口上水库右岸绕坝渗漏分析及处理措施

王万生

（忻州市水务（集团）有限责任公司 山西忻州 034000）

口上水库是山西大水网配套工程，属第三横晋中北线供水水网体系，工程2012年11月开工，2014年12月完工，2015年9月下闸蓄水。水库蓄水后，在右岸和导流洞内发现绕坝渗漏现象，主要分布于大坝右岸下游岸坡和导流洞封堵体下游80 m范围内。

1 工程概述

口上水库为松溪供水工程水源工程，位于昔阳县城以东，控制流域面积1462km2，总库容495万m3。大坝采用曲线形堆石混凝土重力坝，坝顶长120 m，宽6 m，最大坝高58.4 m，坝顶相对高程58.4 m（以下高程皆为相对高程），上部布置5孔溢流表孔，下部设2孔泄流冲砂底孔，坝址处原始河床高程19.5 m。导流洞布置在大坝右岸，为城门洞型断面，长298 m，封堵体设在导流洞桩号63.6～68.6 m处。

帷幕灌浆布置在坝基上游侧，为单排帷幕，孔距2 m，全长391.4 m。轴线距大坝上游竖直坝面3 m，至坝头向两岸沿伸，左岸垂直河流方向延伸50m，右岸从坝头折向上游，沿右岸单薄山梁向上游延伸256.72 m。河床段帷幕设计为封闭式，深入基岩30 m，帷幕底高程-20 m；两岸为悬挂式，灌浆帷幕深入基岩内20～56m，左岸帷幕底高程33.5m，右岸帷幕底高程0m。为增强库区防渗效果，导流洞封堵位置设在帷幕灌浆轴线上。详见图1。

2 渗漏情况

2015年9月11日库水位蓄至24.5 m、坝前水深5 m时，日常巡查发现大坝下游右岸坡岩石裂隙中有水流出，出水点高程在22.5～23.5 m之间，水流由下向上冒出，流量约0.003～0.005 m3/s。10月7日库水位升至34.5 m，右岸坡渗流量明显增大，且出水点存在冲刷现象。11月15日库水位35.2 m时，初步测出右岸坡脚渗流量约0.014 m3/s。11月21日库水位蓄至36.2 m时，因底孔泄流控制水位，下游河道过流量较大，无法到出水点观测。与此同时，导流洞封堵段下游80 m范围洞壁上出现渗流，前20 m范围有大面积线状滴水现象，从封堵体向下游渗流逐渐减小。

经现场查看及初步判断，右岸坡渗流主要是右岸坝体廊道进口下游3个裂隙、右岸单薄山梁顶端岸坡脚5个裂隙渗水，其中右岸坡位于坝体下游3个裂隙的渗流量较大。导流洞渗流主要是顺洞壁裂隙和层理流出，对比各个裂隙渗流水量，以N9～15°E向裂隙渗流量较大。水库蓄水初期水位低、渗漏量小，但随着蓄水量的增加，渗流量有增大的趋势。

图1 大坝帷幕灌浆布置示意图

3 原因分析

渗流点主要集中在大坝右岸坡脚下游岩体处和导流洞封堵体下游80 m范围，为弄清水库渗漏原因，在分析工程地质资料的基础上，对右坝肩及单薄山梁进行了物探测试，又根据测试结果补充了钻孔及孔内声波、电视在内的勘察工作。

3.1 从工程地质角度分析

坝址区河流流向为N14°E，坝轴线走向为N68°E，坝基及坝肩基岩为寒武系中统张夏组厚层鲕状灰岩，岩层产状为 N40°E/NW∠4°～9°。岩石硬且脆，岩体中岩溶虽发育较弱，岩石中裂隙发育，岩层间溶隙发育，这些裂隙、溶隙控制岩溶发育，构成岩溶地下水渗漏通道。由于该组岩体中裂隙分布不均匀，岩层厚度变化大，造成岩溶渗流通道分布不均匀。

