三泉水庫古堆泉域滲漏處理方案淺析

史虹艷

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.山西澤城西安水電有限公司，山西 太原 030002）

1 基本情況

三泉水庫為禹門口提水東擴(kuò)工程的調(diào)蓄水庫，正常設(shè)計(jì)水位447.5m，總庫容697萬m3。水庫由大壩、溢洪道、東西灌溉輸水涵洞、3座防洪堤四部分組成。

2012年10月禹門口提水東擴(kuò)工程試通水初期，水庫采用低水位運(yùn)行，當(dāng)初期蓄水位達(dá)到444.0m時(shí)，發(fā)現(xiàn)水庫水位存在逐漸下降趨勢(shì)，檢查發(fā)現(xiàn)水庫庫尾左岸澤掌村附近原古堆泉位置部分泉眼出現(xiàn)回灌現(xiàn)象。水庫水位下降后泉眼和滲漏點(diǎn)均已出露。據(jù)水庫管理人員和當(dāng)?shù)厮a(chǎn)養(yǎng)殖戶介紹，水庫蓄水后，蓮花泉、葫蘆泉、洗臉盆泉等幾個(gè)較大的泉眼均出現(xiàn)嚴(yán)重的回灌現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)抽取地下水溫度明顯降低；同時(shí)檢查庫區(qū)庫岸發(fā)現(xiàn)原庫區(qū)左岸采石場(chǎng)段局部巖石出露，庫區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)多處滲漏沉坑；庫區(qū)上游中部部分較底處亂泉位置仍有積水，但未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。

2 滲漏原因分析

水庫附近受區(qū)域地下水位下降影響，補(bǔ)充水庫的水源枯竭，目前除蓮花泉和葫蘆泉采取維護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)外露外，其他泉眼基本被庫區(qū)淤泥和填土覆蓋，2012年水庫蓄水后，庫區(qū)水位高于泉眼位置，淤泥和覆土被水壓力擊穿出現(xiàn)滲漏、回灌，并帶走泉眼周邊的土顆粒部分形成較大的滲坑。初步分析主要是庫區(qū)水位高于原來泉眼后造成庫水通過泉眼回灌所致。

3 處理方案

根據(jù)地質(zhì)提供鉆孔資料推測(cè)的滲漏范圍線和地形條件及水庫運(yùn)行水位情況，結(jié)合古堆泉保護(hù)、滲漏范圍等具體情況分析，考慮滲漏區(qū)域相對(duì)集中在庫尾左岸古堆泉附近，沿庫岸邊長(zhǎng)約600m，寬約300m的區(qū)域，建議修建土堤圍擋防護(hù)結(jié)構(gòu)切斷庫水和泉眼的流道和滲漏通道，對(duì)泉域、滲漏區(qū)進(jìn)行保護(hù)及隔離。鑒于土堤地面以下基巖面較深，局部30m均未見基巖，同時(shí)也未探明巖層是否存在裂隙和斷層，故設(shè)計(jì)未考慮基礎(chǔ)下部垂直防滲墻措施，只考慮采用在土堤內(nèi)側(cè)一定寬度范圍鋪設(shè)水平防滲和護(hù)坡防滲相結(jié)合的形式進(jìn)行防滲處理，土堤外側(cè)維持現(xiàn)有條件，這樣既可切斷庫區(qū)蓄水與泉眼之間的流道和滲漏通道，也可延長(zhǎng)土堤庫內(nèi)的滲徑長(zhǎng)度，解決泉眼回灌和滲漏問題。

古堆泉存在一處岔溝，汛期有雨水徑流入庫，設(shè)計(jì)順雨水入庫處在土堤上布置2孔臥倒式鋼分洪閘，閘門底高程為汛限水位高程444.3m，非汛期關(guān)閉閘門，保持庫內(nèi)蓄水不外流，汛期待庫水位降至汛限水位444.3m時(shí)，打開閘門，滿足洪水入庫條件。

4 建筑物設(shè)計(jì)

