格田水库大坝及库区渗漏处理

□李通平（贵州省黔东南州水利电力勘察设计院）

0 前言

格田水库位于凯里市大风洞乡，距凯里市城区43km。属小I型水库，四级建筑物。上坝公路直达库区，交通方便。水库位于长江流域沅江水系清水江支流的二级支流白水河上。

1 工程运行管理现状

库区出露地层为上寒武纪白云质灰岩，溶沟裂隙发育，水库上游右岸距大坝约800m处出露8条溶沟，1983，1984，1985年三次发生漏水，每次发生漏水后用浆砌石局部封堵，未作彻底处理。

地震波检测报告指出：浆砌石重力墙下部16m处，砌筑质量居中，上部质量较差，蓄水至正常高水位时，将发生浸水，堆石体质量随坝高上升而明显下降。

坝身ZK2#钻孔资料表明：浆砌石胶结差，岩芯获得率为45%，座浆不满，浆内孔隙最大达3cm。大坝防渗墙、基础接触面有明显水痕。

坝基漏水。根据实测资料库水位为970m时，坝基漏水量为5L/s，库水位升至977m，漏水量增为17L/s，由实测点作图推算，当达到校核洪水位时，坝基漏水量将达24L/s。坝体渗漏问题亦日趋严重，影响了坝体的安全。

2 坝体、坝基、坝肩及库区渗漏与处理

2.1 渗漏分析

2.1.1 岩溶含水层的分布

测区内强岩溶含水层共有三层：即P1q+m、D3y和D3ω1。相对隔水层与水库渗漏有关的仅D3ω2。

P1q+m：岩溶发育下限受P1l控制，在其接触带常有岩溶泉出露，如格田寨S10，大风洞暗河出口。但由于P11局部较薄而被击穿，导致P1q+m含水层与D3y含水层产生水力联系。如ZK4附近（连通试验）。该层位出露高于正常高水位，与水库渗漏无关。

D3y：岩溶发育下限受下伏D3ω2控制，地下发育有大型管道。如K76、K5、K1，地表溶缝、溶沟与地下管道直接联系。水库库盆落于此层，岩溶发育最大深度低于库盆6～15m，是水库唯一的渗漏层。库区D3y地下水主要集中排泄于KS8。

D3ω1：岩溶发育下限受下伏S2-3ωn控制，大型岩溶泉常在底部出露，如S2、S10，该层下伏于库盆下40～60m，D3ω2岩溶发育微弱，经坝顶ZK2揭露，其地下水在库区承压，承压水头近100m，承压含水层之隔顶板即是D3ω2泥灰岩，D3ω2相对隔水层组成水库库盆“盆底”，阻隔D3ω1与D3y的水力联系，该层不会导致水库渗漏。

2.1.2 水化学特性

S4、S5、S6、S7、S8、S9、KS8等泉水同属 D3y岩溶含水层，D3y岩性较均一。分析结果表明，上述泉水仅S6、KS8与库水主要离子含量接近。其余相差较大，说明S6、KS8与水库有联系。

就上述水库的岩溶水文地质条件的差异性，大致划分为2个渗漏区，分述如下：

2.1.2.1 I#渗漏区：包括坝体、坝基、坝前及左坝肩

F3断层自库内于左坝肩单薄分水岭（高程1000m）通向库外，该断层为压性，破碎带宽0.80～1.50m，胶结良好，为阻水断层。库外沿断层无泉水出露，水库蓄水至979m，库外低于正常高水位部分未发现新的泉水。左坝肩裂隙发育，部分被溶蚀扩大，但并未延伸出库外，蓄水979m下游均未见新泉水。据了解，坝前曾产生渗漏，处理后经979m水位考验，未发现渗漏；坝后泉S6流量变化与库水位有一定关系。据ZK2钻孔揭露表明，坝体及与基础接触面与S6相通（ZK2连通试验，投放孔段30～40m，10minS6染色），大坝防渗墙、基础接触面单位吸水量均>10Lu。S6流量5～16L/s，对应于库水位958～974m，1988年12月水库蓄水观测，该区未见渗漏迹象。因此，此区渗漏不影响水库正常蓄水位。

据本次探孔（ZK7、ZK8）压水试验，右岸981.87m以下，右岸972.41m以下，岩体透水率均<5Lu，为相对隔水层，由此可推断，坝址区渗漏主要发生在建基面附近（3～5m深度），仅右岸972.41m以上高程有少量渗漏（26～42Lu），可采用帷幕方法处理。

