǎn)觀測。與此同時(shí)，導(dǎo)流洞封堵段下游80 m范圍洞壁上出現(xiàn)滲流，前20 m范圍有大面積線狀滴水現(xiàn)象，從封堵體向下游滲流逐漸減小。

經(jīng)現(xiàn)場查看及初步判斷，右岸坡滲流主要是右岸壩體廊道進(jìn)口下游3個(gè)裂隙、右岸單薄山梁頂端岸坡腳5個(gè)裂隙滲水，其中右岸坡位于壩體下游3個(gè)裂隙的滲流量較大。導(dǎo)流洞滲流主要是順洞壁裂隙和層理流出，對比各個(gè)裂隙滲流水量，以N9～15°E向裂隙滲流量較大。水庫蓄水初期水位低、滲漏量小，但隨著蓄水量的增加，滲流量有增大的趨勢。

圖1 大壩帷幕灌漿布置示意圖

3 原因分析

滲流點(diǎn)主要集中在大壩右岸坡腳下游巖體處和導(dǎo)流洞封堵體下游80 m范圍，為弄清水庫滲漏原因，在分析工程地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，對右壩肩及單薄山梁進(jìn)行了物探測試，又根據(jù)測試結(jié)果補(bǔ)充了鉆孔及孔內(nèi)聲波、電視在內(nèi)的勘察工作。

3.1 從工程地質(zhì)角度分析

壩址區(qū)河流流向?yàn)镹14°E，壩軸線走向?yàn)镹68°E，壩基及壩肩基巖為寒武系中統(tǒng)張夏組厚層鮞狀灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀為 N40°E/NW∠4°～9°。巖石硬且脆，巖體中巖溶雖發(fā)育較弱，巖石中裂隙發(fā)育，巖層間溶隙發(fā)育，這些裂隙、溶隙控制巖溶發(fā)育，構(gòu)成巖溶地下水滲漏通道。由于該組巖體中裂隙分布不均勻，巖層厚度變化大，造成巖溶滲流通道分布不均勻。

根據(jù)壩基開挖后裂隙及層理出露情況，壩基建基面（壩軸線右端高程8.57 m）順壩肩往上至平臺（高程19.33 m）間較發(fā)育的層理有4層，層理中溶隙發(fā)育，開挖過程均有地下水滲出現(xiàn)象。右壩肩壩軸線下游岸坡分布5條走向?yàn)镹9～12°E的裂隙，5條走向?yàn)镹52～60°E的裂隙，兩組裂隙在壩址區(qū)組合均呈“X”交叉。因此，發(fā)育的層理溶隙與裂隙溶隙構(gòu)成地下水的主要滲流通道。滲流出露點(diǎn)裂隙產(chǎn)狀多為N9～15°E裂隙，該組裂隙與壩址區(qū)河流流向交角較小，方向基本一致，是地下水的主要排泄方向。

導(dǎo)流洞軸線與庫區(qū)右岸原灌漿帷幕軸線小角度相交，滲漏段主要集中在封堵段下游80 m范圍，距離封堵體越近水流越大，庫水除了沿封堵體與洞壁接觸縫隙滲漏外，沿庫岸裂隙繞滲或滲漏的地質(zhì)原因與壩肩處類似。

從工程地質(zhì)角度分析，雖然對右岸壩肩、壩肩上游至導(dǎo)流洞封堵體進(jìn)行了帷幕灌漿，但由于巖體中巖石完整、巖層厚度變化大、裂隙分布的不均性，帷幕孔布置為單排、等間距，帷幕下限為建基面，且施工過程中有可能造成局部滲流通道穿過帷幕等原因，沒有有效阻止庫水滲透或繞滲。故應(yīng)對壩肩及單薄山梁補(bǔ)充一排帷幕灌漿孔，與前一排帷幕灌漿孔呈梅花狀布置，壩肩帷幕孔宜加深至壩基建基面以下至少5 m，右岸單薄山梁帷幕灌漿軸線穿過導(dǎo)流洞封堵體延伸出洞外的長度宜大于10 m，并加強(qiáng)對封堵體與導(dǎo)流洞接觸部位的灌漿工作。

