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摘 要：水库存在坝体填筑质量差，坝基处理不彻底，大坝心墙防渗体及坝基存在渗漏等工程地质问题，经过对大坝进行防渗加固处理，大坝目前运行良好。
关键词：大坝；坝基；粘土心墙；防渗处理
1 工程概况
某水库于1963年破土动工，1971年4月建成蓄水。坝址区集水面积17.5km2，总库容420万m3，坝顶高程35m。是一座以灌溉为主，兼有供水等综合利用的小（一）型水库。水库枢纽工程主要有粘土心墙坝、侧槽式溢洪道、输水隧洞等建筑物。大坝迎水坡为三级坝坡，背水坝坡坡脚设有水平排水层的棱柱体。
2 大坝工程地质条件
2.1 坝体 水库大坝为粘土心墙砂壳坝，根据勘探成果，坝体主要由块石、砂砾卵石、反滤层及主副心墙组成，心墙齿槽位于坝轴线位置，坝体填筑材料（rQ）各土层分述如下：Ⅰ1块石层：分布在上下游坝坡面，块石直径一般为20cm-30cm，最大直径超过50cm，岩性为熔结凝灰岩，呈弱～微风化状。Ⅰ2砂砾卵石：分布于上下游坡干砌块石与反滤层之间，岩性主要为熔结凝灰岩，表部呈弱风化，稍密，粒径一般3cm～20cm，大者大于30cm。Ⅰ3反滤层：分布于上下游坡副心墙与砂砾卵石之间，揭露厚度约为1.0m，稍密，主要由中粗砂、砾砂、砾石、卵石从副心墙到砂砾卵石层按粒径由小到大填筑而成。Ⅱ1（副心墙）含砾砂粉质粘土：黄、灰黄、黄褐色等杂色，呈可塑～硬可塑状，含砾块石，砾碎石粒径一般2cm～5cm，个别大者大于10cm。砾石含量一般为5.1%～49%，分布于上下游反滤层与心墙土之间。Ⅱ2（心墙）含砾砂粘土：黄、灰黄色，颜色较杂，湿，呈可塑～硬塑状，局部含碎砾石，碎砾石直径一般为1cm～5cm，大者超过10cm，砾石含量2.1%～40.7%，最大干密度为1.51g/cm3，为非分散性土。
2.2 坝基 坝基主要岩土层为第四系全新统冲洪积（al-plQ4）砂砾卵石：岩性主要为灰褐、青灰～浅灰色熔结凝灰岩，分布于心墙齿槽上下游，心墙齿槽部位该层已全部挖除，厚度约3.5m，为次圆～次棱角状，粒径一般2cm～5cm，大者超过10cm，局部含漂石。冲海积（al-mQ4）腐植土：分布于大坝上下游砂砾卵石之下，层厚约1.2m，心墙齿槽位置该层已全部挖除。第四系上更新统冲洪积（al-plQ3）含泥砂砾卵石：分布于腐植土之下，次圆～次棱角状，粒径一般2cm～10cm，大者超过20cm，砾卵石岩性主要为灰褐、青灰～浅灰色熔结凝灰岩，表面呈强～弱风化状。残坡积（el-dlQ3）粉质粘土夹碎块石：分布于大坝左侧心墙土与含泥砂砾卵石层之下，以粉质粘土为主，含少量碎块石，胶结较好，勘探揭露该层最大厚度约10m。侏罗系上统茶湾组（J3c）熔结凝灰岩：岩性主要为青灰～浅灰色侏罗系上统茶湾组熔结凝灰岩，岩石强风化带厚左岸约0m～5.0m，河床段约0m～9m；弱风化带厚左岸约1.5m～3.0m，河床段约1.0m～2.0m，右岸约2.0m～3.0m。
3 大坝存在的主要工程地质问题
