五華縣益塘水庫主壩壩后坡出現(xiàn)濕潤(rùn)的原因分析及處理措施

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1、概況

　　五華縣益塘水庫位于五華縣轉(zhuǎn)水鎮(zhèn)，總庫容1.65億立方米，屬大（Ⅱ）型水庫。水庫于1971年開始動(dòng)工，1974年建成蓄水，主壩是均質(zhì)土壩，最大壩高42米，壩頂高程159.30米，壩頂寬6米。1997年8月3日，受10號(hào)臺(tái)風(fēng)影響，水庫庫區(qū)普降暴雨，庫水位上升至154米，經(jīng)大壩檢查人員檢查發(fā)現(xiàn)，壩后坡142米高程處出現(xiàn)濕潤(rùn)，面積44平方米，直至2000年5月，該濕潤(rùn)仍存在。

　　主壩壩后坡出現(xiàn)濕潤(rùn)，是土石壩安全運(yùn)行的一大隱患，隨著時(shí)間推移，當(dāng)滲流出逸部位的滲透坡降大于臨界坡降時(shí)，使土體發(fā)生管涌或流土等滲透變形破壞。這種滲透變形對(duì)土壩的安全影響極大，往往造成大壩滑坡，甚至垮壩事故，嚴(yán)重影響土壩的安全運(yùn)行。所以必須查明原因，采取妥善的維修處理措施，防止危害擴(kuò)大。

　　2、原因分析

　　為了查明壩后坡142米高程處出現(xiàn)濕潤(rùn)的原因，我們進(jìn)行了以下觀測(cè)和檢查分析：

　　2.1 壩后坡濕潤(rùn)與庫水位高低的關(guān)系

　　為了查明壩后坡濕潤(rùn)與庫水位高低的關(guān)系，我們進(jìn)行了以下檢查：2000年12月18日至2001年1月4日，天氣晴朗，無降雨，庫水位達(dá)到147.59至147.37米時(shí)，濕潤(rùn)面積為12平方米，插入鋼釬帶有濕泥和水，土壤成濕泥狀。2001年11月20日，天氣晴朗，無降雨，庫水位達(dá)151.03米，濕潤(rùn)面積縮小為3平方米，插入鋼釬帶有濕土沒有帶水，土壤成濕土狀。2001年12月4日，庫水位達(dá)150.89米，濕潤(rùn)面積為1平方米，插入鋼釬帶有少量干濕土。

　　從觀測(cè)檢查情況分析，庫水位低時(shí)壩后坡濕潤(rùn)面積更大，土壤更濕，成濕泥狀。庫水位較高時(shí)，濕潤(rùn)面積反而縮小，土壤較濕潤(rùn)成濕土狀。說明142米高程處的濕潤(rùn)與庫水位高低變化沒有直接關(guān)系。

　　2.2 壩后坡濕潤(rùn)與降雨的關(guān)系

　　根據(jù)降雨資料分析，2000年12月11~13日，降雨65毫米，由于壩坡地面水入滲作用，壩后坡142米處濕潤(rùn)面積達(dá)12平方米，鋼釬插入帶出的是濕泥和水。2001年9月下旬至11月20日沒有降雨，天氣晴朗，壩坡沒有地面水入滲，壩坡濕潤(rùn)處面積縮小到3平方米，鋼釬插入帶出濕土沒有水。說明壩后坡142米高程處的濕潤(rùn)變化與降雨有直接關(guān)系。

　　2.3 壩后坡濕潤(rùn)與地下水位的關(guān)系

　　主壩第一排第二個(gè)測(cè)壓管（1—2）距壩后坡第一平臺(tái)的水平距離6.1米，距壩后坡步級(jí)左邊緣水平距離10米。2001年11月21日進(jìn)行灌水試驗(yàn)，測(cè)壓管工作正常，從1998年9月11日開始觀測(cè)至2001年11月20日，根據(jù)實(shí)測(cè)資料的整理和分析1—2測(cè)壓管的資料有以下幾個(gè)異常情況：

　　2.3.1 第一排的第一個(gè)測(cè)壓管（1—1）管內(nèi)水位比第二個(gè)測(cè)壓管（1—2）管內(nèi)水位低，也就是說，下游測(cè)壓管水位高于上游測(cè)壓管水位，與理論不符。

　　2.3.2 主壩壩體內(nèi)其它測(cè)壓管管內(nèi)水位隨庫水位高低而變化，但1—2測(cè)壓管水位的變化與庫水位高低變化沒有太大變化，管內(nèi)水位經(jīng)常保持在146~147之間。

　　2.3.3 1—2測(cè)壓管內(nèi)水位長(zhǎng)期高于設(shè)計(jì)浸潤(rùn)線的水位。

　　2.3.4 根據(jù)降雨資料，降雨量多的雨天以后幾天至十幾天，1—2測(cè)壓管內(nèi)水位就上升，無雨少雨的旱天幾天至十幾天以后，管內(nèi)水位就下降。說明1—2測(cè)壓管管內(nèi)水位的變化與雨天和旱天有密切關(guān)系。

　　根據(jù)以上幾個(gè)異常情況分析，1—2測(cè)壓管觀測(cè)的不是土壩濕潤(rùn)線的規(guī)律，而是地下承壓水位變化規(guī)律，說明1—2測(cè)壓管附近可能有一小股地下滲泉水。

