余從熙

（重慶市渝西水利電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 402160）

1 背景概述

1.1 背景

永川區(qū)鳳凰湖所在的鳳凰湖公園為永川城區(qū)南部拓展區(qū)鳳凰湖工業(yè)園區(qū)的標(biāo)志性景觀設(shè)施，公園規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃與城市規(guī)劃互相融合。鳳凰湖工業(yè)園區(qū)的風(fēng)貌可以代表永川區(qū)的城市形象。鳳凰湖作為永川地區(qū)“三湖”景觀工程之一，建成后不能蓄水，制約整個鳳凰湖工業(yè)園的發(fā)展。

1.2 勘察目的

（1）查明水庫區(qū)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)現(xiàn)象、水文地質(zhì)條件。

（2）查明影響工程蓄水的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，檢查水庫蓄水后的地質(zhì)條件變化。

（3）對西、北側(cè)的工程處理效果和壩體填筑質(zhì)量作出地質(zhì)評價。

（4）查明水庫滲漏位置、范圍及滲漏區(qū)的巖土基本情況，確定水庫與周邊地下（地表）水的水力聯(lián)系，分析庫水滲漏方向，為設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料與建議。

2 滲漏原因勘察及分析

2.1 工程概況

本次工程位于永川城區(qū)南部，鳳凰湖公園鳳凰湖位于臨江河支流上，壩址以上集雨面積0.46 km2，河道長1 km，平均比降15.74‰，是一座以景觀為主的小（2）型水利工程，水面面積16.7萬m2，總庫容63.44萬m3。鳳凰湖依據(jù)原始地形修建，通過挖填方式形成鳳凰的輪廓，修筑跌水坎、重力壩和擋水路堤。

2.2 勘察工作

根據(jù)鳳凰湖周邊地形地貌以及庫區(qū)基巖出露情況進(jìn)行現(xiàn)場初步踏勘，局部位置采取坑槽探。根據(jù)初步勘察情況，沿大壩對庫區(qū)西、北側(cè)路堤沿線布置鉆孔45個，鉆孔進(jìn)尺1 436 m，地下水位觀測450次，為保證工程區(qū)域穩(wěn)定性、進(jìn)一步分析滲漏情況提供客觀依據(jù)。

2.3 庫區(qū)地質(zhì)情況

庫區(qū)水域總體呈不規(guī)則“Q”字形，正常蓄水位316.0 m，勘察時水位313.1 m，區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)位于庫區(qū)東南方孫家墳山山頂，高程362.92 m，最低點(diǎn)位于湖內(nèi)，高程為304.05 m。湖內(nèi)水流環(huán)湖心小島分別由北、東北、東南方向流向西邊的大壩匯合成庫。根據(jù)坑槽探和鉆探，庫區(qū)西、北側(cè)路堤沿線和跌水池池底主要分布人工填土，為水庫修建時山體開挖直接堆積而成，土體松散，孔隙較大，壓實(shí)度偏低，厚度6.0～18.0 m，堆積7年；路堤路面為人工瀝青混凝土，骨料為灰白色石英砂巖碎礫石，粒徑1～3 cm，厚度約0.6 m；人行步道及廣場為人工混凝土、石板，堆積1～7年；廣場庫區(qū)一側(cè)為人工鵝卵石，厚度5～15 cm，堆積時間1～7年；庫區(qū)壩體為埋石混凝土，骨料為碎塊石；庫區(qū)各橋梁墩臺為人工漿砌條石、埋石混凝土，人工漿砌條石為灰白色，厚度5.0～15.0 m，堆積1～7年。

2.4 水文地質(zhì)

