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巖口水庫巖溶滲漏除險(xiǎn)加固防滲處理論文
1、工程概況
巖口水庫位于貴州省仁懷市火石崗鄉(xiāng)團(tuán)山村境內(nèi)，距仁懷市城區(qū)57km。水庫座落于桐梓河左岸一級支流石門坎溝上，庫區(qū)四周高，中間低，地形封閉，為在巖溶洼地內(nèi)利用粘土防滲層鋪蓋封堵地表巖溶通道而形成的巖溶水庫。水庫無大壩，庫首為低矮埡口;水庫無泄洪建筑物;放水建筑物為庫內(nèi)渠道，渠道從庫尾引水至庫首后，通過埡口底部放水隧洞引出庫外。該水庫流域面積0.3km2，總庫容為17.0萬m3，為小型水庫，工程主要任務(wù)為集鎮(zhèn)供水，解決火石崗鄉(xiāng)集鎮(zhèn)居民1750人的用水要求。
巖口水庫四周及底部均通過防滲鋪蓋封堵地表巖溶通道蓄水，防滲鋪蓋為粘土料，現(xiàn)周邊鋪蓋均有破損、開裂現(xiàn)象，跨塌嚴(yán)重。水庫蓄水后，部分鋪蓋被庫水淘蝕、沖刷，且?guī)斓讕r溶發(fā)育，鋪蓋防滲效果較差，現(xiàn)庫水沿庫底溶隙及庫岸巖溶通道產(chǎn)生滲漏，致使水庫無法蓄水。
2、庫區(qū)工程地質(zhì)條件
巖口水庫庫區(qū)中后部主要以碎屑巖為主，受侵蝕作用的影響，岸坡支溝發(fā)育，局部形成侵蝕臺地;庫區(qū)中部至庫首出露強(qiáng)溶巖層，該區(qū)地表溶溝、溶槽發(fā)育。落水洞分布于水庫庫首岸邊一帶，與地下暗河相連。地表水多就近潛伏為地下徑流，為淺切中山巖溶洼地地貌。
庫區(qū)中部至庫首段出露二迭系下統(tǒng)棲霞組中至厚層灰?guī)r等強(qiáng)巖溶層，地下發(fā)育有巖溶通道�，F(xiàn)場調(diào)查分析，庫內(nèi)發(fā)育有3個(gè)規(guī)模不等的落水洞(LD1、LD2及LD3)，地表落水洞與地下暗河相連。庫水主要沿庫盆底部巖層層面、溶蝕裂隙面及岸邊落水洞滲漏至地下暗河，于桐梓河岸邊的硝廠壩出水溶洞排出。
由于地表溶隙、洼地、落水洞等發(fā)育，溶穴孔洞等呈篩狀分布，且與地表連通性較好，加之工程為典型的封堵地表巖溶通道和利用庫岸粘土防滲鋪蓋的地表巖溶水庫，填筑粘土鋪蓋時(shí)，對沉積在庫底的密實(shí)粘土層大量取用，局部淘槽深挖致使庫底粘土鋪蓋層被剝離。庫首及庫岸粘土防滲層由于施工質(zhì)量較差和庫水長期反復(fù)淘刷，且長期暴露于水面以上，在人為活動和日曬雨淋共同破壞作用下，鋪蓋層破損、開裂、跨塌嚴(yán)重，致使水庫無法蓄水。
巖口水庫建庫以來滲漏嚴(yán)重，嚴(yán)重影響水庫正常效益的發(fā)揮，故需對庫水的巖溶滲漏采取工程措施處理。
3、巖溶滲漏處理方案優(yōu)選
由于庫首溶隙、溶穴孔洞等巖溶形態(tài)發(fā)育較多，分布面積較廣、不集中，庫盆及岸坡均有分布，若采取灌漿防滲等方案可靠性差，不能有效解決工程滲漏問題。為使水庫蓄水正常運(yùn)行，結(jié)合工程特性，設(shè)計(jì)采用庫內(nèi)建壩方案與土工膜防滲方案進(jìn)行優(yōu)選。
3.1庫內(nèi)建壩方案
巖口水庫擬建重力壩，壩址位于二迭系下統(tǒng)棲霞組中至厚層灰?guī)r強(qiáng)巖溶分界線的上游端，庫區(qū)為志留系下統(tǒng)韓家店組泥頁巖及部分二迭系下統(tǒng)棲霞組中至厚層灰?guī)r。壩址距庫首埡口約65m，兩岸地形基本對稱，兩岸基巖多裸露，無大型不利物理地質(zhì)體分布，自然邊坡穩(wěn)定性好;河床覆蓋層較厚，需清除;河床近右壩肩頁巖抗變形能力差，故需作清挖、置換并采取固結(jié)灌漿等加強(qiáng)其巖體整體性的處理措施。溢洪道為左壩端表孔自由溢流，洪水經(jīng)泄槽等下泄至大壩下游。取水口位于大壩右壩段，放水鋼管為壩內(nèi)埋管，進(jìn)口設(shè)雙向轉(zhuǎn)動檢修閘門，出口直接接入已成引水渠道。
3.2土工膜防滲方案