表1 钻孔压水试验成果表

2.1.2.2 Ⅱ#渗漏区：位于右库尾，距大坝800m，K76洞口附近，满库水深22m

该区渗漏层D3y，岩溶发育，正常高水位（983.50m）以下，地表有K75、K76、K79三个倾斜溶洞。比较集中地发育八条NW向溶蚀隙（洞）（宽一般0.50～1.50m，最大者数米），据物探资料，地下有数条NWW向异常带，分析为该宽缝向深发育之故，宽一般0.10～0.30m，最大者0.50m，溶洞实测，浅井证明，上述地表洞、隙与地下K76主管道紧密联系，并在管道0～140m洞段内汇入K76（自洞口起沿洞线140m，即洞底低于河床4m）；洞底平均比降实测部分为10.74%，140m之间数条支洞有明显近期流水痕迹及新的泥、沙堆积（流水带入）。

2.2 渗漏型式与途径

Ⅱ#区渗漏地表发育有溶洞、溶缝、覆盖层零星分布，且多不起隔水作用，库水通过溶洞、溶缝、覆盖层下渗，造成库水与地下水之间的水力联系。库水下渗后沿纵深发育的溶缝、裂隙汇入主管道K76，再由主管道K76排向库外（右岸邻谷）KS8，这样就导致了库水漏失，Ⅱ#渗漏区，库水由纵横+数条溶缝，倾斜溶洞及松散复盖层入渗，经一定距离于140m之前汇入K76，然后沿此管道排向3.20km以外的KS8；库水穿坝排于坝后泉S6，S6流量5～15L/S，对应于库水位958～974m。

2.3 渗漏水量分析

KS8暗河系统有两个入伏点，即Ⅱ#区K76及坝下游K5，现根据长期观测资料，选择1988年元月1日至7月15日时段，扣除K5入伏量，对KS8流量变化与水库水位进行对应分析。KS8流量在966m以下与水库无明显关系，其流量变幅40～97L/S，增值57L/S以内，受气候影响，KS8较稳定。966～974m，KS8流量47～335L/S，最大增值为288L/S，而此时段观测仅发现Ⅱ#区不在水面以下，KS8流量趋于稳定，不受库水位影响。

根据长期观测资料，选择1987年12月8日至19日、1988年7月2日至3日、1988年9月18日至19日、1983年水管所资料，连续6天以上无降雨量，同时忽略蒸发量，对KS8流量进行分割。因对KS8控制的地下集雨面积暗河分布未能详尽了解，只能作近似计算。分析结果见表2。

表2 KS8流量与库水位变化关系表

综上所述，库水不向左岸渗漏，而向右岸渗漏（即F3断层为界）。经蓄水979m检验，I#渗漏区及800m库右岸在979m以下所可能产生的渗漏不致影响水库正常蓄水，但I#区坝体及其与基础接触面渗漏对大坝安全有威胁。在979m以上，I#区及800m库右岸是否有危害性大流量渗漏，因限于工作量及勘测手段，目前尚无足够证据加以定量分析，留待今后蓄水观测再作定论。

Ⅱ#渗漏区：地表溶缝、溶洞入渗，均于地下汇于K76，然后集中排泄于KS8，导致库水在该区大量漏失（约占水库总渗漏量的70%以上），严重影响水库正常蓄水。

2.4 防渗处理意见及其工作量

在坝迎水面浇一道混凝土墙，然后在墙上布置帷幕灌浆孔，帷幕孔向左、右岸延伸各10m，采用PO.32.50水泥灌浆，防渗标准以岩体透水率<5LU为合格。

该项施工帷幕线长117m，共计40孔，帷幕灌浆进尺约1600m，按单耗80kg/m计，共需水泥128t。

于K76溶洞145～160m洞段内用混凝土封洞，此段洞底水平，洞径1～1.2m，附近洞内垮塌之堆积物可取砂、石料。同时封闭地表入渗集中范围及对KL24、KL27、KL29三条溶缝作局部处理。

3 结论

经勘探查明，库区渗漏带集中在库尾右岸，高程为966～982m，渗漏途径为由垂直向溶隙（孔、洞）渗入，然后集中汇入岩溶发育的K76溶洞，最终于KS8处排入岩庄小河，坝址区渗漏主要为建基面上浅层风化裂隙（溶隙），主要出露点在坝下游S6泉点上，流量5～15L/S，且随库水位升高而加大。除上述两大工程地质问题外，该工程无其他不良工程地质问题。坝址区（I#区）防渗处理采用帷幕灌浆方法，库尾渗漏区（Ⅱ#区）先用混凝土封堵K76溶洞，然后在地表按划定的范围（2000m2）内的溶沟、溶槽及溶隙（孔、洞）作帷幕灌浆，最后作土工织物防渗铺盖。

[1]傅杰民.小型水库渗漏原因分析及灌浆技术在防渗处理中的应用[R].奉化:奉化市水利水电勘测设计院,2006.

[2]中国科学院地质研究所岩溶研究组.中国岩溶研究[M].北京:科学出版社,2003.

[3]左东启.水工设计手册(第四卷)土石坝[M].北京：水利电力出版社,1984．