合水水庫主壩安全加固擴建工程地質(zhì)及處理措施

夏遠泉

（興寧市水利水電勘測設計室 廣東 興寧 514500）

1 合水水庫概況

合水水庫建成于1957年，是一座以防洪、灌溉為主，保障供水、改善環(huán)境，結(jié)合發(fā)電等綜合利用的大（二）型水庫，加固擴建后控制集雨面積577.6km2，均質(zhì)土壩，主壩長867.78m，正常水位138m（加固前134 m），總庫容1.16億m3，捍衛(wèi)著興城、機場（軍事）、鐵路、國道、高速公路等重要基礎設施，捍衛(wèi)著寧江兩岸23.26萬畝耕地及下游50多萬群眾生命財產(chǎn)安全，擔負著50萬城鄉(xiāng)居民飲用水和13.6萬畝耕地灌溉的重要任務，是興寧人民的“生命之庫”。水庫運行50多年來，泥沙淤積達1737多萬m3，且2003年通過對水庫大壩安全鑒定為三類壩，2005年獲省批準對水庫進行加固擴建，并于2006年2月起正式實施。該工程總投資6億多元，分建安工程和移民安置工程兩大部分。建安工程的建設2009年已經(jīng)全部完成，移民安置工程基本完成。

2 庫區(qū)工程地質(zhì)情況

2.1 地形地貌

庫區(qū)位于興寧盆地東北部，以丘陵地形地貌為主，最大高程180m，一般高程130 m～160 m，山體呈渾園狀，庫區(qū)北部丘陵連綿不斷，山體較完整，庫區(qū)東、西、南三面殘丘零星分布，山體不連續(xù)，庫岸坡角較平緩，一般15°～20°。巖石風化較深，植被較少。

2.2 地層巖性

庫區(qū)廣泛分布白堊系上統(tǒng)地層面雄群（K2nna），此外有少量下第三系丹霞群（Edn）和第四系（Q）分布。

2.3 地質(zhì)構造

庫區(qū)白堊系上統(tǒng)地層巖層產(chǎn)狀為EW/S∠10～15°，傾角較緩，區(qū)域性斷裂不發(fā)育，主要發(fā)育層間錯動斷層，寬度1.5m～2.0m，由糜棱巖和角礫巖組成，呈全風化～強風化狀，一般延伸不遠。

2.4 水文地質(zhì)條件

庫區(qū)地層主要為礫巖、砂巖及第四系沖積層組成。地下水以孔隙性潛水為主，貯藏于第四系沖積層及坡積土中，由大氣及河水補給，基巖裂隙水賦存于巖體裂隙中。

3 主壩加固目前存在的主要問題

3.1 主壩原填土等情況

原主壩填土壓實度不夠，填土質(zhì)量不均勻，根據(jù)有關資料，原主壩壩基及岸坡清理不徹底，主壩泄洪閘頂后坡半坡部位曾發(fā)生縱向裂縫，后經(jīng)回填粘土處理。1964年6月16日，合水水庫水位漲至136.6m，主壩出現(xiàn)11處漏水，其中較嚴重處在主壩轉(zhuǎn)彎原山坡處，水庫設計、校核洪水位時主浸潤線逸出點位于下游壩面，主壩樁號0+280.0～0+700.0下游壩坡浸潤面最大滲透比降安全系數(shù)小于允許值，且下游無排水設備，水庫設計、校核洪水位時將發(fā)生滲透破壞。

3.2 本次工程地質(zhì)鉆探勘察情況

（1）從2003年3月的主壩地質(zhì)鉆探勘察發(fā)現(xiàn)，主壩左壩基樁號0+195～0+350壩基為原寧江河道，河床面高程約121m，沖積砂層最大厚度約5m，中密措施～密實狀，連通性較好，無壩基截水措施。

（2）主壩轉(zhuǎn)彎段原是小山包（0+360～0+450），基巖為丹霞群砂巖，頂部有全風化土及強風化巖，厚度1.5m，分布高程136.6m～138.1m，其下為弱風化巖。全風化土較薄，其滲透系數(shù)K=1.62×10-4cm/s。強風化巖石破碎，完整性差，透水性較大，鉆孔測的地下水位高程為135.51m。在抬高水位后，填土與基巖結(jié)合處及強風化帶，弱風化帶上部等地段可能出現(xiàn)滲漏。

3.3 溢洪道地質(zhì)情況

原溢洪道（0+450）左邊墻和閘底已出現(xiàn)裂縫，并有滲水和噴水，水壓來源與左岸山坡的地下水比庫水關系更大，原閘墻后及墻體沒有排水設施。本次加固中溢洪道閘室底板基礎開挖到設計高程后，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)鉆探資料與實際不符合，底板地質(zhì)情況變化很大，并且中間有一條較大的斷層，閘室基礎大部分還處在全風化層上。

4 不良工程地質(zhì)問題的處理措施

4.1 清基開挖，回填加固

溢洪道閘室底板基礎開挖到設計高程后，發(fā)現(xiàn)中間有一條較大的斷層，閘室基礎大部分還處在全風化層上，未能滿足設計規(guī)范規(guī)定的承載力要求。為了確保該工程的安全性、適用性和耐久性，將基礎挖至弱風化層后換填C15砼，斷層部位加設Ф20@200鋼筋網(wǎng)。

