淺談土石壩建設(shè)中及初期蓄水后的滲漏分析

(云南潤(rùn)滇工程技術(shù)咨詢有限公司，云南 昆明 650034)

1 一般土石壩在建設(shè)過(guò)程中滲漏的類型

土石壩在建設(shè)過(guò)程中常見(jiàn)的滲水情況主要有以下幾種：第一是心墻基坑滲水，常見(jiàn)的基坑滲水分為兩種，主要表現(xiàn)為地下層間承壓水的上涌和具有自由表面的潛水，滲水量根據(jù)地層巖性的不同，表現(xiàn)也各不相同；第二是岸坡巖石開(kāi)挖后，山體漏出的泉眼，泉眼一般均為地下潛水的自由滲出，滲水量受降雨的影響較大；第三是兩岸山體的繞壩滲漏，即在兩岸山體中有滲水通道存在，一般在工程建成后表現(xiàn)較為明顯，此類滲水須在工程勘察前期高度重視，可通過(guò)物探結(jié)合鉆探的方法進(jìn)行詳細(xì)勘察，確保工程項(xiàng)目的可行。以下主要對(duì)工程建設(shè)期間常見(jiàn)的基坑滲水和岸坡泉眼兩種情況的觀測(cè)分析，結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行闡述。

2 他克水庫(kù)滲漏分析

他克水庫(kù)位于云南省楚雄州永仁縣，為小(1)型水庫(kù)工程，總庫(kù)容105.29萬(wàn)m3，壩高51.3m，壩長(zhǎng)181.5m。他克水庫(kù)在攔河壩工程建設(shè)過(guò)程中，在右岸岸坡發(fā)現(xiàn)多處泉眼地下潛水滲出，且在對(duì)河床進(jìn)行清基處理后，發(fā)現(xiàn)基坑存在滲水現(xiàn)象，工程建設(shè)中采取埋設(shè)排水盲溝的方法將岸坡泉眼和基坑滲水引排至下游壩腳棱體處。水庫(kù)在建成蓄水后，下游棱體腳量水堰處滲水量較大，通過(guò)對(duì)他克水庫(kù)漏水量進(jìn)行復(fù)核，對(duì)漏水中原上游右岸泉眼水、基坑滲水及壩身漏水三者進(jìn)行量化分析，判斷壩身漏水量是否在允許范圍內(nèi)。

2.1 基本資料觀測(cè)和收集

自發(fā)現(xiàn)右岸泉眼滲水和基坑滲水后，工程建設(shè)管理單位即對(duì)滲水進(jìn)行了觀測(cè)記錄，基坑斷流后，在大壩下游距離壩腳棱體外10m位置處設(shè)置了量水堰，2011年年底對(duì)工程未填筑壩體前且河道斷流后的右岸泉眼滲水和基坑滲水進(jìn)行了觀測(cè)和記錄；2012年分別對(duì)年初水庫(kù)填筑期及4月開(kāi)始水庫(kù)逐步蓄水后的滲水量進(jìn)行了觀測(cè)；水庫(kù)于2013年1月13日封頂，2013年全面對(duì)水庫(kù)蓄水后的滲水進(jìn)行了觀測(cè)。觀測(cè)記錄見(jiàn)表1～表3。

表1 2011年度他克水庫(kù)施工期間滲流量觀測(cè)記錄

表2 2012年度他克水庫(kù)施工期間滲流量觀測(cè)記錄

續(xù)表

表3 2013年1月13日大壩封頂后他克水庫(kù)滲流量觀測(cè)記錄

同時(shí)，還收集了水庫(kù)水位統(tǒng)計(jì)表、水庫(kù)測(cè)壓管觀測(cè)記錄表等施工過(guò)程中及工程建成后的觀測(cè)資料。

2.2 觀測(cè)資料分析

他克水庫(kù)于2011年11月12日開(kāi)始填筑大壩壩體。量水堰對(duì)滲水量從河道斷流開(kāi)始實(shí)測(cè)，直至水庫(kù)下閘蓄水后一年期間管理單位對(duì)水庫(kù)量水堰實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄，并對(duì)下閘蓄水后一年期間水庫(kù)蓄水水位及測(cè)壓管觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄，通過(guò)分析以上收集到的觀測(cè)資料可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

a.他克水庫(kù)在河道斷流的情況下，依然存在右岸泉眼水和壩基滲水，觀測(cè)資料表明量水堰水深為8.3cm，滲流量為2.87L/s，而基坑開(kāi)挖后，地質(zhì)勘測(cè)測(cè)得的泉眼歸集滲流量為2.00L/s，說(shuō)明斷流后主要以右岸泉眼滲水為主。

