城市景观水体渗漏勘察分析

余从熙

（重庆市渝西水利电力勘测设计院有限公司，重庆 402160）

1 背景概述

1.1 背景

永川区凤凰湖所在的凤凰湖公园为永川城区南部拓展区凤凰湖工业园区的标志性景观设施，公园规划、园区规划与城市规划互相融合。凤凰湖工业园区的风貌可以代表永川区的城市形象。凤凰湖作为永川地区“三湖”景观工程之一，建成后不能蓄水，制约整个凤凰湖工业园的发展。

1.2 勘察目的

（1）查明水库区地形地貌、地层岩性、地质构造、物理地质现象、水文地质条件。

（2）查明影响工程蓄水的水文地质、工程地质条件，检查水库蓄水后的地质条件变化。

（3）对西、北侧的工程处理效果和坝体填筑质量作出地质评价。

（4）查明水库渗漏位置、范围及渗漏区的岩土基本情况，确定水库与周边地下（地表）水的水力联系，分析库水渗漏方向，为设计提供地质资料与建议。

2 渗漏原因勘察及分析

2.1 工程概况

本次工程位于永川城区南部，凤凰湖公园凤凰湖位于临江河支流上，坝址以上集雨面积0.46 km2，河道长1 km，平均比降15.74‰，是一座以景观为主的小（2）型水利工程，水面面积16.7万m2，总库容63.44万m3。凤凰湖依据原始地形修建，通过挖填方式形成凤凰的轮廓，修筑跌水坎、重力坝和挡水路堤。

2.2 勘察工作

根据凤凰湖周边地形地貌以及库区基岩出露情况进行现场初步踏勘，局部位置采取坑槽探。根据初步勘察情况，沿大坝对库区西、北侧路堤沿线布置钻孔45个，钻孔进尺1 436 m，地下水位观测450次，为保证工程区域稳定性、进一步分析渗漏情况提供客观依据。

2.3 库区地质情况

库区水域总体呈不规则“Q”字形，正常蓄水位316.0 m，勘察时水位313.1 m，区内最高点位于库区东南方孙家坟山山顶，高程362.92 m，最低点位于湖内，高程为304.05 m。湖内水流环湖心小岛分别由北、东北、东南方向流向西边的大坝汇合成库。根据坑槽探和钻探，库区西、北侧路堤沿线和跌水池池底主要分布人工填土，为水库修建时山体开挖直接堆积而成，土体松散，孔隙较大，压实度偏低，厚度6.0～18.0 m，堆积7年；路堤路面为人工沥青混凝土，骨料为灰白色石英砂岩碎砾石，粒径1～3 cm，厚度约0.6 m；人行步道及广场为人工混凝土、石板，堆积1～7年；广场库区一侧为人工鹅卵石，厚度5～15 cm，堆积时间1～7年；库区坝体为埋石混凝土，骨料为碎块石；库区各桥梁墩台为人工浆砌条石、埋石混凝土，人工浆砌条石为灰白色，厚度5.0～15.0 m，堆积1～7年。

2.4 水文地质

（1）地下水主要类型。

库区发现泉点2处（S1、S2）、水池6处（SC1～SC6）、井水1处（SJ1）。泉点均位于库外东南侧，流量0.1～0.15 L/s，为基岩裂隙水，高程341.54～349.12 m；水池均位于库外，主要分布在东侧，高程326.24～332.78 m，个别分布在西南侧，均为孔隙水，仅西南侧水池水位低于正常水位；水井位于库外东侧，水位327.76 m。分析水库周边天然水点，SC6水池位于水库大坝外侧，高程307.61 m，低于现状水位近6 m，存在库水向其补给的可能；其余天然水点主要分布在水库东～东南一侧，高程均高于水库正常蓄水位；S1、S2两个天然泉点为基岩裂隙水，水溢出向库内补给。分析凤凰湖水库水文地质简图，凤凰湖水库原为冲沟地带，库区地表水分水岭内侧北、东、南均向水库汇集，东北沿西、北侧一号冲沟径流，西南沿西、北侧三号冲沟径流，两条冲沟在颜家湾汇合后向西北侧排泄。分析凤凰湖周边水文地质简图，凤凰湖水库分水岭以东排泄基准面为断桥水库，以西排泄基准面为临江河，结合库区天然水点分布及钻孔地下稳定水位分析，库水沿西、北侧冲沟汇流后向临江河排泄。