4.2 灌漿

4.2.1 采用高噴灌漿防滲處理

主壩轉(zhuǎn)彎原山坡處（溢洪道左側(cè)）因為原大壩壩基及岸坡清理不徹底，造成主壩填土與壩基間有一層松散層，為防止沿壩基面滲漏和減少壩基基礎中、粗砂層滲水量，對舊壩壩體溢洪道左側(cè)基礎及主壩原河道進行高噴灌漿成墻處理，灌漿的范圍為樁號0+135.0～0+454.5，灌漿深度至強風化帶1m。

4.2.2 溢洪道左、右兩側(cè)采取主壩接觸灌漿

溢洪道左、右兩側(cè)主壩臨時邊坡開挖面與水流方向相同，是工程建成蓄水后一個主要安全隱患，沿高噴灌漿孔軸線對溢洪道左、右兩側(cè)主壩臨時邊坡開挖面進行接觸灌漿，接觸灌漿鉆孔深度沿臨時邊坡開挖面入原壩體1m，接觸灌漿有效高度為入原壩體1m至臨時邊坡開挖面以上1m。接觸灌漿孔距為1.3m，方法采用套管護壁法，灌漿壓力采用0.05MPa～0.2MPa。接觸灌漿采用粘土漿。

4.2.3 溢洪道閘室段增設防滲帷幕

為增強溢洪道陡坡段抗浮能力，減少溢洪道的滲漏量，在溢洪道閘室段增設防滲帷幕灌漿。

4.3 增設反濾排水層及排水孔

溢洪道位于殘丘上，水庫水和兩岸基巖裂隙水同時對溢洪道擋墻形成滲壓力。溢洪道左側(cè)基巖裂隙水的天然地下水位比庫水位還大，對邊墻產(chǎn)生側(cè)壓力。為閘墻穩(wěn)定，在左岸閘墻與山坡連接處設碎石、礫石反濾排水層，排水至溢洪道下游，墻體設排水孔，降低側(cè)墻后山坡地下水壓。

5 運行效果分析

5.1 圍井試驗

本次加固擴建工程，采取防滲墻處理完成后，進行圍井試驗，試驗結(jié)果，滲透系數(shù)為6.5×10-7cm/s，滿足設計要求。

5.2 運行效果分析

5.2.1 主壩和溢洪道垂直水平位移監(jiān)測情況

由資料分析，各測點位移在-2mm～5mm之間，測點測值變化較平穩(wěn)，測點LDA5-4最大位移為5mm；變差值均在允許偏差范圍內(nèi)，大壩未發(fā)現(xiàn)明顯位移。

5.2.2 大壩滲流監(jiān)測

主壩滲流監(jiān)測通過5個觀測斷面（每個斷面設四個測點）進行觀測。從已有的觀測資料看，管水位的變化趨勢基本和庫水位變化一致。但UP3-1、UP2-1測壓管偶爾出現(xiàn)管水位高于庫水位的情況，從測壓管管水位過程線來看，管水位滯后于庫水位，在庫水位變幅較小時，管水位較為穩(wěn)定。

5.2.3 工程運行情況

目前合水水庫正在進行加固擴建工程蓄水安全鑒定，加固擴建后水庫仍然執(zhí)行加固擴建前的控制運用原則，工程運行情況：

2012年5月27 日夜間至28日早晨，水庫上游大坪鎮(zhèn)降雨量達252mm，流域內(nèi)平均降雨量超過150mm，合水水庫最大洪峰進庫流量1030m3/s，水庫最高水位137.67m。泄洪530m3/s，攔蓄洪量1740萬m3。

2013年第7號超強臺風“蘇力”外圍環(huán)流影響，興寧市從7月13日22時起至14日12時，普降大暴雨到特大暴雨，其中大坪鎮(zhèn)范圍313mm、黃陂鎮(zhèn)甘磚范圍275mm、羅崗站251mm、溫公水庫236mm，合水水庫最大進庫流量1188m3/s，泄洪630m3/s，是1956年建庫以來最大進庫及出庫流量。水庫出現(xiàn)最高水位138.27m，高于加固擴建后的正常水位0.27m，充分發(fā)揮了水庫滯洪削峰的作用，確保了水庫工程的安全和為減少洪水對水庫上游造成的淹浸損失。

從目前觀測和監(jiān)測數(shù)據(jù)資料顯示，特別是經(jīng)過2012年“5·28”及2013年“7·14”特大暴雨及運行情況看，經(jīng)過防滲處理后，主壩壩基滲漏量明顯減少，主壩、溢洪道等工程建筑物設施運行正常，表明處理效果顯著。

6 總結(jié)

合水水庫大壩安全加固工程中，為查明其工程地質(zhì)特性，前期做了大量的勘探試驗工作，根據(jù)勘探成果，結(jié)合工程建設情況，對大壩可能存在的工程地質(zhì)問題進行了全面分析,并提出了相應的工程處理措施，取得較好的防滲效果，可為其他工程建設提供經(jīng)驗和設計參考?！?/p>

[1]廣東省水利電力勘測設計研究院，合水水庫加固擴建工程初步設計報告[R]，2005.