庫區(qū)防滲處理工程由圍擋防護(hù)堤、堤外庫區(qū)內(nèi)部局部水平防滲及入庫洪水分洪閘組成。三泉水庫除險(xiǎn)加固后總庫容為697萬m3，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，確定三泉水庫屬?。ㄒ唬┬退畮?，工程等級(jí)為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)。此次修建的圍擋防護(hù)堤的主要任務(wù)是阻擋水庫蓄水進(jìn)入古堆泉域回灌，造成需水量損失，建筑物標(biāo)準(zhǔn)參照三泉水庫建筑物標(biāo)準(zhǔn)確定為5級(jí)。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，樞紐區(qū)的地震動(dòng)參數(shù)加速度為0.1g，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅶ度。根據(jù)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，建筑物設(shè)防烈度為Ⅶ度。

4.1 圍擋防護(hù)堤

圍擋防護(hù)堤為均質(zhì)碾壓土堤，沿庫區(qū)滲漏范圍線從北向南延伸，平面呈弧形，將蓮花泉、葫蘆泉、洗臉盆泉等幾個(gè)較大的泉眼圍擋在水庫庫區(qū)外，隔絕庫水回灌通道。設(shè)計(jì)土堤長(zhǎng)約875m，堤頂高程448.0m高于正常蓄水位447.5m約0.5m，最大堤高7.5m，堤頂寬3m，上游坡度1∶2.5，混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，坡面結(jié)構(gòu)自下而上分別為壩體土、復(fù)合土工布、粗沙墊層、砂卵石墊層、C15混凝土預(yù)制塊。下游坡度1∶2.5，坡面為三維植被網(wǎng)草皮護(hù)坡，上游壩腳設(shè)M7.5漿砌石齒腳。堤頂設(shè)寬3.0m，厚0.18m的C20素混凝土路面，滿足通行要求。在圍擋防護(hù)堤樁號(hào)D0+417設(shè)分洪閘1處。

圍擋防護(hù)堤基礎(chǔ)處理：基礎(chǔ)清基厚度1.0m，碾壓后開始土堤回填，土堤設(shè)計(jì)施工嚴(yán)格執(zhí)行《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》，回填土壓實(shí)度不小于0.97。

4.2 庫區(qū)防滲

庫區(qū)防滲指圍護(hù)結(jié)構(gòu)庫區(qū)以內(nèi)局部可能發(fā)生滲漏的區(qū)域，設(shè)計(jì)采用土工膜和黏土的水平防滲措施。將庫區(qū)滲漏范圍線以內(nèi)的覆蓋層較厚出露不明顯的泉眼和巖石裂隙等采用復(fù)合土工膜覆蓋，減少水庫滲漏量，范圍為土堤上游坡面至庫區(qū)滲漏范圍線之間的面積，約2.67萬m2。為保護(hù)復(fù)合土工膜不受破壞，鋪設(shè)在地面以下0.8m位置處，鋪設(shè)復(fù)合土工布時(shí)土層表面平整碾壓或夯實(shí)處理，無尖銳物。庫區(qū)防滲復(fù)合土工膜與圍擋防護(hù)堤護(hù)坡防滲復(fù)合土工膜采用二布一膜，焊縫搭接。

4.3 分洪閘

分洪閘位于圍擋防護(hù)堤樁號(hào)D0+417位置，為倒式鋼平板鋼閘門，由進(jìn)口漸變段、閘室段、出口漸變段三部分組成。進(jìn)口段平面為喇叭口形，中心線長(zhǎng)14.8m，底板為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.3~0.5m。邊墻采用鋼筋混凝土懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)，頂寬0.3m，邊墻頂高程高于同斷面壩面高程0.5m。

閘室段為平底寬頂堰，長(zhǎng)6.5m，倒式鋼平板鋼閘門，共2孔，每孔凈寬2.0m，底板厚度0.55~0.8m，閘底板高程444.3m，邊墩厚0.8m，中墩厚1.1m，閘墩下游側(cè)設(shè)寬3.0m，厚0.2m的交通橋，閘墩上游游側(cè)設(shè)寬1.8m，厚0.2m的工作橋，閘門為倒式平板鋼閘門，手動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)啟閉。

出口段平面為喇叭口形，中心線長(zhǎng)18.2m，底板為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.3~0.5m。邊墻采用鋼筋混凝土懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)，頂寬0.3m，邊墻頂高程高于同斷面壩面高程0.5m。

閘門運(yùn)行原則：非汛期閘門關(guān)閉擋水，正常擋水位447.5m；汛期水庫水位降至汛限水位444.3m以下，閘門開啟（臥倒），滿足汛期水庫左岸澤掌村西側(cè)流域區(qū)域洪水入庫，保護(hù)周邊村莊及公路安全。