云南省首座定向爆破坝水库报废论证报告

李自琼

（云南省江川县水利电力勘测设计队,652600，玉溪）

云南省首座定向爆破坝水库报废论证报告

李自琼

（云南省江川县水利电力勘测设计队,652600，玉溪）

定向爆破坝；水库；报废；论证

一、工程概况

白河水库建于1976年6月，总库容100万m3，枢纽工程由大坝、输水隧洞等建筑物组成。水库坝高34 m，大坝上部水力冲填体高12 m，下部爆破体高22 m，是云南省第一座定向爆破和水力冲填坝。输水隧洞位于大坝右肩，断面为无压城门洞，最大输水量12.6 m3/s。

二、工程存在的主要问题

水库建成运行后，发现水位从未蓄到正常蓄水位1848 m，最高水位蓄至1839.7 m，仅一个月后水位又降至1835 m。水位只能保持在1833～1835 m。长年实际蓄水量16.6万m3，占兴利库容的21.8%。大坝坝体、坝基、两肩、两岸及库底、输水隧洞均存在严重渗漏，水库一直带病运行，为确保防洪安全汛期空库度汛。

三、除险加固工作开展情况

1.大坝安全鉴定

2002年完成大坝安全鉴定，结论如下：白河水库现状质量不合格；水库运行管理等级差；大坝抗洪能力达到300年一遇，防洪安全等级为A级；大坝结构安全等级为A级，输水隧洞结构不安全，安全等级为C级；大坝、输水隧洞渗流异常，水库渗流安全等级为C级；大坝抗震安全等级为A级，输水隧洞抗震安全等级为C级；金属结构安全等级为C级。2003年12月，云南省水利厅确认该水库大坝为三类坝。2005年6月，水利部大坝安全管理中心根据专家组书面与现场核查结果，同意三类坝安全鉴定结论。

2.除险加固初步设计方案

2002年完成除险加固初步设计，方案为：坝体混凝土防渗墙及帷幕灌浆防渗、两岸山体帷幕灌浆防渗、隧洞加固等。随后方案上报并被列入水利部第一批小（1）型病险水库除险加固建设计划。由于白河水库地质构造及坝体结构复杂，初步设计方案历经3年不断修改，先后经过珠委、省、市4次评审，最终还是无法确定水库除险加固的稳妥方案。工程实施风险很大，不确定因素很多。

四、水库报废理由及依据

1.区域地质构造复杂，坝址选址存在重大缺陷

工程区位于云南山字形构造前弧东翼内侧，小江断裂带中段西侧的强烈影响带上，属川滇南北向构造带。该区构造形迹极为复杂，前期为近北西南东向断裂，后期为近东西向褶皱和断裂。

（1）R1 背斜

该背斜轴部即为白河水库河谷，轴向近东西向，主要地层为震旦系上统陡山沱组,东翼岩层产状为110°∠15°，西翼岩层产状为 270°∠10°。

（2）F1 断裂（白龙潭断裂）

该断裂北起于小龙潭村南山地并向南延伸，经白龙潭村后山、白河河谷东侧直插入水库内截断F2断裂。断层总体展布方向为北北东向，倾向南东，倾角较陡，长约4 km。F1断裂北盘为陡山沱组第二段（Zbd2）白云质灰岩地层，南盘坝址段为二叠系栖霞茅口组（P1q+m）虎斑状灰岩地层，库区为陡山沱组第二段（Zbd2）白云质灰岩地层，尾部为陡山沱组第一段（Zbd1）泥质白云岩夹泥质粉砂岩、泥岩地层，属右行逆断裂。主断裂破碎带宽5～10 m，破碎带岩石表现为细糜棱岩化，在主破碎带两侧的碎裂岩带岩石表现为棱块状碎裂岩化。该断裂两盘灰岩较纯，因此断裂带及影响带岩溶发育，具强透水性，造成库水外渗。

（3）F2 断裂（马家庄断裂）

该断裂发生于F1断裂之前，并被F1截断错位分为两段，平移距离约350 m。该断裂前段北西起于马家庄村，南东向延伸，经大石山插入水库库内坝前360 m处被 F1截断；后段经坝前南东向延伸至唐磨的箐。断层总体展布方向为北西南东向，倾向南西，倾角不明，长约10 km。该断裂破碎带宽5～10 m，两侧影响带岩体碎裂岩化，碎裂岩宽度超过5 m，压扭形成的挤压面及擦痕十分清楚，性质为压扭性逆断裂。该断裂后段两盘灰岩较纯，因此断裂带及影响带岩溶发育，具强透水性，造成库水外渗。

