地下水对坝基开挖的影响及处理措施

陈 萍

(陕西省泾惠渠管理局，陕西 三原 713800)

地下水对坝基开挖的影响及处理措施

陈 萍

(陕西省泾惠渠管理局，陕西 三原 713800)

某水库枢纽均质土坝施工中，区域地下水较高，影响坝基开挖。施工中，采取地面、地下水双排除措施，即对地下水采用深井降排，地面雨水和坝基渗水采用明沟排除，有效地降低区域地下水位，使土坝基础开挖得以顺利施工，实践证明:处理正确取得了良好效果。

坝基开挖;地下水;措施;效果

某水库工程位于关中平原清河河谷上，是以农业灌溉为主，兼有防洪、养殖等综合效益的水利工程。设计规模为三等中型，枢纽工程由大坝、溢洪道、导流排沙泄洪洞、抽水站等部分组成。大坝为渠库结合的均质土坝。

水库枢纽工程所处河流由西向东呈近东西向，河谷呈“U”型，宽约 170～200 m，高差 30～32 m，谷坡约 40°～60°。河床高程394～396 m，近河一级阶地高出河床2～3 m，右岸阶面宽40～60 m，左岸阶面宽10～30 m，左岸阶面有坡崩积物覆盖。阶地堆积物具有二元结构，上部为粉土，下部为卵石。河谷斜坡主要由第四系全新统的黄土状壤土与第四系上更新统的粉质壤土、粉质粘土组成，两岸坡30～60 m范围内落水洞和裂隙发育，落水洞直径1.0～1.5 m不等，一般深度2.0～7.0 m，两坝肩斜坡有小的滑塌堆积。

1 工程地质条件

枢纽区地层根据形成年代、成因和工程地质特点可分为10个工程地质单元，分层为:①灰黄色粉质壤土，②砂卵石，③褐黄色粉质壤土夹杂鸡窝状含砾中粗砂，④黄土，⑤黑垆土，⑥浅黄色轻粉壤土，⑦浅黄色中粉壤土，⑧棕褐色粉质粘土，⑨黄灰色粉质粘土，⑩棕褐色粉质粘土。岸坡地层自上而下为④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨，坝基河床由①、②、③、⑩组成。

1.1 坝基工程地质情况

坝基地层由两部分组成:河床覆盖层和Q3粉质粘土层。

1.1.1 河床覆盖层

①－1粉土层，土质松软，相对压缩系数 a1－2=0.85 Mpa－1，属高压缩性土层，并具有湿陷性。

①－2粉质壤土层，土质均匀性差，压缩变形较大，局部地段受水浸泡呈现软土工程特性。不能作为大坝基础，应予以清除。

1.1.2 Q3粉质粘土层

②层砾石层，厚 2 ～3 m，渗透系数 K=2.17 ～33.5 m/d，属强透水层，易形成坝基渗漏，经估算，年渗漏量约 48.5万m3，占库容的2.6%，应采取防渗措施。

③层粉质壤土中夹有鸡窝状砾中细砂，经钻孔试验，发现其未形成贯通层，地质判定不会产生液化，考虑③层中夹有含砾中细砂，渗透系数 K=5.5×10－4cm/s，仍可形成坝基渗漏，需进行防渗处理。

坝基最下层为⑩层粉质粘土层，渗透系数 K=2.97×10－5～2.97 ×10－7cm/s，属微弱透水性，可作为坝基防渗隔水层。

1.2 坝肩工程地质情况

两坝肩斜坡从上到下可分为三部分，上部(420 m高程以上)为黄土状壤土、黑垆土，中部(414～420 m高程)为轻粉质壤土夹粉细砂层，下部(414 m高程以下)为粉质壤土、粉质粘土。其中④层黄土状壤土层具湿陷性，⑥层轻粉质壤土夹粉细砂层，粉质壤土厚3.5 m左右，属中等压缩性土，渗透系数 K=1.44 ～1.87 m/d，粉细砂层厚 2.5 ～2.8 m，稍密，渗透系数 K=7.2 ～11.5 m/d，K 加权平均 =3.3 ～5.1 m/d。⑦层粉质壤土层厚 5 m，土质密实，渗透系数 K=9.9×10－4cm/s，水库蓄水后，沿粉质壤土粉细砂层存在绕坝渗漏问题。

