五華縣益塘水庫主壩壩后坡出現(xiàn)濕潤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號臺風(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，面積44平方米，直至2000年5月，該濕潤仍存在。

　　主壩壩后坡出現(xiàn)濕潤，是土石壩安全運行的一大隱患，隨著時間推移，當(dāng)滲流出逸部位的滲透坡降大于臨界坡降時，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，防止危害擴大。

　　2、原因分析

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

　　2.1 壩后坡濕潤與庫水位高低的關(guān)系

　　為了查明壩后坡濕潤與庫水位高低的關(guān)系，我們進行了以下檢查：2000年12月18日至2001年1月4日，天氣晴朗，無降雨，庫水位達到147.59至147.37米時，濕潤面積為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151.03米，濕潤面積縮小為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150.89米，濕潤面積為1平方米，插入鋼釬帶有少量干濕土。

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

　　2.2 壩后坡濕潤與降雨的關(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米處濕潤面積達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米高程處的濕潤變化與降雨有直接關(guān)系。

　　2.3 壩后坡濕潤與地下水位的關(guān)系

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

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

　　2.3.2 主壩壩體內(nèi)其它測壓管管內(nèi)水位隨庫水位高低而變化，但1—2測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測壓管內(nèi)水位長期高于設(shè)計浸潤線的水位。

　　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)以上幾個異常情況分析，1—2測壓管觀測的不是土壩濕潤線的規(guī)律，而是地下承壓水位變化規(guī)律，說明1—2測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米高程處濕潤原因可能有以下三點引起的：

　　一是在1—2測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。

　　2001年12月組織有關(guān)工程技術(shù)人員對該濕潤處進行開挖檢查，當(dāng)挖至2.35米時，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。這種濕潤目前沒有水流出，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，確保土壩的安全運行。

　　我們于2001年12月25日開始組織施工隊開挖2＃導(dǎo)滲溝。2＃導(dǎo)滲溝距壩后坡步級右邊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，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，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，壩后坡原濕潤處壩體保持干燥。到目前為止，已運行二年多，導(dǎo)滲效果良好，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

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