（4）F1 断层

该断层发育于库内小箐口东侧，向西延伸至右岸山坡，基本上沿东西展布，长约700 m，断层产状 210°∠70°，为F1断裂羽状次级张性正断裂，小箐东岸栖霞茅口组（P1q+m）虎斑状灰岩十分破碎，透水性好。

（5）F2 断层

该断层展布于正对大坝的西南山坡上，其东南端起自小箐上游沟口向北延伸至库尾右岸山坡上。可见长度约 300 m， 断层产状 210°∠50°，为倾向南西的F1断裂羽状次级张性正断层，该断层与F2断裂相交，形成库水外渗另一主要通道。

综上所述，白河水库坝址位于白河背斜，区域性断裂F1、F2多个构造交汇带，坝址区、库区岩体受构造破坏影响严重，岩层连续性差，岩体破碎且节理裂隙发育，灰岩质纯性脆，溶沟、溶蚀孔隙、溶洞等发育，两断裂带及影响带岩溶发育，断裂导水，岩体一定深度透水性大，库区无法正常蓄水。坝址选址存在重大缺陷。

2.库坝区地质条件复杂导致防渗处理方案深度上不确定性及方案不稳妥性

库坝区出露地层主要有震旦系陡山沱组第一、二段，二叠系栖霞茅口组及第四系。

①震旦系陡山沱组（Zbd）第二岩性段（Zbd2）岩性为灰白色、灰黄色厚层状白云质灰岩，成分纯净，表层岩石呈全—强风化状，结构松散，受构造影响，岩体节理发育，极为破碎，为碎裂块状结构，地表见弱岩溶现象发育，断裂影响带岩溶发育，是造成库区渗漏的主要地层。分布于水库坝址左岸及坝址前350 m范围库区右岸。左坝肩白云岩段位于孔深1～22.9 m，岩溶发育程度中等，多表现为溶隙、小溶穴等，透水率为 787～1320 Lu，渗漏严重；尤其在8.4～15 m钻进过程中5次掉钻，根据钻具下落、两端具有侵蚀形成的水垢，判定该段发育有宽大裂隙；8～13 m段压水试验，透水率为7330 Lu。石英砂岩段位于孔深22.9～38.0 m，受F2断裂影响，岩石破碎，透水性强，透水率为 593～620 Lu，属强透水层。相对隔水层顶板埋深33 m，左坝肩存在严重绕坝渗漏及坝端结合部渗漏问题。因存在岩溶差异性，岩体渗漏通道难以确定，导致防渗处理方案的不稳妥性。

②栖霞茅口组灰岩（P1q+m）岩性为灰白色厚层状灰岩、虎斑状白云质灰岩。受断裂影响，岩石破碎，岩溶相当发育。随处可见直径几厘米至十几厘米的溶洞，岩体岩溶地下据CK10揭露，存在分层及深层岩溶现象，是造成库区渗漏的主要地层。分布于坝址区右岸及坝前右之箐左岸。该段岩石相当破碎，节理、裂隙发育，岩溶现象发育。ZK3号孔压水试验，相对隔水层顶板埋深38 m，相对隔水层之上透水率平均为1920 Lu，为极强透水地层。ZK4号孔5 m一段压水试验，2.0～45.0 m岩体透水率分别为23.2、156、19.9、31.3、26.2、9.4、52.0、2.65、66.7、2.39 Lu，25～32 m 透 水 率 为 9.4 Lu，下一段 37.0～42.0 m透水率为66.7 Lu，岩体透水性不是从上往下逐渐变小，说明相对隔水层较难确定，存在岩溶差异性。据右岸ZK1098 m深孔揭露，埋深69.3～74.3 m仍存在透水率为544.1 Lu的漏水段，该段钻孔时掉钻，说明存在岩溶孔洞，也再次说明相对隔水层较难确定，存在岩溶差异性，深部岩体仍存在渗漏通道。右岸前部另两孔也出现类似情况。右肩及岸坡存在绕坝渗漏及坝端结合部渗漏。