（2）库区水文动态观测。

本次勘察施工钻孔45个，进行24 h静止水位观测，10月11日～26日对钻孔水位进行连续观测。

①填方区地下水水位低于非填方区地下水位，表明西、北侧路堤沿线的渗漏主要集中在填方区。

②填方二区地下水位为西岸路堤线最低，存在其他区域向其汇流的可能，为西岸路堤沿线集中渗漏带。

③ZK1～ZK32位于库区西、北侧路堤，其钻孔稳定水位为304.07（ZK15）～315.89 m（ZK28），均低于现状水位和正常蓄水位。水库西、北侧路堤与库水位存在水力联系，水库向外渗漏。

④ZK40～ZK42位于西侧路堤外延绿化带，钻孔稳定水位308.04（ZK40）～309.74 m（ZK41），其内侧路堤钻孔ZK5、ZK12和ZK15高程分别为306.07、305.57、304.07 m，外延绿化带钻孔比内侧路堤钻孔稳定水位高，外延绿化带钻孔与内侧路堤钻孔形成水力坡降。

⑤ZK43～ZK45位于东南山体，钻孔稳定水位为317.65～324.84m，均高于现状水位和正常蓄水位，表明水库东南山体地下水向库内补给。

（3）岩体透水性。

根据库区45个钻孔，对土体作注水试验共53段，西、北侧路堤及重力坝填筑体渗透系数为5.9×10-3～9.5×10-2cm/s，属中～强透水带。对基岩作压水试验156段，进行透水性分析，有3段不起压，属强透水；37段透水性大于10 Lu，为10.00～41.60 Lu，属中等透水带，主要分布在高程289.99 m以上的透水段落。其余116段透水率小于10.0 Lu，透水率为0～9.73 Lu，为极微～弱透水带，其中31段透水率为5～10 Lu。

2.5 水库封闭条件

凤凰湖地貌属侵蚀剥蚀丘陵地貌，位于东山背斜南东翼，石庙场向斜北西翼，库区范围内无大的断裂构造发育，岩层单斜产出。临江河是区域地下水及地表水的排泄基准面，距水库约1.1 km，平均水力坡降1.8%。凤凰湖与临江河间原为一条冲沟相连，冲沟至徐家湾附近形成一条无名小溪，溪水向西径流汇入临江河。水库西、北侧路堤沿线广泛置于原始冲沟中，现冲沟已被填筑，填筑料主要为杂填碎石土。东南库岸沿线为连绵低山，地面高程316～370 m。

水库西北路堤沿线原始地貌高程低于正常蓄水位，后期由大量填方组成，填方区致使原冲沟与水库依然存在水力联系，水库沿填方区经原冲沟向临江河排泄。因此，水库西北侧地形封闭条件差，是水库向库外渗漏的主要区段。

2.6 坝体渗漏问题分析

坝体为重力坝，长度82.15 m，溢流坝段长5 m，非溢流坝段长77.15 m。坝顶宽5 m，坝顶高程317 m，最低建基面高程为293.6 m，最大坝高23.4 m，最大坝底宽16.7 m。

根据岩芯揭露，坝体主要由块石、砾石混凝土填筑。坝体填料松散，水泥浆用量偏少，混凝土级配较差，密实度低，钻孔过程中漏水量大，多次出现塌孔现象，砂质含量极高。现场ZK30岩芯显示砂浆层埋深15.8（高程301.22 m）～19.9 m（高程297.12 m），ZK31岩芯显示砂浆层埋深17（高程300.5 m）～20 m（高程297.05 m），ZK32岩芯砂浆含量较多，分布高程广泛。

结合现场实际情况，坝体部分采用注水和压水试验联合测试的方法，对坝体305.01～317.15 m处进行注水试验3孔4段，渗透系数为5.9×10-3～8.3×10-3cm/s，属于中等透水，对坝体295.05～310.02 m处进行压水试验3孔6段，其中4段大于10 Lu，2段介于5～10 Lu，大部分属于中等透水。坝体填筑质量较差，属于中等透水，渗漏量偏大。

坝基部分采用压水试验方法，进行压水试验3孔9段，其中1段大于10 Lu，2段介于5～10 Lu，1段介于1～5 Lu，5段小于1 Lu，多属于弱透水，3段未达到本次小于5 Lu的防渗标准。强风化带基岩透水率为5.6～14.8 Lu，属于弱透水～中等透水，均未达到控制指标要求。坝体为中等透水性，坝基相对不透水线埋深约25 m。