針對庫盆，庫首河床覆蓋層厚度較大，洼地、落水洞、溶隙孔洞等較發(fā)育，覆蓋層較厚。首先，宜清除河床覆蓋層，防止因基礎(chǔ)不均勻沉降對鋪蓋體造成破壞。其次，需對庫盆分布的洼地、落水洞、溶隙孔洞等深挖、擴(kuò)挖，并利用砼作回填處理。另外，由于庫盆溶隙孔洞等與地下暗河連通，暗河水位消長形成氣壓變化會對鋪蓋體造成頂托破壞，故庫盆分布的較大落水洞及溶隙孔洞需采用碎石盲溝排氣。對庫岸，在清除地表土層，岸坡平整后澆筑砼面板及塊石砼擋墻進(jìn)行防滲，并在庫首埡口側(cè)中上部采用砼預(yù)制塊護(hù)坡。
水庫右岸庫首段LD1落水洞斜向發(fā)育，為原河道的出水通道，在水庫修建時(shí)對其進(jìn)行了封堵。考慮先清除原封堵土料，對洞口進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)挖，采用混凝土對洞口破碎帶作防護(hù)處理后布置溢流缺口，洪水通過溢流缺口跌至LD1落水洞后，流至桐梓河左岸硝廠壩暗河。取水隧洞布置于水庫前端埡口處，為已成隧洞，斷面不規(guī)則，尺寸0.8～1.2m不等。處理方案中，需對原放水隧洞進(jìn)行局部擴(kuò)挖處理，并在隧洞內(nèi)穿鋼管將庫水引出庫外。
3.3方案優(yōu)選結(jié)果
庫內(nèi)新建重力壩與土工膜防滲，兩個(gè)方案均能較為有效地解決水庫滲漏問題，經(jīng)工程措施處理后，庫區(qū)地質(zhì)條件均能滿足工程建設(shè)要求。庫內(nèi)建壩方案的壩軸線需上移至灰?guī)r與頁巖分界線下游側(cè)，強(qiáng)巖溶分界線的上游端，原庫首段庫容不能有效利用，庫容減少。土工膜防滲方案的開挖量和回填量較大，工程投資相對較高，且泄洪設(shè)施不易布置，但該方案可以最大限度利用現(xiàn)有庫容，能充分利用水資源。巖口水庫所在的火石崗鄉(xiāng)工程性缺水嚴(yán)重，對水資源需求迫切，結(jié)合水庫位置和資源分布特點(diǎn)，通過對各樞紐建筑物總體布置、施工條件以及當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系纫蛩剡M(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，土工膜結(jié)合砼防滲方案更能適應(yīng)巖口水庫工程，因此設(shè)計(jì)推薦采用土工膜結(jié)合砼防滲的樞紐布置方案。
4、結(jié)語
巖口水庫由于庫首溶隙、溶穴孔洞等巖溶形態(tài)發(fā)育較多、施工質(zhì)量較差和庫水長期反復(fù)淘刷，導(dǎo)致建庫以來水庫大面積滲漏，直至現(xiàn)在已無法蓄水，嚴(yán)重影響到水庫效益的正常發(fā)揮，必須經(jīng)全面安全評價(jià)分析，以采取合理的工程處理方案，進(jìn)行防滲補(bǔ)強(qiáng)處理。
(1)地表溶隙、洼地、落水洞等發(fā)育，滲漏直至地下暗河。庫首及庫岸粘土防滲層，由于鋪蓋層破損、開裂、跨塌等問題，引起水庫大面積、大流量滲漏。
(2)庫首溶隙、溶穴孔洞等巖溶形態(tài)發(fā)育較多，且分布廣、不集中。常規(guī)灌漿防滲等處理方案，與工程實(shí)際存在較大差異，防滲可靠性和效果較差，很難有效解決工程滲漏問題。
(3)優(yōu)選的土工膜結(jié)合砼防滲的樞紐布置方案，雖然其開挖、回填工程量大，投資相對較高，但其可以最大限度利用現(xiàn)有庫容，充分利用水資源，能夠有效緩解火石崗鄉(xiāng)工程性缺水嚴(yán)重問題。目前，該工程已建成蓄水，防滲質(zhì)量檢測結(jié)果表明：庫底鋪設(shè)復(fù)合土工膜+庫岸設(shè)混凝土防滲面板的防滲方案，其防滲合格率為100%，并歷經(jīng)多年高水位蓄水運(yùn)行考驗(yàn)，整體安全性較高，未發(fā)現(xiàn)滲漏，水庫滲漏問題得到有效處理。
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