该地段是F1、F2断裂的交汇地带，这两条断裂都是以压扭性为主的断裂，且规模均较大，碳酸盐岩致密性脆，强大的挤压断裂活动必然对它们造成剧烈破坏，特别是先后两次断裂活动使岩层遭受两次应力场作用，破坏更剧烈。结合岩溶作用来看，这种复杂的地质构造背景更有利于岩溶的发育，促进岩溶规模的扩大。在建坝之初输水隧洞开挖时曾发现多个溶洞。右岸4个孔揭露均存在岩体透水性不是从上往下逐渐变小，相对隔水层较难确定，存在岩溶差异性，深部岩体仍存在渗漏通道，导致防渗处理方案深度上的不确定性及不稳妥性。

③白河水库自建成运行，相继发现右岸输水隧洞进口段及上游坝坡出现多个漏水洞，经黏土填洞、水泥砂浆堵缝及抹面处理，仍然不能解决渗漏问题。通过地质详勘，水库区坝前350 m范围内存在F1、F2断裂带岩溶导水渗漏问题及二叠系栖霞茅口组灰岩、虎斑状白云质灰岩及陡山沱组第二段白云质灰岩岩溶渗漏问题，该段库区渗漏比较严重，需进行库区水平铺盖防渗处理，水平铺盖防渗体若下部存在较大岩溶渗漏通道，水平铺盖运行时间过长，有被拉通破坏可能，处理方案存在不稳妥性。

3.坝体质量差、结构复杂导致防渗处理方案的不确定性

坝体爆破堆石体中粒径大于等于2 mm的砾石含量为78.37%，颗粒组成不均匀，孔隙率大，黏粒含量低，渗透系数大于1×10-2cm/s。水力冲填体为砾石含量约20%～25%、砂含量约60%～65%的含砾砂土组成，坝体松散，渗透系数平均值4.5万cm/s。上游防渗斜墙采用水力冲填而成，颗粒粒径大于等于2 mm的占14.86%。斜墙形状不规则，厚度5～11 m。其中：表层的黏土层厚度极不均匀，最厚1.5 m，大部分仅0.3 m，局部地段甚至无黏土层分布。斜墙质量达不到防渗规范要求，防渗效果差。土斜墙与堆石体颗粒粒径相差很大，接合部未设反滤层，在水力作用下，斜墙中的细粒极易流失。渗流将危及大坝安全。

坝体质量差、结构复杂导致防渗处理方案很难确定。对坝体而言，采用帷幕灌浆显然不可靠。定向爆破体块石含量较高，防渗墙造孔的难易程度无法预计；水力冲填体含砂量大，结构松散，防渗墙造孔施工极易发生塌孔，施工安全很难保障；造孔孔斜较难控制，防渗墙质量无法保障。坝体混凝土防渗墙处理方案也存在不稳妥性。坝基及两岸基岩深度上存在岩溶差异性，相对隔水层深度、漏水通道无法确定，导致帷幕灌浆处理不稳妥。另坝肩垂直防渗体与坝前350 m库区水平铺盖防渗体衔接存在一定难度。

4.依据

通过上述分析，白河水库库区渗漏严重，功能基本丧失，除险加固处理方案实施风险比较大，实施后的防渗效果很难保证，加固处理技术不可行。根据中华人民共和国水利部令第18号的规定，白河水库符合该条令第八条中的第（五）条，水库予以报废。

五、结 语

云南省乃至全国的小型水利工程，因建设时地勘工作不到位，有的甚至仅凭经验选择坝址，结果工程建成后就成为病险水库的例子为数不少，白河水库就是类似工程的典型特例，作为工程设计人员应引以为戒。■

[1]水库大坝安全评价导则[S].水利部大坝安全管理中心，北京：中国水利水电出版社，2001.

[2]江川县白河水库安全鉴定报告[R].玉溪市水利电力勘测设计院，2005.

[3]土坝设计（下册）[M].北京：水利电力出版社，1978.

责任编辑 田灵燕

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1000-1123（2011）04-0057-02

2010-10-12

李自琼（1964—），女，工程师，主要从事水利工程设计、概算、管理工作。