王立彬，遲 興，劉紅喜

(1.中冶沈勘秦皇島工程設(shè)計研究總院有限公司，河北 秦皇島 066004;2.秦皇島市海港區(qū)水務(wù)局，河北 秦皇島 066000)

水庫對防汛減災(zāi)、供水保障和農(nóng)業(yè)灌溉等至關(guān)重要，而我國現(xiàn)有水庫大多數(shù)修建于20世紀(jì)50—70年代，雖然近年來已對近7.2萬座病險水庫進(jìn)行除險加固，但隨著歲月推移，仍有許多水庫陸續(xù)進(jìn)入病險行列。“十四五”期間水庫除險加固和運(yùn)行管理的總體要求是：堅(jiān)持建管并重，加快推進(jìn)水庫除險加固，消除存量隱患，建立健全常態(tài)化管理機(jī)制，提升運(yùn)行管理能力和水平，實(shí)現(xiàn)水庫安全良性運(yùn)行。到2025年底前，對現(xiàn)有病險水庫要全部完成除險加固，并對新出現(xiàn)的病險水庫及時除險加固。

在病險水庫中，滲漏現(xiàn)象比較常見[1]，壩體或壩基(含壩頭、山體)漏水，造成水庫庫壩區(qū)滲漏的約占總數(shù)的60%～70%；放水涵洞、涵管破碎、斷裂等水利配套工程老化引起漏水的，約占總數(shù)的30%[2]。病險水庫滲漏主要表現(xiàn)為壩基滲漏、壩體滲漏、繞壩滲流、庫區(qū)滲漏等。水庫滲漏問題的評價，尤其是巖溶地區(qū)庫區(qū)滲漏問題分析是控制水庫工程成敗的重要地質(zhì)問題[3]。庫區(qū)滲漏是水庫的主要工程地質(zhì)問題，是工程能否成立的決定性因素[4]。庫區(qū)滲漏對水庫正常蓄水有很大影響，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)和處理，在具體工程中，需要在明確滲漏實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，通過多方案比選，選出合適的處理方案，以保證滲漏處理的有效性[5]。本文以某水庫庫區(qū)滲漏工程為例，針對庫區(qū)工程地質(zhì)條件，詳細(xì)分析庫區(qū)滲漏原因，提出庫區(qū)滲漏處理方案比選措施，可為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)參考。

1 工程概況

某水庫是一座以防洪和灌溉為主的小(2)型水庫，壩址以上控制流域面積0.8km2，校核洪水位30.64m，總庫容45萬m3，正常蓄水位28.86m，興利庫容25萬m3，死水位24.00m，死庫容4.7萬m3。水庫于1979年10月動工修建，1980年6月完成。水庫樞紐工程由大壩、溢洪道、放水洞3部分組成。大壩為黏土心墻壩，壩頂高程31.0m，最大壩高9.0m，壩頂寬4.0m，壩頂軸線長397m。溢洪道位于大壩左岸，為開敞式寬頂堰，堰頂高程28.86m，堰頂寬度14.0m，最大泄流量47m3/s。放水洞位于大壩右岸，為涵管型式，管徑尺寸為φ200，進(jìn)口為斜拉式活塞閘門，最大泄流量0.2m3/s。

2 庫區(qū)工程地質(zhì)條件

區(qū)域地質(zhì)資料、鉆探和物探結(jié)果表明：庫區(qū)一帶無大的地質(zhì)構(gòu)造，無活動斷層，無大的塌滑體，地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定。根據(jù)物探結(jié)果，推測庫區(qū)存在3條斷層，單一斷層形成的破碎帶寬度不超過2m，斷層兩側(cè)裂隙帶影響寬度10～20m不等。各斷層產(chǎn)狀如下：F1總體走向70°(變化范圍60°～80°)，傾向北西，傾角85°；F2總體走向70°(變化范圍60°～90°)，傾向北西，傾角85°；F3總體走向90°，傾向北，傾角85°。庫區(qū)北側(cè)灰?guī)r區(qū)域存在巖溶，其平面形狀為不規(guī)則的鞋底狀，長軸走向北東60°，長95m、寬39m，推測發(fā)育深度3～40m。庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造如圖1所示。

圖1 庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

3 庫區(qū)滲漏分析

鉆探和物探結(jié)果表明，水庫存在漏水現(xiàn)象。庫區(qū)內(nèi)存在3條斷層破碎帶，影響深度較大，為庫區(qū)漏水通道，但該破碎帶基本已被巖脈填充，同時庫底有厚約1m的淤泥，形成隔水層，該通道造成的滲漏量較小。庫區(qū)北側(cè)灰?guī)r區(qū)域存在巖溶洞，洞口最低標(biāo)高28.0m，低于正常蓄水位28.86m，導(dǎo)致庫區(qū)無法正常蓄水，成為庫區(qū)主要漏水通道[6]。

