东风水库大坝渗漏治理综述

东风水库大坝渗漏治理综述
蔺红军
【摘要】对东风水库大坝的渗漏情况、渗漏成因、治理措施、治理效果进行了综述,为水库大坝渗漏综合治理提供了经验。

%The paper described the leakage situation,leakage causes,treatment measures,and treatment result of Dongfeng reservoir dam,which provides experience for comprehensive treatment of dam leakage.
【期刊名称】《杨凌职业技术学院学报》
【年(卷),期】2011(010)003
【总页数】3页(P54-56)
【关键词】东风水库;大坝渗漏;灌浆治理;综述
【作者】蔺红军
【作者单位】凤翔县东风水库灌溉管理处,陕西风翔721400
【正文语种】中文
【中图分类】TV698.23
1 工程概况和地质
1.1 工程概况
东风水库位于陕西省凤翔县境内，水源为黄河水系渭河三级支流雍水河水，流域面积365 km2，总库容1 550万m3，是一座集灌溉、防洪、养殖等功能综合利用
的中型水利枢纽。

水库由大坝、溢洪道、放水塔、放水洞等组成。

大坝为均质土坝，坝顶兼做县乡三级公路，总长854 m，坝顶宽8 m，高程753.5 m。

分主副坝，其中主坝长354 m，高26.5 m，坝基最大宽度122.25 m，副坝长500 m，高9.5 m，坝基最大
宽度49 m。

迎水坡比1∶2.0～1∶2.5，背水坡比1∶2.0。

主副坝坝脚均设梯形反滤体，分别高7 m、3 m。

坝基均设梯形截水槽，主坝截水槽高10 m，顶宽21 m，槽底高程717 m，副坝截水槽高2.5 m，顶宽6 m，槽底高程741 m，底宽
均为1 m。

溢洪道位于主副坝之间，全长215.7 m，进口为圆弧形实用堰，长74 m，最大泄水量635 m3/s，浆砌石外包砼结构。

跨溢洪道为一座三孔石拱桥，将主副坝连接一体。

放水塔与放水洞位于主坝右端。

放水洞为蛋形无压洞，进口高程740.3 m，全长102 m，最大放水流量10 m3/s。

1.2 坝址地质
东风水库属于平原型库，处鄂尔多斯台向斜南部千山山前冲积，洪积扇的前缘和渭北地堑黄土塬的北麓，地势较平坦，库两岸出露为上更新统Q3和中更新统Q2黄土状亚粘土。

库坝区地质地貌分布一、二阶地，大坝上游分布有被河流切割的黄土塬残留体，750 m高以上岩性以黄土状亚粘土、古土攘层组成；二级阶地高出现
代河水面10～15 m，岩性以亚粘土、亚砂土及砂砾石为主，松散沉积，易于透水；一级阶地高出现代河水面2～4 m，台面宽50～100 m，岩性以亚粘土、亚砂土
及砂卵石层为主，松散易于透水。

主坝坝基高程727 m以下至720.2 m为砂砾石层，720～717 m有一条厚约1 m 的带状砂层，717 m以下为黄土状土。

坝右肩在725.35～723.85 m及 721.14～720.16 m间有宽约30 m，总厚度约2 m的强透水砂砾石、卵石层，有泉水出露。

副坝坝基高程744 m，全部为古河道，河床宽约450 m。

基础岩性为亚粘土夹碎石，在740.5～738 m及731～729 m间有两层呈带状分布的砂砾石层，726～713 m间为亚粘土夹带状砂层，713 m以下为黄土状土。

2 大坝渗漏
东风水库建成于1971年，运行以来，蓄水尚不足总库容的1/3时就发生渗漏，年损失水量100多万m3，尤其副坝渗漏最为严重，坝根全线渗漏，坝下耕地几乎
成为沼泽，无法耕种。