右坝肩斜坡稳定性较好。左坝肩斜坡表面坡积、滑坡、错落体较多，坡缘落水洞发育、稳定性差。

2 地下水对坝基开挖的影响

枢纽区地下水类型主要是潜水和承压水，潜水含水层岩性主要为第四系松散堆积的砂、砾、卵石层、壤土层，属孔隙水。潜水的补给来源为大气降水、农田灌溉，以地下径流和下降泉的形式向河床排泄，地下水径流方向与地面倾向基本一致，靠近河谷地段略有改变。承压水在第四系更新统及上第三系岩层含水岩组中有分布。两坝肩地下水位埋深16～25 m，水位高程左坝肩 402～408 m，右坝肩405～411 m，清河阶地地下水位埋深1～3 m，水位高程398～395 m。泉水分布高程 398～407 m，流量多为 3.0～5.0 L/min，经化验分析水质对普通水泥具有硫酸盐型弱腐蚀。

大坝设计清基高程392.0 m，结合槽底设计高程386.0 m，大坝清基范围长218.5 m，宽 100 m，土方开挖量133 800 m3。由于坝基地下水位高于设计结合槽底部高程386.00 m以上 12 m，坝址区土壤渗透系数 K=(6.0～9.0)×10－4～2.3×10－5cm/s，而且河床由于多年淤积，398 m高程以下呈稀泥状，清基、结合槽开挖受地下水制约，施工十分困难，坝体填筑更是无法进行。

3 处理措施

严格控制地下水位，降低地下水位至设计结合槽底高程386.0 m以下，方能确保均质土坝基础和结合槽顺利实施。分析地质勘探资料，枢纽区为非岩层区域，打降水井较为方便，加上部分地层土壤渗透系数大，深井降水辐射范围较大，十分利于控制地下水位。于是施工过程中，采取了深井降水的工程措施，以井排为主，明排为辅，即:深井降排坝基、坝肩地下水，使地下水位降至386.0 m高程以下;明渠排除坝基、坝肩地面雨水和渗水，保证坝基和结合槽的的正常施工并为大坝填筑奠定良好的基础。

3.1 深井降排地下水

3.1.1 技术参数的确定

根据坝址区的水文地质资料及现场单井、群井抽水试验，确定了坝基土壤渗透系数、单井出水量及影响半径，并计算出基坑范围内总涌水量、降水井个数、井距、井深等技术参数(见表1)。

表1 井点排水技术参数

3.1.2 降水井施工

实施过程中，我们严格按照已确定的技术参数，精心测量，严密布设井位，在坝基、坝肩范围共打井74眼，井点排水系统平面布置见图2。为保证降水效果、防止井壁垮塌，深井采用无砂砼管护壁，井深55～85 m。深井造孔、井管施工等同常规施工方法。井管施工结束后，立即进行洗井并下泵接线安装排水管，进行坝基降水，同时，严格监控排水效果。

图2 大坝井点排水系统平面布置图

3.1.3 井孔封堵

当坝基范围内地下水抽排至386.0 m高程以下后，进行了坝基开挖。开挖期间还应及时抽水，防止地下水位上升，基坑开挖完成及坝体回填到400.0 m高程后，停止抽水，并采用混合砂砾料回填井孔，距井口1.0 m时，浇筑砼塞封口。

3.2 地面雨水和坝基渗水的排除

均质土坝工程位于清河河谷，截断河流修建，上游来水由先期修建的排沙泄洪洞引至枢纽下游河床排放，不影响坝基开挖和回填。土坝施工区域内降雨和坡面渗水制约工程施工，需要及时有效排走。为了防止施工期间地面雨水汇流从两坝肩流入坝基范围内，沿左右坝肩距削坡开口线以外2 m，修建一道上宽 0.6 m，下宽 0.3 m，深 0.5 m，T=1/500 的截水渠，用来拦截地面雨水，排水渠每隔50 m设一集水坑，用泵抽至坝址旁灌溉渠道中。

均质土坝基坑四周修建临时排水渠，用来拦截坡面渗水和雨水，并引至集水坑内，用泵抽排至下游围堰以外。

4 结语

采取了一系列措施进行施工处理，有效地降低了地下水位，疏干了坝基开挖基面以上的土壤，保证了均质土坝清基及填筑的正常施工。降低区域地下水位的方法效果明显，经济实用，在同类工程条件下施工，也值得借鉴，和进一步研究探索。

TV641.2+2

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1004－1184(2012)05－0034－02

2012－06－14

陈萍(1966－)，女，陕西高陵人，工程师，主要从事水利水电工程施工及管理工作。