4 庫區(qū)防滲處理方案比選

鑒于水庫的滲漏量較大，嚴(yán)重影響水庫的正常蓄水，必須采取工程措施進(jìn)行防滲處理[7]。本工程防滲處理方案結(jié)合病險水庫溢洪道泄洪能力不足問題綜合考慮，擬定如下2個方案。

方案一：新建攔擋壩將巖溶滲漏區(qū)隔離并改建溢洪道，具體方案如圖2所示。

圖2 方案一平面布置

攔擋壩采用均質(zhì)黏土壩，庫區(qū)就近取料，壩體填土壓實(shí)度不小于0.96。壩頂高程31.0m，壩基高程約22.0m，壩高9.0m，壩頂寬度3.0m，與主壩一致。攔擋壩上、下游邊坡坡比均為1∶2.0，迎水坡依次鋪設(shè)厚10cm碎石墊層及厚30cm干砌石進(jìn)行砌護(hù)，壩頂采用泥結(jié)碎石路面。結(jié)合攔擋壩的布設(shè)，改建溢洪道布置在左側(cè)壩肩，穿過現(xiàn)狀壩體至下游河道，長度177.5m。溢洪道進(jìn)水口布設(shè)于新建攔擋壩壩段，長度15.2m，堰頂高程28.5m(低于原堰頂高程28.86m，興利庫容減少3.0萬m3)，堰頂寬度10m。中間段(穿過現(xiàn)狀壩體之前)長度28.6m，原地面高程較低，溢洪道導(dǎo)流邊墻采用重力式漿砌石結(jié)構(gòu)，墻頂寬0.5m，高度自2.5m漸變?yōu)?.5m，底寬由10m漸變?yōu)?m，迎水坡為直墻，背水坡坡比1∶0.5，底板厚0.5m。下游段長度133.7m，在原始地面開挖后進(jìn)行護(hù)砌，底寬5m，高1.5m，兩側(cè)邊坡坡比1∶1，護(hù)砌厚度為0.5m。

方案二：降低改建溢洪道堰頂標(biāo)高至巖溶洞口標(biāo)高以下，并回填處理巖溶滲漏孔洞，具體方案如圖3所示。

圖3 方案二平面布置

為降低庫區(qū)滲漏處理費(fèi)用，結(jié)合水庫運(yùn)行情況，將水庫正常蓄水位降低至28.00m(低于原堰頂高程28.86m，興利庫容減少4.5萬m3)，并采用黏土對巖溶滲漏孔洞進(jìn)行回填處理。改建溢洪道為正槽式，穿過左側(cè)壩體至下游河道，長度124.0m。溢洪道進(jìn)口處設(shè)置漿砌石寬頂堰，堰頂高程28.00m，堰頂寬度10.0m，長度3.0m，底板厚度0.5m。寬頂堰前設(shè)八字形進(jìn)水渠，兩側(cè)為直立式導(dǎo)墻，導(dǎo)墻伸至壩腳前，導(dǎo)墻頂高出壩坡0.5m，進(jìn)水渠底部采用漿砌石護(hù)底。寬頂堰以下連接泄槽。泄槽為矩形斷面，底寬10.0m，逐漸收縮至5.0m，泄槽長度17.0m，底部采用漿砌石護(hù)砌，底板厚度0.5m。泄槽以下連接消力池，消力池長度5.5m，深度0.5m，泄槽與消力池之間采用1∶4坡比銜接。消力池以下連接出水渠，出水渠采用梯形斷面，底寬5.0m，高度1.5m，兩側(cè)邊坡坡比1∶1，底板及邊坡采用漿砌石護(hù)砌，厚度0.5m。

方案工程投資對比見表1。

表1 不同方案工程投資對比 單位：萬元

方案優(yōu)缺點(diǎn)對比見表2。

表2 不同方案優(yōu)缺點(diǎn)對比

根據(jù)表1—2對比分析，綜合考慮施工質(zhì)量、施工工藝、工期、投資等因素，以節(jié)省投資、方便施工、施工期間對水庫的效益影響較小為原則，推薦方案二。

5 結(jié) 語

(1)根據(jù)庫區(qū)工程地質(zhì)條件分析，庫區(qū)滲漏的主要原因?yàn)閹靺^(qū)北側(cè)灰?guī)r區(qū)域存在巖溶洞，洞口最低標(biāo)高28.0m，低于正常蓄水位28.86m，導(dǎo)致庫區(qū)無法正常蓄水，成為庫區(qū)主要漏水通道。

(2)經(jīng)方案比選，確定采用降低改建溢洪道堰頂標(biāo)高至巖溶洞口標(biāo)高以下，并回填處理巖溶滲漏孔洞方案。本工程滲漏處理措施對類似地質(zhì)條件的滲漏處理積累了經(jīng)驗(yàn)，有一定參考價值。