整个大坝有四处集中渗漏,全年监测，最大渗漏量达24.04
L/s。

渗漏类型以坝基渗漏和绕坝渗漏为主。

由于渗漏，水库被确定为病险水库，
汛限水位一直维持在744 m，蓄水仅仅263万m3，严重影响了水库效益的正常
发挥。

(1)主坝右坡脚渗漏。

位于放水洞左侧，渗漏点高程727.587 m，与原地面平，常渗漏量0.8 L/s，随库水位高低有所变化，水清。

(2)主坝左坡脚渗漏。

即主坝与溢洪道结合处，高程730.391 m，最大渗漏量4.54 L/s，与库水位有关。

(3)溢洪道渗漏。

溢流堰下底坂高程744 m。

库水位高于此时，溢流堰体、底板均发生渗漏甚至向
出喷水现象，渗漏量可达5.5 L/s。

(4)副坝左端渗漏。

位于副坝左端下距坝300 m的刘家河古窑洞口，库水露出地面，水位在746 m以上时渗漏量可达13.2 L/s。

3 渗漏成因探查
要彻底治理大坝渗漏，首先要探清渗漏成因，然后对症施治。

委托资质单位在大坝迎水坡、坝顶、背水坡、坝基打孔、布线，用电法、井探、土工试验等方法对大坝
病害彻底探测。

探测结果表明：
(1)主坝在0+050(右→左，放水洞附近)、0+190～0+210、0+260～0+330(溢洪道右侧附近)，副坝在0+050～0+100、0+130～0+210、0+250～0+330、
0+370～0+410段均有隐患存在，断定为高含水体和漏水较严重的部位。

(2)从物理试验结果看，大坝填筑土料土质变化不大，粉粒较多，砂砾粒较少，粘
粒居中，主副坝土料的比例分别为17.25∶1∶6.75、18.27∶1∶7.4，均属于低液
限土。

(3)从密度试验结果看，大坝碾压均存在薄弱区，副坝碾压质量好于主坝，主坝回
填土的干密度在1.47～1.73 g/cm3之间，平均1.57 g/cm3，变异系数0.045；
副坝回填土的干密度在1.51～1.78 g/cm3之间，平均1.61 g/cm3，变异系数
0.044。

(4)从抗剪强度试验结果看，坝体回填土的抗剪强度值变化较大，主坝抗剪强度较
副坝大，凝聚力平均值分别为15 KPa、14 KPa，变异系数大于0.4，属于高变异性；内摩擦角分别为29.3°、27.8°，变异系数大于0.1，属于中低变异性。

根据探测资料，查阅坝轴地质剖面图，调查了解大坝施工情况，综合分析认为：(1)主坝右脚渗漏属绕坝渗漏，系大坝合拢施工质量不高造成，并与大坝施工取土
形成的切割面下的绕坝地下水汇合露出地面，库干水不干。

(2)主坝左脚渗漏属绕坝渗漏与坝基渗漏相结合的混合渗漏。

由于主坝与溢洪道右
肩原状土结合质量差，形成绕坝渗漏，溢洪道底下亚砂土清基不彻底，形成坝基渗漏，两种渗漏同时发生，在坝脚出流。

(3)由于清基不彻底和衬砌质量差，库水位升高时，扬压力增大，溢洪道发生渗漏。

(4)副坝由于截水槽体积较小，伸入坝底浅，坝底亚粘土层较薄(2～3 m)，施工清
基不净，左端的引水道未处理好，造成坝基全线渗漏。

4 渗漏治理
根据渗漏成因分析结果，参照同类水库防渗工程实践，坚持先重点，后全面的原则，以彻底截断坝基透水层，堵绝大坝渗漏为目的，采用灌浆、防渗铺盖等方法进行防渗治理。

4.1 帷幕灌浆
在主副坝结合处即溢洪道周围和副坝进行帷幕灌浆。

4.1.1 主副坝结合处(溢洪道)灌浆
用KA-2M-300型钻机钻孔120眼，其中溢洪道右侧16眼，左侧9眼，溢洪道
两侧边墙处95眼，孔距2～3 m，孔径89 mm，孔深14.9～34.01 m，总进尺2 082.98 m。

灌浆浆液为水泥泥浆，吸浆总量407.37 t，其中水泥8.06 t，粘土料399.31 t。

4.1.2 副坝灌浆
沿坝轴线从0+033～0+500全部施灌，灌浆孔呈三角形带状分布，双排，排距2 m，孔距3 m，共钻孔312眼，孔深5～22 m，一般15 m，总进尺4 680 m。

浆液有两种，上层土坝灌注粘土浆，比重1.1～1.3 g/cm3，下部基岩灌注水泥粘
土浆，水泥掺量25%～30%，比重1.1～1.5 g/cm3，灌浆压力0.1～0.15 MPa，共灌注水泥32.8 t，粘土1 022.64 t。

4.2 大坝劈裂灌浆
受当时施工技术和资金的限制，帷幕灌浆后大坝渗漏并未根治，遂对整个大坝进行劈裂灌浆。

沿坝轴线单排布孔，主坝河槽段第一序孔距20 m，二序加密至10 m；主坝岸坡段、台地段和副坝第一序孔距10 m，二序加密至5 m。

用100型双导杆吊锤冲击钻干法造孔,孔径108 mm。

主坝钻孔50眼，孔深15.6～39.43 m，一
般31.06 m，钻至717 m高以下的黄土层，进尺1 269.8 m；副坝钻孔92眼，
孔深8.51～26.2 m，一般17.51 m，钻至726～729 m间的黄土层，进尺1 490 m；溢洪道桥底钻孔6眼42 m，放水洞顶周围钻孔18眼104 m，总计钻孔166
眼，总进尺2 905.8 m。

