广西冷冲水库渗漏原因分析及处理措施

磨柯吉，丘柏权

（广西桂禹工程咨询有限公司，南宁 530023）

1 工程概况

广西冷冲水库是以灌溉、防洪为主，兼顾养鱼、种植等综合利用的小（2）型水库，大坝为均质土坝，坝顶高程81.22 m，最大坝高18.8 m，坝顶长度217.7 m，坝顶宽3.8 m。1968 年建成，上次除险加固时间为2011—2013 年，主要问题是坝下涵管严重渗漏，故对其进行封堵，并新建了输水隧洞。2020年对水库进行安全鉴定，发现旧坝下涵管进口附近有较明显的塌坑现象，在出口附近存在渗水情况，流量约为0.9 L/s。

2 坝址区工程地质条件

2.1 地形地貌

坝址区属于构造剥蚀低山地貌，左坝肩山坡自然坡度15°～40°，坡顶高程约89.0 m；右坝肩山坡自然坡度20°～60°，坡顶高程约82.5 m。

2.2 地层岩性

工程区主要地层由新至老分述如下：

（1）第四系人工填土（Qs4）：主要为坝体填土层，成分为含碎石黏土，呈可塑状态，最大厚度约为18.8 m，压实度为0.78～0.92，渗透系数一般为1.18×10-3cm/s～8.08×10-3cm/s，属中等透水性。

（2）第四系残坡积（Qeld）：岩性为含碎石黏土及黏土，厚度1～2 m，渗透系数约为1.27×10-3cm/s，属中等透水性。

（3）泥盆系下统那高岭组（D1n）：上段岩性为紫红色泥质粉砂岩、粉砂岩，下段岩性为黄绿色砂质页岩、页岩，全风化层的渗透系数约为2.30×10-5cm/s，属弱透水层；强风化岩体属中等～弱透水性；弱风化岩体透水率为1.42～22.22 Lu，属弱～中等透水层。

2.3 地质构造

根据钻探成果，CZK01 钻孔基岩段（深度6.6～20.2 m）岩芯破碎，以块状为主，块径2～6 cm，呈棱角状，整体挤压揉皱较强，在15.0～20.2 m深度为灰黑色、黄褐色断层泥，以黏粒为主，呈可塑状，岩芯遇水软化，干钻可钻进，手按有凹痕。CZK02 钻孔基岩上段（深度15.9～23.2 m）岩体破碎呈“泥包石”，下段（深度23.2～35.2 m）岩芯呈短柱状、长柱状，岩体较完整，呈弱风化。岩芯照片见图1～2。

图1 CZK01岩芯照片

图2 CZK02岩芯照片

结合地质调绘，左侧坝基存在F1断层破碎带，断层走向N6°～12°W，倾向NE，倾角35°，延伸3～5 km，破碎带宽约80 m，整体上挤压揉皱较强，成分为糜棱岩、碎裂岩及灰黑色断层泥充填，多胶结不良，以黏粒为主，呈可塑状。断层破碎带的渗透性较差，以10-4cm/s为主，属于中等透水性。

3 渗漏特征

2019年6月21日（库水位74.88 m）坝下涵管进口处附近形成漏斗，出现较明显的塌坑现象，塌坑直径约0.5 m。涵管出口发生两处渗漏，一处位于涵管左侧0.9 m，流量约为0.5 L/s，无泥土带出，渗漏处与旧涵管侧壁之间的土体含水率饱和并有水泌出，局部土体含水率达到饱和状态；另一处渗漏点位于旧涵管处底部，流量约为0.4 L/s，无泥土带出。当库水位达到71.00 m左右时，旧坝下涵管出口附近（高程约67.67 m）均出现渗漏现象，排水棱体下部排水沟淤积黄褐色淤泥。钻探期间，水库低水位运行（高程68.8 m）库水位与钻孔内稳定水位基本持平，通过下游量水堰计算得渗漏量为4.3 L/s（2021 年9月7日测）。大坝渗漏点示意图见图3。

图3 大坝渗漏点示意图

4 渗漏原因分析

结合历次除险加固资料，坝下涵管渗漏可追溯到2008 年以前，在2009 年5 月，坝下涵管曾发生险情，涵管闸后沉砂池盖板破裂穿孔，导致闸门失效，库水从涵管涌出。说明坝下涵管长期存在渗漏问题。

由CZK04 钻孔成果可知，高程65.37～66.47 m处钻到旧坝下涵管，涵管内半充填，局部掉钻，钻进快速无法取芯。对已封堵部位进行现场注水试验，渗透系数为2.51×10-2cm/s，属于强透水，说明旧涵管封堵效果差。

由CZK02 钻孔成果可知，高程61.96～63.26 m存在掉钻现象，掉钻1.3 m，无充填，现场注水试验渗透系数以10-3cm/s 为主。该处空洞位于坝基以下2.5 m，处在F1断层破碎带中，破碎带岩体呈“泥包石”，渗透系数以10-4cm/s为主，均属于中等透水性，存在渗漏条件。说明坝下涵管基础下已渗漏掏空，部分库水从坝基渗漏。

综合各项勘察成果分析，表明水库坝下涵管已变形断裂，存在穿透管壁的渗漏，坝基断层破碎带长期受水流冲刷、细粒土流失发生渗透破坏形成凹槽、空洞，在进口处形成塌陷凹坑，出口形成黄泥水淤积。结合外坡渗漏出露点表明桩号0+154.5～0+174.5、高程52.31～68.86 m 处存在集中渗漏通道，是水库渗漏的主要原因（见图4）。

图4 水库渗漏通道横剖面图

5 渗漏处理措施

由于坝体填土、坝基土层、断层F1破碎带及强风化岩体以中等透水层为主，均不满足规范要求，结合坝体、坝基防渗，采用高压旋喷、摆喷灌浆+帷幕灌浆（局部充填灌浆）的方案。针对集中渗漏通道采用高压旋喷灌浆+充填灌浆进行处理，高压旋喷灌浆沿坝轴线下游侧2.0 m处布设，孔距为1.0 m，灌浆下限线至现状渗漏通道底部，采用两管法，钻灌一体高喷机械。充填灌浆基本平行于已封堵的旧坝下涵管走向布设，充填灌浆上限高于旧涵管顶部，下限为集中渗漏通道底部，充填灌浆孔孔距为1.5 m。

6 结语

从近几年的除险加固来看，中小型水库坝下涵管渗漏的问题突出[1]。受限于当时地质勘察技术力量投入不足，缺乏地质资料，仅仅单纯封堵坝下涵管效果不明显，只有结合工程地质条件找出渗漏原因，对渗漏通道进行封堵才能根本解决问题。本工程采用高压旋喷、摆喷灌浆+帷幕灌浆（局部充填灌浆）的方案处理渗漏通道，目前已施工完成。根据现场效果，渗漏问题得到有效解决，表明该渗漏处理措施是合理有效的。