根据坝基开挖后裂隙及层理出露情况，坝基建基面（坝轴线右端高程8.57 m）顺坝肩往上至平台（高程19.33 m）间较发育的层理有4层，层理中溶隙发育，开挖过程均有地下水渗出现象。右坝肩坝轴线下游岸坡分布5条走向为N9～12°E的裂隙，5条走向为N52～60°E的裂隙，两组裂隙在坝址区组合均呈“X”交叉。因此，发育的层理溶隙与裂隙溶隙构成地下水的主要渗流通道。渗流出露点裂隙产状多为N9～15°E裂隙，该组裂隙与坝址区河流流向交角较小，方向基本一致，是地下水的主要排泄方向。

导流洞轴线与库区右岸原灌浆帷幕轴线小角度相交，渗漏段主要集中在封堵段下游80 m范围，距离封堵体越近水流越大，库水除了沿封堵体与洞壁接触缝隙渗漏外，沿库岸裂隙绕渗或渗漏的地质原因与坝肩处类似。

从工程地质角度分析，虽然对右岸坝肩、坝肩上游至导流洞封堵体进行了帷幕灌浆，但由于岩体中岩石完整、岩层厚度变化大、裂隙分布的不均性，帷幕孔布置为单排、等间距，帷幕下限为建基面，且施工过程中有可能造成局部渗流通道穿过帷幕等原因，没有有效阻止库水渗透或绕渗。故应对坝肩及单薄山梁补充一排帷幕灌浆孔，与前一排帷幕灌浆孔呈梅花状布置，坝肩帷幕孔宜加深至坝基建基面以下至少5 m，右岸单薄山梁帷幕灌浆轴线穿过导流洞封堵体延伸出洞外的长度宜大于10 m，并加强对封堵体与导流洞接触部位的灌浆工作。

3.2 物探测试分析

在库水位高程27 m时，对右岸坝肩及单薄山梁的帷幕灌浆区域进行了物探测试，测试方法采用瞬变电磁法，利用相关公式计算视电阻率、视深度等基本参数，据实进行滤波、一维反演，直至获得合适的解释数据。分析坚持现场水文地质与物探资料相结合的原则，进行定性解释，采用综合处理与解译技术，减少多解性，提高解释可靠性。具体采用各单点原始电压衰减信号形成的多测道剖面结合反演视电阻率剖面图进行综合解释。

物探采集布置5条测线，1线、2线位于坝顶右侧至坝肩，自西向东布设测点；3线位于帷幕灌浆线平台南侧，导流洞封堵体上部由西向东布设测点；4线和5线位于右坝头折向上游处，基本平行布设在帷幕灌浆线平台两侧，由南向北布设测点。

经过对实测数据及现有地质资料分析，推断4线、5线近右坝头位置穿1线、2线中段形成渗流路径，是造成下游出现渗漏点的主要原因；3线靠近水库侧异常为联通邻近河道裂隙导水，中段异常为联通上游某处的导水异常，这是造成导流洞后段渗水、淋水的主要原因；已实施幕墙灌注整体效果较好，局部防渗不理想，推断右坝头折向上游转折处幕墙，即4线、5线北侧与1线、2线交接处为防渗效果薄弱处。

根据物探分析结果结合两处渗漏位置，认为对右岸坝肩及单薄山梁进行补充帷幕灌浆是必要的，应重点对右坝头转折处幕墙进行幕墙灌注加固处理，集中解决下游渗漏问题；在幕墙最南侧设折点向东增设幕墙，以阻止导流洞封堵体后部渗流通道，同时注意幕墙转折处加固。

3.3 补充钻孔分析

补充勘探共布置两个钻孔，ZK16y-1孔布置于2线的55 m处，地面高程65.1 m；ZK16y-2孔布置于5线的35 m处，地面高程65.59 m。

钻孔压水试验成果显示，ZK16y-1孔透水率最大为25.4 Lu，最小为2.6 Lu，平均为5.6 Lu；其中在17～22 m 段（高程 43.1～48.1 m）最大，22～42 m 段（23.1～48.1 m）、72～107 m 段（-41.9～-6.9 m）均大于 5 Lu，其余段小于5 Lu，岩体强透水层下限高程为18.1 m。ZK16y-2孔透水率最大为18.2 Lu，最小为1.8 Lu，平均为 5.0 Lu；其中在 32～42 m 段（23.59～33.59 m）最大，42～47 m 段（18.59～23.59 m）大于 5 Lu，其余段小于5 Lu，岩体强透水层下限高程为6.3 m。