孔口起裂压力0.15～0.2 MPa，最大0.35 MPa，裂缝宽度控制在15 mm内，长度限制在相邻两个同序孔之间，做到内劈外不劈。

浆液为粘土泥浆，比重1.4～1.5 g/cm3，灌注中泥浆先稀后浓再稀，并少灌多复，浆体
厚度5～10 cm，总灌土量2 000 m3，平均0.69 m3/m。

4.3 坝前防渗铺盖
库水位降低后，在副坝前底部用粘土大面积进行防渗铺盖，铺土范围长400 m，
宽100 m，厚2 m，碾压后形成粘土防渗层。

4.4 改建溢洪道
由于原溢洪道位于主副坝结合处，正槽开敞式，位置本身不合理，泄洪能力不足，长期渗漏，对大坝始终构成威胁，遂封堵了此溢洪道，拆除了石拱桥，将主副坝连接成一个整体，并在大坝左侧新建了一座标准的侧槽溢洪道。

封堵原溢洪道时，在坝体底部和岸坡衔接处均做结合槽，兼作结合部的防渗。

底部结合槽为梯形，深2 m，底宽1 m，口宽5 m，边坡1∶1，岸坡结合槽宽2 m，伸入主副坝各1 m，
槽坡比1∶0.7。

结合槽均用好粘土碾压密实，干密度达到1.6 g/cm3以上。

4.5 固脚压重
将新溢洪道开挖的好粘土在容易渗漏的主副坝结合处从坝脚底部堆积压实20 m高，固脚压重，减轻渗透压力。

5 治理效果
经过帷幕灌浆、坝前覆盖，特别是劈裂灌浆等措施后，水库渗漏问题基本得到解决，汛限水位提高了4 m，达到748 m，蓄水696万m3，较好地发挥了水库的综合
效益。

(1)帷幕灌浆效果初现。

用压水试验法测定，灌浆前，副坝基下灰黑色亚粘土、亚
砂土、土夹砂卵石、黄土状土的渗透系数分别为0.488 m/昼夜、0.582 m/昼夜、0.446 m/昼夜、0.053 m/昼夜，灌浆后其值是0.004 m/昼夜、0.202 m/昼夜、
0.314 m/昼夜、0.009 m/昼夜，分别降低了99.2%、65.3%、29.6%、83.0%。

副坝基大面积渗水现象得到有效控制，左端集中渗漏停流，坝下耕地恢复耕种，主坝左坡脚渗漏量减少到1.6 L/s，溢洪道渗漏也明显减小。

(2)劈裂灌浆效果突出。

劈裂灌浆成孔深，压力大，工艺先进，灌浆效果很好，副
坝渗漏与溢洪道渗漏彻底根治，基本治理了大坝的渗漏问题。

(3)主坝左坡脚渗漏起点提高到748 m，提高了6 m，渗漏量大幅减少。

目前，当库水位达到748 m以上时，才有少量渗水逸出。

(4)主坝右坡脚渗漏有所减少，目前仍有0.5 L/s的常渗量。

(5)经大坝安全鉴定，大坝各项指标均符合规范，安全稳定。

主坝渗透力较副坝大，水平渗透系数分别为5.94×10-5 cm/s、2.53×10-5 cm/s，垂直渗透系数分别为10.8×10-5 cm/s、2.57×10-5 cm/s，渗透系数基本满足规范要求；主坝最大渗
透水力坡降1/4.05，小于允许水力坡降1/3.13，副坝最大渗透水力坡降1/9.26，小于允许水力坡降1/2.76，大坝渗透稳定，不会发生渗透破坏；大坝上、下游坝
坡抗滑稳定在正常运用和非常运用情况下安全系数均大于1.3和1.15，满足规范
要求，不会发生滑坡。

6 结语
东风水库属于六七十年代的“三边”工程(边设计、边施工、边运行)，受当时条件的限制，地质勘探粗略，施工质量较差，运行管理水平落后，渗漏问题一直制约着水库效益的正常发挥。

经过二十多年的陆续治理，渗漏问题终于得到有效控制，水库基本达到正常使用。

但主坝右脚的渗漏仍需观察分析，彻底探明渗漏原因，切断地下水，综合治理，根治渗漏，彻底摘掉病险水库的帽子，使水库效益得到最大限度地发挥。