（1）地下水主要類型。

庫區(qū)發(fā)現(xiàn)泉點(diǎn)2處（S1、S2）、水池6處（SC1～SC6）、井水1處（SJ1）。泉點(diǎn)均位于庫外東南側(cè)，流量0.1～0.15 L/s，為基巖裂隙水，高程341.54～349.12 m；水池均位于庫外，主要分布在東側(cè)，高程326.24～332.78 m，個別分布在西南側(cè)，均為孔隙水，僅西南側(cè)水池水位低于正常水位；水井位于庫外東側(cè)，水位327.76 m。分析水庫周邊天然水點(diǎn)，SC6水池位于水庫大壩外側(cè)，高程307.61 m，低于現(xiàn)狀水位近6 m，存在庫水向其補(bǔ)給的可能；其余天然水點(diǎn)主要分布在水庫東～東南一側(cè)，高程均高于水庫正常蓄水位；S1、S2兩個天然泉點(diǎn)為基巖裂隙水，水溢出向庫內(nèi)補(bǔ)給。分析鳳凰湖水庫水文地質(zhì)簡圖，鳳凰湖水庫原為沖溝地帶，庫區(qū)地表水分水嶺內(nèi)側(cè)北、東、南均向水庫匯集，東北沿西、北側(cè)一號沖溝徑流，西南沿西、北側(cè)三號沖溝徑流，兩條沖溝在顏家灣匯合后向西北側(cè)排泄。分析鳳凰湖周邊水文地質(zhì)簡圖，鳳凰湖水庫分水嶺以東排泄基準(zhǔn)面為斷橋水庫，以西排泄基準(zhǔn)面為臨江河，結(jié)合庫區(qū)天然水點(diǎn)分布及鉆孔地下穩(wěn)定水位分析，庫水沿西、北側(cè)沖溝匯流后向臨江河排泄。

（2）庫區(qū)水文動態(tài)觀測。

本次勘察施工鉆孔45個，進(jìn)行24 h靜止水位觀測，10月11日～26日對鉆孔水位進(jìn)行連續(xù)觀測。

①填方區(qū)地下水水位低于非填方區(qū)地下水位，表明西、北側(cè)路堤沿線的滲漏主要集中在填方區(qū)。

②填方二區(qū)地下水位為西岸路堤線最低，存在其他區(qū)域向其匯流的可能，為西岸路堤沿線集中滲漏帶。

③ZK1～ZK32位于庫區(qū)西、北側(cè)路堤，其鉆孔穩(wěn)定水位為304.07（ZK15）～315.89 m（ZK28），均低于現(xiàn)狀水位和正常蓄水位。水庫西、北側(cè)路堤與庫水位存在水力聯(lián)系，水庫向外滲漏。

④ZK40～ZK42位于西側(cè)路堤外延綠化帶，鉆孔穩(wěn)定水位308.04（ZK40）～309.74 m（ZK41），其內(nèi)側(cè)路堤鉆孔ZK5、ZK12和ZK15高程分別為306.07、305.57、304.07 m，外延綠化帶鉆孔比內(nèi)側(cè)路堤鉆孔穩(wěn)定水位高，外延綠化帶鉆孔與內(nèi)側(cè)路堤鉆孔形成水力坡降。

⑤ZK43～ZK45位于東南山體，鉆孔穩(wěn)定水位為317.65～324.84m，均高于現(xiàn)狀水位和正常蓄水位，表明水庫東南山體地下水向庫內(nèi)補(bǔ)給。

（3）巖體透水性。

根據(jù)庫區(qū)45個鉆孔，對土體作注水試驗(yàn)共53段，西、北側(cè)路堤及重力壩填筑體滲透系數(shù)為5.9×10-3～9.5×10-2cm/s，屬中～強(qiáng)透水帶。對基巖作壓水試驗(yàn)156段，進(jìn)行透水性分析，有3段不起壓，屬強(qiáng)透水；37段透水性大于10 Lu，為10.00～41.60 Lu，屬中等透水帶，主要分布在高程289.99 m以上的透水段落。其余116段透水率小于10.0 Lu，透水率為0～9.73 Lu，為極微～弱透水帶，其中31段透水率為5～10 Lu。

2.5 水庫封閉條件

鳳凰湖地貌屬侵蝕剝蝕丘陵地貌，位于東山背斜南東翼，石廟場向斜北西翼，庫區(qū)范圍內(nèi)無大的斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖層單斜產(chǎn)出。臨江河是區(qū)域地下水及地表水的排泄基準(zhǔn)面，距水庫約1.1 km，平均水力坡降1.8%。鳳凰湖與臨江河間原為一條沖溝相連，沖溝至徐家灣附近形成一條無名小溪，溪水向西徑流匯入臨江河。水庫西、北側(cè)路堤沿線廣泛置于原始沖溝中，現(xiàn)沖溝已被填筑，填筑料主要為雜填碎石土。東南庫岸沿線為連綿低山，地面高程316～370 m。