　　綜合所述，造成壩后坡142米高程處濕潤(rùn)原因可能有以下三點(diǎn)引起的：

　　一是在1—2測(cè)壓管附近的左岸壩基條形山，有一小股地下滲泉水，經(jīng)過壩體薄弱地方流向壩后坡。

　　二是壩坡地面水入滲壩體，從薄弱的地方流向后壩坡。

　　三是壩后坡142米高程處，滲透系數(shù)較大，地下滲泉和壩坡地面入滲水從142米高程處滲出，造成壩后坡土壤濕潤(rùn)。

　　2001年12月組織有關(guān)工程技術(shù)人員對(duì)該濕潤(rùn)處進(jìn)行開挖檢查，當(dāng)挖至2.35米時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一小股清水滲出。證明以上分析結(jié)論正確。

　　3、處理措施

　　根據(jù)前面分析可知：產(chǎn)生壩后坡142米高程處濕潤(rùn)的原因是左岸壩基條形山的滲泉水和壩坡地面水入滲從142米高程處逸出，形成土壤濕潤(rùn)。這種濕潤(rùn)目前沒有水流出，沒有產(chǎn)生滲透破壞，屬正常滲水，但是，它是土壩安全運(yùn)行的隱患。為了解決這一隱患，使這兩部分水不停留在壩體內(nèi)，使壩面土保持干燥，我們采用“Y”型導(dǎo)滲溝法，將壩體內(nèi)的水排引到138.5高程的壩面排水溝內(nèi)，確保壩體不發(fā)生滲透變形，確保土壩的安全運(yùn)行。

　　我們于2001年12月25日開始組織施工隊(duì)開挖2＃導(dǎo)滲溝。2＃導(dǎo)滲溝距壩后坡步級(jí)右邊7米，沿壩后坡面以“Y”型為軸線，縱向排水導(dǎo)滲溝由138.352米高程到142.513米高程，底寬0.6米，面寬0.9米。截滲導(dǎo)滲溝從142.513米高程處左右分別布置，軸線長(zhǎng)7米，水平角120°，寬1.5米。

　　2＃導(dǎo)滲溝開挖好后開始填反濾料：

　　1、在導(dǎo)滲溝底平鋪一層300毫米的中粗砂；

　　2、在中粗砂面上中間部位裝兩排模板，模板間距240毫米，高200毫米，內(nèi)填粒徑5~10毫米的小石子，厚200毫米，模板外邊回填中粗砂與小石子相平，然后抽掉模板；

　　3、在小石子上面覆蓋一層300毫米的中粗砂；

　　4、導(dǎo)滲溝出口先用粒徑5~10毫米小石子封堵反濾料，然后用20~40毫米碎石封口，再用內(nèi)徑為40毫米鍍鋅管導(dǎo)引到壩面排水溝；

　　5、放好反濾料后回填原壩身土，并逐層夯實(shí)，每層厚200毫米。

　　2002年1月5日開始開挖1＃導(dǎo)滲溝。1＃導(dǎo)滲溝距壩后坡步級(jí)左邊6米，沿壩后坡面以“Y”型為軸線，縱向排水導(dǎo)滲溝由138.42米高程到142.497米高程，底寬1.0米，面寬1.2米。截滲導(dǎo)滲溝從142.497米高程處左右分別布置，軸線長(zhǎng)6米，水平角120°，底寬1.0米，面寬2.0米。

　　1＃導(dǎo)滲溝開挖好后開始填反濾料：

　　1、在導(dǎo)滲溝底平鋪一層250毫米的中粗砂；

　　2、在中粗砂面上中間部位裝兩排外模板，模板間距540毫米，高500毫米，內(nèi)填粒徑5-10毫米的小石子，厚150毫米，模板外邊回填粗砂；

　　3、在小石子上面中間部位再裝兩排內(nèi)模板，模板間距240毫米，高200毫米，內(nèi)填粒徑20-40毫米的碎石，厚200毫米；

　　4、在內(nèi)外模板之間填滿粒徑5-10毫米的小石子，厚200毫米，抽掉內(nèi)模板，再填粒徑5-10毫米的小石子，厚150毫米，在外模板外，填滿中粗砂，抽掉外模板；

　　5、在粒徑5~10毫米的小石子上面覆蓋一層中粗砂，厚250毫米；

　　6、導(dǎo)滲溝出口先用粒徑5-10毫米小石子封堵反濾料，然后用20-40毫米碎石封口，再用內(nèi)徑為25毫米鍍鋅管導(dǎo)引到壩面排水溝；

　　5、放好反濾料后回填原壩身土，并逐層夯實(shí)，每層厚200毫米。

　　4、結(jié)語

　　益塘水庫主壩壩后坡導(dǎo)滲溝施工從2001年12月25日開始至2002年1月20日結(jié)束，施工質(zhì)量良好。壩內(nèi)滲水經(jīng)導(dǎo)滲溝排出，水質(zhì)清徹，壩后坡原濕潤(rùn)處壩體保持干燥。到目前為止，已運(yùn)行二年多，導(dǎo)滲效果良好，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

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