2.7 路堤沿线渗漏问题分析

凤凰湖属于人工湖，填筑类型为杂填土，主要成分为砂土夹碎石、砾石和黏土，由大范围人工回填土碾压堆填形成库岸浸水路堤。路堤多采用工程区挖方料回填，填料粒径大小不均且过渡不明显，级配不连续，局部为松散体，取样困难，孔隙率较大，压实度偏低。实地踏勘发现沥青路面面层分布较多纵横向裂缝，沿整个环库公路随机分布，局部地段沉降变形较大，约3 cm。水库由物业公司管护，环库公路基本不承担通车任务，交通量小，车辆荷载作用程度低，不是造成路面沉降和开裂的主要诱因。

路堤临水侧与背水侧在水头差作用下将形成渗流场，产生潜蚀效应，潜蚀效应和填料强度弱化是造成的路面病害的重要原因。浸水路堤透水性较好，满足公路路基排水要求，但路堤的主要功能是形成挡水结构，并非承担公路交通需求，该路堤填料与挡水建筑物填料要求不相适应，未能形成良好的挡水建筑物，路堤长期浸水，填料强度不断弱化，导致凤凰湖水库不能正常蓄水。

填方区和非填方区由不同物质组成，渗透能力显著差异。合理划分防渗线上填方区与非填方区是评价水库渗漏量和采取工程措施的重要保障和依据。通过本次勘察分析，可以将库区防渗线分为2种类型7个分区，包含填方区3个、非填方区4个，填方区与非填方区具有交叉间隔的空间分布格局。

经过现场勘察，初步判断湖水沿路堤防渗线存在三种渗漏形式，分别为大面积散浸渗漏、基岩裂隙渗漏和集中渗漏。水库湖水沿整个回填区往西北方～西方发生大面积散浸渗漏。基岩裂隙渗漏即库水沿强风化层及弱风化中上部向库外渗漏。集中渗漏即地下水沿着西、北侧路堤沿线原冲沟地貌的梯度方向沿程汇流积聚并向下游集中排泄。

2.8 库底渗漏问题分析

水库库底原为冲沟地带，主要为水稻田，稻田内常年有积水。根据原库底施工钻孔可知，库底覆盖层主要为黏土，厚度1.3～9.8 m，隔水性能好，形成良好的封闭区域，使水不会大规模渗入下伏基岩。本次勘察期间，库水的升降仅受降雨影响，高程变化很小。水库库底不存在大规模渗漏情况。

2.9 其他渗漏问题分析

水体东南方山体岩层倾角平缓，略向库外倾斜。砂、泥岩互层结构，层理明显，开挖边坡和钻孔岩芯可见隔层风化现象。山体雄厚，隔水性能佳。钻孔ZK43位于1号库区靠近山坡处，地面高程327.54 m，稳定水位高程324.84 m；钻孔ZK44位于4号库区靠近山坡处，地面高程320.84 m，稳定水位高程318.84 m；钻孔ZK45位于库尾东南方向支沟处，地面高程322.05 m，稳定水位高程317.65 m；三处钻孔的稳定地下水位均高于现状水位和正常蓄水位，且地下水沿地形从高向低补给。勘察期间雨水丰沛，地表径流沿坡体结构向库内汇流。东南方山体基本不存在向库外渗漏情况。

3 勘察结论应用及成效

3.1 勘察结论

（1）西、北侧路堤沿线渗漏分析。

凤凰湖防渗线上存在2种物质分区，即填方区和非填方区；通过地质分析，概化3种渗漏形式，分别为大面积散浸、基岩裂隙渗漏和集中渗漏；凤凰湖沿西、北侧路堤沿线的渗漏形式以集中渗漏为主，大面积散浸渗漏和基岩裂隙渗漏为辅。

建议路堤填方部分采用覆盖层灌浆，基岩采用帷幕灌浆进行堵漏整治[1-2]。

（2）重力坝渗漏分析。

坝体为中等透水，坝基相对不透水埋深约25 m，属于重要渗漏部位。建议对坝体坝基采取灌浆措施[3]。

3.2 应用及成效

根据本次勘察分析结论，综合对比防渗方案，选取坝体补强防渗帷幕灌浆、路堤帷幕灌浆方案对凤凰湖进行整治。在参建各方的共同努力下，工程顺利通过验收，已运行两年，未见渗漏现象。蓄水后的凤凰湖景观效益显著，带动周边经济建设发展，发挥较好的经济效益和社会效益。

4 结语

水利地质勘察是水利工程建设极其重要的环节，水利地质勘察成果对水利工程建设起决定性作用。需要通过工程技术措施或手段对水体工程建设周边全方位评估，对不利位置进行结构和防渗处理，以确保工程的安全性和时效性，达到原有工程目的，发挥工程效益。