钻孔声波测井中速度参数划分的层位与地质层位基本吻合，孔内电视采集的钻孔岩体风化程度、完整性与岩芯采取率RQD值有较好的对应关系。ZK16y-1钻孔段孔深50 m（高程15.1 m）以上岩体完整性差，层理溶隙、陡倾角及垂直节理裂隙发育，透水性好，易形成较强的渗漏通道，孔深46.0～115.0 m岩体为微风化，岩体完整性差-完整；ZK16y-2钻孔段孔深60.7 m（高程4.89 m）以上岩体完整性差，16.3 m以上发育溶洞，16.3～50.0 m段层理溶隙、陡倾角及垂直节理裂隙发育，透水性好，易形成较强的渗漏通道，孔深41.0～115.0 m为微风化带，岩体较完整—完整。因此，补充帷幕仍按高程0 m作为下限，并将地面以下50 m岩体作为重点帷幕区域。

综上，该岩体地层岩性为寒武系中统张夏组鲕状灰岩，层状结构，鲕状构造，岩体较完整，岩体中层理溶隙、溶孔及陡倾角节理裂隙发育，局部地段发育溶洞，层隙与节理裂隙组合易形成岩溶地下水渗流通道；大坝右岸渗漏通道主要分布在大坝右岸下游岸坡和导流洞进口附近，右坝肩及右岸单薄山梁高程4.9～15.3 m以上岩体层理溶隙、陡倾角及垂直节理裂隙发育、透水性好、易形成较强的渗漏通道。故，认为大坝下游右岸坡及导流洞封堵体下游段渗漏属绕坝渗漏，渗漏原因是右岸岩体中层理溶隙、溶孔及陡倾角节理裂隙发育，右岸坝肩与帷幕衔接灌浆效果不理想、右岸防渗帷幕延伸长度不足及灌浆效果不理想造成的。

4 处理措施

根据物探测试、补充钻孔等勘察资料分析结论，拟对右岸坝肩及单薄山梁段补充帷幕灌浆。在大坝右岸挡水坝段基础岩体中增设一排防渗帷幕，平面位置为原灌浆帷幕下游侧1 m处、溢流表孔右边墙至右坝头；从右坝头起向右岸山体增设2排防渗帷幕，左侧与右岸挡水坝段基础防渗帷幕相接，右侧伸入右岸山体中30 m；穿过导流洞封堵体增设一排灌浆帷幕，新增帷幕轴线与导流洞封堵体基本垂直，左侧与右岸灌浆帷幕相接，右侧延伸出导流洞外50 m；在库区右岸原防渗帷幕下游侧增设一排防渗帷幕，从右坝头起向上游延伸，与大坝右岸和导流洞处帷幕灌浆连成一体，以期延长绕渗路径，截断顺河向裂隙渗水，减少导流洞渗流量。灌浆孔间距2 m，排距1 m，与原帷幕孔呈梅花形布置，形成双排帷幕，底部灌至0 m。详见图1。

由于坝址区岩体完整性较好，且两岸岩体中裂隙大都为陡倾角裂隙，垂直方向钻孔灌浆影响范围受到限制，可能达不到预期的效果，为了提高灌浆质量，采用斜孔灌浆，使灌浆孔与裂隙相交，利于浆液扩散，有效封堵裂隙。灌浆孔倾角采用15°，沿灌浆轴线方向倾斜。

5 结语

口上水库蓄水以来右岸发生绕坝渗漏且有加大的趋势，为避免库水位达到正常蓄水位后出现严重渗漏，有必要对渗漏部位采取防渗处理措施。通过工程地质条件分析，进一步开展物探测试和钻孔勘探等工作，基本确定了右岸绕坝渗漏部位和原因，目前水库水位维持在27.5 m左右，为了保证水库正常蓄水和大坝运行安全，正在筹备实施右岸绕坝渗漏处理措施。