水庫西北路堤沿線原始地貌高程低于正常蓄水位，后期由大量填方組成，填方區(qū)致使原沖溝與水庫依然存在水力聯(lián)系，水庫沿填方區(qū)經(jīng)原沖溝向臨江河排泄。因此，水庫西北側(cè)地形封閉條件差，是水庫向庫外滲漏的主要區(qū)段。

2.6 壩體滲漏問題分析

壩體為重力壩，長度82.15 m，溢流壩段長5 m，非溢流壩段長77.15 m。壩頂寬5 m，壩頂高程317 m，最低建基面高程為293.6 m，最大壩高23.4 m，最大壩底寬16.7 m。

根據(jù)巖芯揭露，壩體主要由塊石、礫石混凝土填筑。壩體填料松散，水泥漿用量偏少，混凝土級配較差，密實(shí)度低，鉆孔過程中漏水量大，多次出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，砂質(zhì)含量極高?，F(xiàn)場ZK30巖芯顯示砂漿層埋深15.8（高程301.22 m）～19.9 m（高程297.12 m），ZK31巖芯顯示砂漿層埋深17（高程300.5 m）～20 m（高程297.05 m），ZK32巖芯砂漿含量較多，分布高程廣泛。

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，壩體部分采用注水和壓水試驗(yàn)聯(lián)合測試的方法，對壩體305.01～317.15 m處進(jìn)行注水試驗(yàn)3孔4段，滲透系數(shù)為5.9×10-3～8.3×10-3cm/s，屬于中等透水，對壩體295.05～310.02 m處進(jìn)行壓水試驗(yàn)3孔6段，其中4段大于10 Lu，2段介于5～10 Lu，大部分屬于中等透水。壩體填筑質(zhì)量較差，屬于中等透水，滲漏量偏大。

壩基部分采用壓水試驗(yàn)方法，進(jìn)行壓水試驗(yàn)3孔9段，其中1段大于10 Lu，2段介于5～10 Lu，1段介于1～5 Lu，5段小于1 Lu，多屬于弱透水，3段未達(dá)到本次小于5 Lu的防滲標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)風(fēng)化帶基巖透水率為5.6～14.8 Lu，屬于弱透水～中等透水，均未達(dá)到控制指標(biāo)要求。壩體為中等透水性，壩基相對不透水線埋深約25 m。

2.7 路堤沿線滲漏問題分析

鳳凰湖屬于人工湖，填筑類型為雜填土，主要成分為砂土夾碎石、礫石和黏土，由大范圍人工回填土碾壓堆填形成庫岸浸水路堤。路堤多采用工程區(qū)挖方料回填，填料粒徑大小不均且過渡不明顯，級配不連續(xù)，局部為松散體，取樣困難，孔隙率較大，壓實(shí)度偏低。實(shí)地踏勘發(fā)現(xiàn)瀝青路面面層分布較多縱橫向裂縫，沿整個環(huán)庫公路隨機(jī)分布，局部地段沉降變形較大，約3 cm。水庫由物業(yè)公司管護(hù)，環(huán)庫公路基本不承擔(dān)通車任務(wù)，交通量小，車輛荷載作用程度低，不是造成路面沉降和開裂的主要誘因。

路堤臨水側(cè)與背水側(cè)在水頭差作用下將形成滲流場，產(chǎn)生潛蝕效應(yīng)，潛蝕效應(yīng)和填料強(qiáng)度弱化是造成的路面病害的重要原因。浸水路堤透水性較好，滿足公路路基排水要求，但路堤的主要功能是形成擋水結(jié)構(gòu)，并非承擔(dān)公路交通需求，該路堤填料與擋水建筑物填料要求不相適應(yīng)，未能形成良好的擋水建筑物，路堤長期浸水，填料強(qiáng)度不斷弱化，導(dǎo)致鳳凰湖水庫不能正常蓄水。

填方區(qū)和非填方區(qū)由不同物質(zhì)組成，滲透能力顯著差異。合理劃分防滲線上填方區(qū)與非填方區(qū)是評價水庫滲漏量和采取工程措施的重要保障和依據(jù)。通過本次勘察分析，可以將庫區(qū)防滲線分為2種類型7個分區(qū)，包含填方區(qū)3個、非填方區(qū)4個，填方區(qū)與非填方區(qū)具有交叉間隔的空間分布格局。

