岩溶地区修建水库存在的问题及解决对策

蔡回列

( 仁怀市水利局，贵州 仁怀564500)

0 引 言

岩溶地区往往存在地下溶洞、地下河以及裂缝等地质问题，在这样的特殊地区修建水库如果缺乏仔细考虑这些会引起水库漏水和塌陷的因素，修成的水库也不能够正常蓄水使用，其结果往往是浪费财力物力，甚至造成更大的损失。鉴于岩溶地貌的特殊地质条件，在岩溶地区修建水库工程，必须调查研究的地质问题如下: 岩溶地貌库区和坝基漏水问题，库区、坝基及坝下游的岩溶塌陷问题，岩溶地区的坝基是否牢固问题，水库岸边坡的稳定情况，坝基基坑岩溶水的出现与防治问题，隧洞岩溶的突水及排水问题，库水与岩溶地区地下水的水质稳定情况，岩溶地区水库是否会诱发其他地质灾害等问题。本文以贵州黔北地区的岩溶地貌为例，探讨岩溶地区修建水库存在的问题及解决对策。

1 实例分析

贵州省仁怀市天生桥水库位于长江上游赤水河支流上，水库总库容770 万m3，集雨面积33 km2，水库大坝为砌石拱坝，工程于1987年动工，1991年完工。

区内出露地层为寒武系中上统娄山关群至侏罗系中下统以及第四系，其中缺失泥盆系、石炭等地层，可溶岩与非可溶岩相间分布，岩性以碳酸盐岩类为主，碎屑岩类次之。

水库坐落于岩石较为发育的岩溶地区，工程建完后就发现有多处裂缝，堵体、基础、及两坝肩岩体、上部“岩桥”及护坡渗漏严重，且多处出现塌陷。

2007年，该水库经安全鉴定存在的主要问题有:

堵体基础岩体、左右侧岸坡及上部岩体，溶蚀裂隙发育，在库水压力及淘刷下，局部溶穴内充填物被淘空，形成通道性渗漏和产生塌陷，从而危及大坝安全，鉴定为“三类坝”。

2009年，对该水库进行了除险加固，除险加固对渗漏问题则主要采用帷幕灌浆。

2 存在问题

2．1 水库渗漏和突水问题

岩溶地区岩体大量存在裂缝、通道和溶洞，在该地区修建水库，由于岩溶活动，如果有承压水存在和岩层断裂作为通道，将导致地下突水而淹没水库基坑，或者可能因岩溶渗漏而导致水库蓄水困难。岩溶水库库区常发生库区渗漏的地带有以下几种:岩溶地层类型变化比较大的过渡地带;地层大构造的断裂交会地带;大断裂连接水库库区和邻近山谷的地方;地质构造突起或者凹陷地带;地形地貌变化极大地带;通向邻近山谷的洞穴发育地带;地表河流径流量较少的地带，这些是发生库区渗漏的可能性较大的地带，与当地岩溶发育情况有着密切关系。

2．2 坝基稳定和塌陷问题

岩溶地区的特殊地质构造常常会导致坝基承载力不足、坝基沉降、地基错位以及地表坍塌等问题。岩溶塌陷导致水库渗漏问题加剧，岩溶地区修建的水库存在的岩溶塌陷情况主要有:

1) 承压水渗流导致岩溶塌陷。当水库蓄水后增加了库盆地下水压力，地下水侵蚀洞穴充填物和其上覆盖松散层引起塌陷，坝基渗漏加剧地下水的侵蚀作用。

2) 重力渗流侵蚀导致塌陷。溶蚀洼地和谷地的地下水水位较深，由于水库库水重力渗流，导致覆盖层和充填物侵蚀严重而移位。如果洼地谷地下部洞穴偏大，加上库水潜蚀影响，其顶部和覆盖层的减荷拱难以成形，很可能导致塌落塌陷情况。

3) 压缩气团冲爆塌陷。由于水库库底存在渗透性效果不良的地层，地下又有洞穴，如果遇上水位低的情况，加上水库水位急剧上升，两岸地下水位也被提高，于是水库底下的洞穴产生高压气团，当高压气团不断膨胀到一定极限时就冲爆洞穴顶板导致水库塌陷。