3.2 物探測試分析

在庫水位高程27 m時(shí)，對右岸壩肩及單薄山梁的帷幕灌漿區(qū)域進(jìn)行了物探測試，測試方法采用瞬變電磁法，利用相關(guān)公式計(jì)算視電阻率、視深度等基本參數(shù)，據(jù)實(shí)進(jìn)行濾波、一維反演，直至獲得合適的解釋數(shù)據(jù)。分析堅(jiān)持現(xiàn)場水文地質(zhì)與物探資料相結(jié)合的原則，進(jìn)行定性解釋，采用綜合處理與解譯技術(shù)，減少多解性，提高解釋可靠性。具體采用各單點(diǎn)原始電壓衰減信號形成的多測道剖面結(jié)合反演視電阻率剖面圖進(jìn)行綜合解釋。

物探采集布置5條測線，1線、2線位于壩頂右側(cè)至壩肩，自西向東布設(shè)測點(diǎn)；3線位于帷幕灌漿線平臺南側(cè)，導(dǎo)流洞封堵體上部由西向東布設(shè)測點(diǎn)；4線和5線位于右壩頭折向上游處，基本平行布設(shè)在帷幕灌漿線平臺兩側(cè)，由南向北布設(shè)測點(diǎn)。

經(jīng)過對實(shí)測數(shù)據(jù)及現(xiàn)有地質(zhì)資料分析，推斷4線、5線近右壩頭位置穿1線、2線中段形成滲流路徑，是造成下游出現(xiàn)滲漏點(diǎn)的主要原因；3線靠近水庫側(cè)異常為聯(lián)通鄰近河道裂隙導(dǎo)水，中段異常為聯(lián)通上游某處的導(dǎo)水異常，這是造成導(dǎo)流洞后段滲水、淋水的主要原因；已實(shí)施幕墻灌注整體效果較好，局部防滲不理想，推斷右壩頭折向上游轉(zhuǎn)折處幕墻，即4線、5線北側(cè)與1線、2線交接處為防滲效果薄弱處。

根據(jù)物探分析結(jié)果結(jié)合兩處滲漏位置，認(rèn)為對右岸壩肩及單薄山梁進(jìn)行補(bǔ)充帷幕灌漿是必要的，應(yīng)重點(diǎn)對右壩頭轉(zhuǎn)折處幕墻進(jìn)行幕墻灌注加固處理，集中解決下游滲漏問題；在幕墻最南側(cè)設(shè)折點(diǎn)向東增設(shè)幕墻，以阻止導(dǎo)流洞封堵體后部滲流通道，同時(shí)注意幕墻轉(zhuǎn)折處加固。

3.3 補(bǔ)充鉆孔分析

補(bǔ)充勘探共布置兩個(gè)鉆孔，ZK16y-1孔布置于2線的55 m處，地面高程65.1 m；ZK16y-2孔布置于5線的35 m處，地面高程65.59 m。

鉆孔壓水試驗(yàn)成果顯示，ZK16y-1孔透水率最大為25.4 Lu，最小為2.6 Lu，平均為5.6 Lu；其中在17～22 m 段（高程 43.1～48.1 m）最大，22～42 m 段（23.1～48.1 m）、72～107 m 段（-41.9～-6.9 m）均大于 5 Lu，其余段小于5 Lu，巖體強(qiáng)透水層下限高程為18.1 m。ZK16y-2孔透水率最大為18.2 Lu，最小為1.8 Lu，平均為 5.0 Lu；其中在 32～42 m 段（23.59～33.59 m）最大，42～47 m 段（18.59～23.59 m）大于 5 Lu，其余段小于5 Lu，巖體強(qiáng)透水層下限高程為6.3 m。