經(jīng)過現(xiàn)場勘察，初步判斷湖水沿路堤防滲線存在三種滲漏形式，分別為大面積散浸滲漏、基巖裂隙滲漏和集中滲漏。水庫湖水沿整個回填區(qū)往西北方～西方發(fā)生大面積散浸滲漏?；鶐r裂隙滲漏即庫水沿強(qiáng)風(fēng)化層及弱風(fēng)化中上部向庫外滲漏。集中滲漏即地下水沿著西、北側(cè)路堤沿線原沖溝地貌的梯度方向沿程匯流積聚并向下游集中排泄。

2.8 庫底滲漏問題分析

水庫庫底原為沖溝地帶，主要為水稻田，稻田內(nèi)常年有積水。根據(jù)原庫底施工鉆孔可知，庫底覆蓋層主要為黏土，厚度1.3～9.8 m，隔水性能好，形成良好的封閉區(qū)域，使水不會大規(guī)模滲入下伏基巖。本次勘察期間，庫水的升降僅受降雨影響，高程變化很小。水庫庫底不存在大規(guī)模滲漏情況。

2.9 其他滲漏問題分析

水體東南方山體巖層傾角平緩，略向庫外傾斜。砂、泥巖互層結(jié)構(gòu)，層理明顯，開挖邊坡和鉆孔巖芯可見隔層風(fēng)化現(xiàn)象。山體雄厚，隔水性能佳。鉆孔ZK43位于1號庫區(qū)靠近山坡處，地面高程327.54 m，穩(wěn)定水位高程324.84 m；鉆孔ZK44位于4號庫區(qū)靠近山坡處，地面高程320.84 m，穩(wěn)定水位高程318.84 m；鉆孔ZK45位于庫尾東南方向支溝處，地面高程322.05 m，穩(wěn)定水位高程317.65 m；三處鉆孔的穩(wěn)定地下水位均高于現(xiàn)狀水位和正常蓄水位，且地下水沿地形從高向低補(bǔ)給?？辈炱陂g雨水豐沛，地表徑流沿坡體結(jié)構(gòu)向庫內(nèi)匯流。東南方山體基本不存在向庫外滲漏情況。

3 勘察結(jié)論應(yīng)用及成效

3.1 勘察結(jié)論

（1）西、北側(cè)路堤沿線滲漏分析。

鳳凰湖防滲線上存在2種物質(zhì)分區(qū)，即填方區(qū)和非填方區(qū)；通過地質(zhì)分析，概化3種滲漏形式，分別為大面積散浸、基巖裂隙滲漏和集中滲漏；鳳凰湖沿西、北側(cè)路堤沿線的滲漏形式以集中滲漏為主，大面積散浸滲漏和基巖裂隙滲漏為輔。

建議路堤填方部分采用覆蓋層灌漿，基巖采用帷幕灌漿進(jìn)行堵漏整治[1-2]。

（2）重力壩滲漏分析。

壩體為中等透水，壩基相對不透水埋深約25 m，屬于重要滲漏部位。建議對壩體壩基采取灌漿措施[3]。

3.2 應(yīng)用及成效

根據(jù)本次勘察分析結(jié)論，綜合對比防滲方案，選取壩體補(bǔ)強(qiáng)防滲帷幕灌漿、路堤帷幕灌漿方案對鳳凰湖進(jìn)行整治。在參建各方的共同努力下，工程順利通過驗(yàn)收，已運(yùn)行兩年，未見滲漏現(xiàn)象。蓄水后的鳳凰湖景觀效益顯著，帶動周邊經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，發(fā)揮較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4 結(jié)語

水利地質(zhì)勘察是水利工程建設(shè)極其重要的環(huán)節(jié)，水利地質(zhì)勘察成果對水利工程建設(shè)起決定性作用。需要通過工程技術(shù)措施或手段對水體工程建設(shè)周邊全方位評估，對不利位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)和防滲處理，以確保工程的安全性和時效性，達(dá)到原有工程目的，發(fā)揮工程效益。