3 解决措施

3．1 地基处理方法

1) 填垫法。该方法包括填充法、换填法和挖填法等。填充法适合上部荷载较小的裸露岩溶土洞，必须使用块石片石填充最底层，保证地下水处于原始流通状态，并且形成反滤层。如果是已经被填充的岩溶土洞填充物的物理力学性质不佳，用换填法代替。首先清除土洞内的所有填充物，用块石、片石和混凝土等坚固材料填充。至于浅埋岩溶土洞，先挖开顶层或爆破顶层，挖除洞内的塌陷松软土体，填入块石、片石、砂等材料，这种方法即挖填法。对岩溶洞、缝隙、沟槽、石芽等突出物适合用垫褥法处理，这些突出物会使地基沉降，影响水库蓄水。

2) 加固法。这种方法囊括了灌浆法、顶柱法以及强夯法等。如果是深度较大的岩溶土洞适合用灌浆法加固坝基，材料选择视具体情况而定，填塞用黏土、砂石、混凝土和水泥砂浆等材料;水泥浆和沥青适合于防渗，先外围后中间进行灌浆;充填加固必须用快干材料将洞隙堵塞，起初压力保持适中，防止浆料流出浪费。如果洞顶板薄和裂隙多，导致顶板强度不能承担上部压力时，应当采用顶柱法修补。强夯法是处理大面积土洞和塌陷的有效方法，是省工省料经济而且能够保障水库岩溶地基稳定的重要方法。一般情况下夯击1 ～8遍，夯点距离保持在3 m 即可。如果没有地下水作用，夯击间歇时间无限制，如果出现夯锤突然下陷情况，表明水库下层存在隐伏土洞，必须用砂砾土料及时处理。

3) 跨越法有板跨法、梁跨法、拱跨法等。针对有些水库的地基深度大洞径小不便进入施工作业，可以使用板跨法，首先依据大坝性质和坝基受力情况，用混凝土板或钢筋混凝土板直接封顶防止渗漏问题。如果是位置较深且在坝基持力层内的小规模塌陷，使用钢筋混凝土梁直接跨越塌陷体进行补救即可。然而如果是坝基塌陷的洞身宽、深度大以及复杂洞形或有水流的情况，则必须采用拱跨法。

4) 桩基法。如果水库库底的塌陷较深较大或者多层溶洞发育，必须采用桩基法解决。水库库底基岩起伏地方，如果库底覆土层较软厚度大难以清理时，适合使用冲孔灌注桩或者爆扩桩，桩头锚入水库底层基岩内。在岩溶地区，岩体内部有暗河、溶洞，水库地基往往很不均匀，此时往往采用桩基法补救较深较大的水库塌陷可以收到很好的效果。

3．2 水库集中渗漏和突水的处理方法

针对水库集中渗漏和突水问题以“堵”和“截”方法为主，而对分散型渗漏和突水问题则以“铺”和“灌”方法为主。

1) “堵”是处理水库集中渗漏和突水的主要方法。选择何种材料进行堵塞水库漏洞必须视不同岩层而定，但是堵塞材料宜采用块石、砂、混凝土以及黏土等比较坚固且具有抗侵蚀能力的材料。

2) 截是在水库库底的地下通道集中渗水处修筑坚固的隔水墙来阻断渗漏通道。如果水库库区有大溶洞时，简单的堵法已经不能截断渗漏通道，此时必须修筑圆形围墙使其与水库隔离而阻止水库渗漏。

3) 铺是用来处理水库渗漏问题中的地表分散渗漏带的重要方法。在库岸渗漏的斜坡常用混凝土或黏土加固，防止大面积渗漏，水库库底大面积渗漏则必须使用黏土厚厚的铺盖才有效果。

4) 灌。如果水库大坝或库底存在孔洞和裂隙则应灌入混凝土浆以达到堵塞渗漏的目的，另外要使灌浆的地带连成一体，有利于起到彻底防止水库大面积渗漏的作用。

4 结 语

由于岩溶地区有着独特的地质特征，因此在岩溶地区修建水库会遇到非岩溶地区不一样的问题。由于在岩溶地区存在大量的地下溶洞、裂缝和地下河等，因此水库修建时要注意渗漏和塌陷问题，要综合考虑水库负荷情况和施工技术，把坝基和库底等结构视为一个有机整体，综合考虑多种解决方法，扬长避短，仔细研究岩溶地区修建水库存在问题，并且及时给出解决对策，以便有利于获取最佳技术效果和经济效果。

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