b.通過(guò)對(duì)2012年觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析，2012年1—3月，水庫(kù)基本未蓄水，但壩體已經(jīng)填筑了一部分，期間地下水位相對(duì)較小，在此期間過(guò)堰不深觀測(cè)數(shù)值為7.8～7.5cm，符合地下水隨著枯水季節(jié)時(shí)間增長(zhǎng)而減小的規(guī)律。同時(shí)也再一次說(shuō)明水庫(kù)沒(méi)有蓄水時(shí)，大壩截水槽以下仍然存在各類滲水。2012年4月以后，隨著雨季的到來(lái)及水庫(kù)逐步開(kāi)始蓄水，開(kāi)始時(shí)數(shù)據(jù)出現(xiàn)最大值9.0cm，但之后隨著壩體內(nèi)孔隙的飽和，滲流量逐步趨于穩(wěn)定，符合一般規(guī)律。

c.2013年度他克水庫(kù)量水堰滲流量觀測(cè)記錄中過(guò)堰水深兩次出現(xiàn)最大值9.8cm，從水庫(kù)降雨統(tǒng)計(jì)表中可以看出，兩次最大值出現(xiàn)當(dāng)天均有降雨，因此對(duì)滲流量有影響。之后隨著水庫(kù)蓄水位的逐步提高，水庫(kù)蓄水位逐步達(dá)到正常蓄水位以下2～3m，過(guò)堰水深也穩(wěn)定在9.0cm，故以9.0cm作為壩頂穩(wěn)定滲流期下游量水堰的計(jì)算數(shù)值。

d.他克水庫(kù)滲流量觀測(cè)中，水庫(kù)沒(méi)有蓄水且地下水相對(duì)較小的時(shí)間是2012年1—3月，在此期間過(guò)堰水深觀測(cè)值為7.8～7.5cm，以小值7.5cm作為計(jì)算值。

2.3 各類滲流量的計(jì)算

a.右岸泉眼滲流量計(jì)算。河道斷流后，過(guò)堰水深觀測(cè)最大值為8.3cm，滲流量為2.87L/s，大于地質(zhì)勘測(cè)的泉眼歸集滲流量2.0L/s，說(shuō)明壩基基坑是存在滲水的。

b.壩體理論計(jì)算滲流量復(fù)核。他克水庫(kù)原設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)滲流分析計(jì)算，在正常蓄水位情況下，壩身單寬流量為0.48m3/(m·d)，則每日滲流量為87.12m3，年最大滲流量3.18萬(wàn)m3。為驗(yàn)證壩身滲流量計(jì)算的準(zhǔn)確性，采用實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線與原設(shè)計(jì)正常蓄水位時(shí)計(jì)算浸潤(rùn)線進(jìn)行比較，他克水庫(kù)設(shè)計(jì)測(cè)壓管3～5號(hào)基本位于大壩中部最大斷面處，故選取這三根測(cè)壓管進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)驗(yàn)證，在水位比原設(shè)計(jì)正常蓄水位略低時(shí)，實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線在心墻下游側(cè)水深稍高于原設(shè)計(jì)計(jì)算浸潤(rùn)線，但浸潤(rùn)線走勢(shì)一致，且根據(jù)實(shí)測(cè)記錄表3號(hào)測(cè)壓管在上游水位上升的情況下，浸潤(rùn)線隨之上升，符合一般規(guī)律，故分析得出壩身滲流可能比原理論設(shè)計(jì)值稍大。

c.壩體實(shí)際滲流量的計(jì)算?？菁舅畮?kù)沒(méi)有蓄水時(shí)過(guò)堰水深計(jì)算值為7.5cm，滲流量2.24L/s，下閘蓄水一年期間，過(guò)堰最高水深9.8cm，計(jì)算滲流量4.33L/s，由于相同時(shí)間有降雨，因此采用滲流量趨于穩(wěn)定后的實(shí)測(cè)數(shù)值9cm進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算滲流量3.51L/s，減去基坑及泉眼滲流量2.24L/s，則計(jì)算得他克水庫(kù)壩身滲流量1.27L/s，一天最大滲流量為109.73m3/d，全年最大滲流量為4.01萬(wàn)m3，占水庫(kù)總庫(kù)容的3.81%。水庫(kù)壩身滲流量較小，滿足要求。同時(shí)也驗(yàn)證了壩身滲流量確實(shí)較原設(shè)計(jì)的理論計(jì)算值稍大這一結(jié)論。

3 結(jié) 論

綜上分析，在土石壩工程建設(shè)過(guò)程中，基坑及岸坡滲水經(jīng)常發(fā)生，是一個(gè)不可避免的問(wèn)題。在類似工程建設(shè)過(guò)程中，如發(fā)生類似問(wèn)題，可通過(guò)以上方式方法，對(duì)前期數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)和記錄，以便對(duì)水庫(kù)大壩建成后的滲流分析提供有利的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)對(duì)工程參與者在設(shè)計(jì)、施工和管理工作中起到一定程度的指導(dǎo)作用。