鉆孔聲波測井中速度參數(shù)劃分的層位與地質(zhì)層位基本吻合，孔內(nèi)電視采集的鉆孔巖體風(fēng)化程度、完整性與巖芯采取率RQD值有較好的對應(yīng)關(guān)系。ZK16y-1鉆孔段孔深50 m（高程15.1 m）以上巖體完整性差，層理溶隙、陡傾角及垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，透水性好，易形成較強(qiáng)的滲漏通道，孔深46.0～115.0 m巖體為微風(fēng)化，巖體完整性差-完整；ZK16y-2鉆孔段孔深60.7 m（高程4.89 m）以上巖體完整性差，16.3 m以上發(fā)育溶洞，16.3～50.0 m段層理溶隙、陡傾角及垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，透水性好，易形成較強(qiáng)的滲漏通道，孔深41.0～115.0 m為微風(fēng)化帶，巖體較完整—完整。因此，補(bǔ)充帷幕仍按高程0 m作為下限，并將地面以下50 m巖體作為重點(diǎn)帷幕區(qū)域。

綜上，該巖體地層巖性為寒武系中統(tǒng)張夏組鮞狀灰?guī)r，層狀結(jié)構(gòu)，鮞狀構(gòu)造，巖體較完整，巖體中層理溶隙、溶孔及陡傾角節(jié)理裂隙發(fā)育，局部地段發(fā)育溶洞，層隙與節(jié)理裂隙組合易形成巖溶地下水滲流通道；大壩右岸滲漏通道主要分布在大壩右岸下游岸坡和導(dǎo)流洞進(jìn)口附近，右壩肩及右岸單薄山梁高程4.9～15.3 m以上巖體層理溶隙、陡傾角及垂直節(jié)理裂隙發(fā)育、透水性好、易形成較強(qiáng)的滲漏通道。故，認(rèn)為大壩下游右岸坡及導(dǎo)流洞封堵體下游段滲漏屬繞壩滲漏，滲漏原因是右岸巖體中層理溶隙、溶孔及陡傾角節(jié)理裂隙發(fā)育，右岸壩肩與帷幕銜接灌漿效果不理想、右岸防滲帷幕延伸長度不足及灌漿效果不理想造成的。

4 處理措施

根據(jù)物探測試、補(bǔ)充鉆孔等勘察資料分析結(jié)論，擬對右岸壩肩及單薄山梁段補(bǔ)充帷幕灌漿。在大壩右岸擋水壩段基礎(chǔ)巖體中增設(shè)一排防滲帷幕，平面位置為原灌漿帷幕下游側(cè)1 m處、溢流表孔右邊墻至右壩頭；從右壩頭起向右岸山體增設(shè)2排防滲帷幕，左側(cè)與右岸擋水壩段基礎(chǔ)防滲帷幕相接，右側(cè)伸入右岸山體中30 m；穿過導(dǎo)流洞封堵體增設(shè)一排灌漿帷幕，新增帷幕軸線與導(dǎo)流洞封堵體基本垂直，左側(cè)與右岸灌漿帷幕相接，右側(cè)延伸出導(dǎo)流洞外50 m；在庫區(qū)右岸原防滲帷幕下游側(cè)增設(shè)一排防滲帷幕，從右壩頭起向上游延伸，與大壩右岸和導(dǎo)流洞處帷幕灌漿連成一體，以期延長繞滲路徑，截?cái)囗樅酉蛄严稘B水，減少導(dǎo)流洞滲流量。灌漿孔間距2 m，排距1 m，與原帷幕孔呈梅花形布置，形成雙排帷幕，底部灌至0 m。詳見圖1。

由于壩址區(qū)巖體完整性較好，且兩岸巖體中裂隙大都為陡傾角裂隙，垂直方向鉆孔灌漿影響范圍受到限制，可能達(dá)不到預(yù)期的效果，為了提高灌漿質(zhì)量，采用斜孔灌漿，使灌漿孔與裂隙相交，利于漿液擴(kuò)散，有效封堵裂隙。灌漿孔傾角采用15°，沿灌漿軸線方向傾斜。

5 結(jié)語

口上水庫蓄水以來右岸發(fā)生繞壩滲漏且有加大的趨勢，為避免庫水位達(dá)到正常蓄水位后出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏，有必要對滲漏部位采取防滲處理措施。通過工程地質(zhì)條件分析，進(jìn)一步開展物探測試和鉆孔勘探等工作，基本確定了右岸繞壩滲漏部位和原因，目前水庫水位維持在27.5 m左右，為了保證水庫正常蓄水和大壩運(yùn)行安全，正在籌備實(shí)施右岸繞壩滲漏處理措施。