易县太宁寺水库左岸滑坡的防渗处理分析

2018-04-24陈相彪田慧卿

智能城市 2018年5期

陈相彪田慧卿

1.保定市水利水电勘测设计院，河北保定 071051；2.保定市江河水利咨询监理有限公司，河北保定 071051

太宁寺水库位于河北省保定市易县西北部太宁寺村南，大清河系北易水上游太宁寺沟上，控制流域面积8.1km2，总库容102万m3，是一座以防洪灌溉为主的小（1）型水库。大坝为均质土坝，坝长84m，最大坝高19.36m。水库兴建于1958年，建库时未进行专门地质勘察工作，致使大坝左坝头置于滑坡体之中。由于滑坡体组成物为块石夹土，结构松散，左坝肩长期渗漏将其中细颗粒带走，留下块石骨架，形成贯通性的渗漏通道，存在明显绕渗现象，渗漏量约为1L/s，水质清澈，严重危及大坝安全及影响水库效益。

1 滑坡体分布及岩性特征

1.1 滑坡体基本特征

滑坡体位于坝址区左岸，属堆积层土质滑坡，发生于坡残积粘性土夹碎块石层中，下伏基岩为太古界阜平群漫山组角闪岩[1-3]。滑坡体形成年代不详，近几十年来未产生明显继发性变形，处于相对稳定状态。滑坡体范围为垂直坝轴线200m范围（左坝肩上游120m至下游80m范围），最大宽度约80m （如图1）。滑坡体坝轴线处最大厚度大于30m，左岸钻孔TNSZK6，钻进37.5m未见滑坡体底界。

1.2 岩性及结构特征

滑坡体上部主要成分为块石夹碎石土，坝轴线附近厚度12.3～16.2m，上下游厚度逐渐变薄。块石、碎石含量60%～80%，块石粒径一般0.1～0.5m，大于1m以上，棱角状，砂性壤土充填孔隙。坡积碎石土结构松散，稳定性较差。

下部为砾石土，属底部滑床破碎岩土。岩性为角闪岩破碎风化产物，灰黄-灰绿色，强度低、破碎、呈粗砂状或碎块状，岩芯采取率小于40%，夹多层薄层状泥化物。

图1 滑坡体分布平面位置图

图2 滑坡体开挖断面

图3 坝轴线地质纵断

2 滑坡体组成物渗透特性

为测定滑坡体堆积物的渗透性，在勘探钻孔内现场进行了常水头注水试验[4]，试验孔5个，试验段数共计7段，试验结果见表1。

表1 钻孔注水试验成果统计表

钻孔注水试验表明：滑坡体块石松散体透水率190.2～816.3Lu，折合渗透系数0.039～0.17cm/s，属强透水层。堆积体底部砾石土透水率52.6Lu，折合渗透系数2.48×10-3cm/s，属中等透水层。钻孔底部为角闪岩，强风化状，属滑坡体影响带，节理裂隙十分发育，实测透水率74.8～239.9Lu，折合渗透系数5.17×10-3～2.23×10-2cm/s，属中等-强透水岩层[5]。通过钻孔注水试验，明显看出滑坡体透水性强，且不均匀。

3 防渗处理方案对比分析

建库以来左坝肩滑坡体经过了两次贴坡防渗处理，由于两次防渗处理深度浅，没有从根本上解决大坝渗漏问题，现状大坝下游坡脚排水沟出口常年有明流，约为1L/s，输水洞出口左边挡土墙后坝面出现洇湿，经进洞现场勘查，输水洞洞壁见多处裂缝，缝隙宽度小于2mm，有水渗出，沿裂缝有钙化现象。为彻底处理左坝肩滑坡体渗漏问题，需对左坝肩和坝体采取加固措施。

防止岩土体产生渗透破坏的工程措施可概括为两大类：一类是改善岩土体的结构特性，提高其抵抗渗透破坏的能力，使其由可能产生渗透破坏的岩土体，变成为不易产生渗透破坏的岩土体；另一类是采取措施截断岩土体中的渗透水流或减小岩土体中渗透水流的渗透比将，使其小于允许比降[6]。第一类措施通常只用在岩体中，主要用以处理岩体内断层破碎带、软弱夹层、裂隙充填物产生的渗透破坏，方法主要为水泥灌浆、化学灌浆、局部置换等。第二类措施主要的方法有混凝土防渗墙、水平铺盖、帷幕灌浆等。其中，最可靠的方法是防渗墙，能适用于各种复杂地层，目前已成为在透水土层地基、强透水岩体中防渗工程的主要形式。近年来，用土工膜织物作为水平铺盖和坝体防渗的也逐渐增多，尤其是一些小型水库、堤防、渠道等。帷幕灌浆主要用于基岩地区建筑物防渗。复杂基础条件下的防渗处理应在认真分析工程地质及水文地质资料的情况下，依据处理手段结合工程实际可选用几种处理方法进行复合式处理[7]。根据滑坡特点和上述工程措施，选用第二类措施中的混凝土防渗墙和复合土工膜铺盖方案较为合理，对比分析如下：

3.1 混凝土防渗墙

根据地质情况和施工条件，堆积体采用冲击钻配合抓斗成槽，遇孤石或坚硬岩体采用冲击钻成槽，泥浆固壁，直升导管法浇筑混凝土成墙。靠近输水洞周围采用高压旋喷灌浆法，采用三管法施工。

将混凝土防渗墙沿坝顶中心线布置，延伸到左坝肩20m，全长104m，防渗墙顶部高程为27.36m，最大处理深度25m。经综合考虑施工条件、防渗效果以及溶蚀等因素，左坝肩滑坡体及左坝头38m选取墙厚为0.6m，输水洞周围8m内采用高压旋喷灌浆法，其余58m，选取墙厚0.3m。

图4 混凝土防渗墙方案示意图

3.2 上游坝坡复合土工膜方案

复合土工膜铺设范围为上游坝坡及左坝肩，左坝肩土工膜防渗与现状的东山头防渗混凝土板使用KS胶粘接，粘结方法是先涂刷30%KS胶甲苯打底液或EF胶液，干燥凝固后，用KS胶将土工膜面粘合于混凝土上。

以前在坝体迎水坡面上进行过局部土工膜防渗，但由于防渗面积很小，铺设深度较浅，不能和本次防渗完整相接，故将其与坝面上的碎石及部分干砌石一并拆除，并对上游坝坡坡脚进行开挖截水槽，截水槽开挖至坝基岩石。截水槽采用复合土工膜防渗，复合土工膜采用两布一膜，即400g/m2土工布两层，0.5mm厚PE土工膜一层。复合土工膜与坝肩、坝基连接，在岩石上开挖0.5m×0.5m的槽，采用混凝土填压。从截水槽至上游坝坡（高程23.0m）、坝肩连续铺筑土工膜成为大坝整体防渗体系。

图5 复合土工膜方案示意图

对比分析两种加固方案，防渗墙下部深入基岩，上部做到坝顶，并且深入左坝肩滑坡体20m，形成完整的坝基坝体防渗结构，有效地保护左坝头，减小渗透破坏。而且混凝土防渗墙方案施工较简单，技术也较成熟，能适用于多种不同的地基条件，施工场面比较集中，施工质量可靠，施工速度较快，且施工过程中不需考虑排水；复合土工膜防渗方案，施工容易，防渗效果好，但是和岸坡防渗接头很难处理，耐久性较差，坝脚截水槽开挖量大，施工排水量大。最终确定选用混凝土防渗墙加固方案。