水库已经过多年的运行，主要存在的工程地质问题有：①心墙防渗体平均压实度为93.4%，不能满足现行规范对3级低坝压实度不小于96%的标准。在坝体心墙土部位进行了现场注水试验42段，心墙土渗透系数K=2.3×10-5 cm/s～2.0×10-3cm/s，均大于1.0×10-5cm/s，不能满足现行规范的要求。②左岸心墙与粉质粘土夹碎块石接触段、粉质粘土夹碎块石与基岩接触段现场水文试验以弱透水性为主。但下伏基岩强风化段岩芯破碎，采取率低，节理裂隙发育，现场注水试验属弱～中等透水性，局部存在渗透问题。③右岸心墙与基岩接触段渗透系数K=1.7×10-4cm/s，河床段心墙与坝基接触段渗透系数K=2.5×10-4cm/s～4.1×10-4 cm/s，均屬中等透水性，存在渗漏问题。④坝基含泥砂砾卵石现场注水试验渗透系数为K=1.6×10-4cm/s～5.3×10-4cm/s，含泥砂砾卵石与基岩接触段渗透系数K=1.2×10-4cm/s～2.9×10-4cm/s，属中等透水性，存在坝基渗漏问题。⑤河床段基岩透水率q=2.0Lu～1.9×10-4cm/s，右岸基岩透水率q=2.7Lu～3.0×10-4cm/s，均属弱～中等透水性。坝基基岩浅部为相对透水层（q>5Lu），存在渗漏问题。
4 大坝加固处理
针对大坝存在的工程地质问题，设计在对高压喷射灌浆、劈裂灌浆、套井回填和砼防渗墙等多方案比较后，确定采用嵌岩式砼防渗墙防渗加固方案。
防渗墙墙体材料采用低弹模砼，设计弹性模量5000MPa≥E28≥6000MPa，抗压强度R28≥9.50MPa，抗拉强度R28≥0.85MPa，墙体厚度0.80m，布置于坝轴线位置，桩号坝0+023.924m～0+087.000m段防渗墙嵌入基岩2.00m，桩号坝0+087.000m～0+103.000m段防渗墙嵌入基岩0.5m～2.00m，桩号坝0+103.000m～0+219.85m段防渗墙嵌入基岩0.50m。防渗墙长195.978m，分为24个槽段，除左岸第1个槽段长11.978m外，其余槽段长均为8.00m。砼防渗墙左岸设宽为2.40m的砼岸墙，长度为6.41m，大坝左岸岸墙与溢洪道调整段连接部位设左岸坝头挡墙。防渗墙右岸与输水隧洞闸门井左侧之间连接部位设2只倒挂井，输水隧洞闸门井右侧设4只倒挂井，倒挂井直径1.35m，井内回填微膨胀砼。输水隧洞闸门井右侧倒挂井右侧设宽为0.80m的砼岸墙，长度为4.522m。
砼防渗墙、砼倒挂井、岸墙以及左岸坝头砼挡墙施工完成后，对拦河坝两岸岸坡部分低弹模砼防渗墙基础、左岸砼岸墙和坝头砼挡墙基础、右岸砼倒挂井和岸墙基础进行帷幕灌浆处理，右岸帷幕延伸到正常蓄水位与相对隔水层线相交处，左岸帷幕延伸到与溢洪道下游帷幕相连接，左岸帷幕灌浆处理范围为坝0+215.000m～坝0+228.680m，右岸帷幕灌浆处理范围为坝0+007.500m～坝0+035.130m。帷幕灌浆孔孔距2.0m，灌浆压力为0.5MPa，孔深深入相对不透水层（q≤5Lu）以下5.0m。大坝加固工程于2009年11月正式开工，2010年11月通过蓄水验收，水库恢复蓄水至今已有两年多时间。根据大坝监测成果，坝0+051m和坝0+115m断面防渗墙前渗压计水位与库水位相关性明显，随库水位升降而升降，而防渗墙后渗压计水位比较稳定，表明防渗墙防渗效果较好。
5 结语
①根据勘探成果，大坝坝体填筑质量、渗透系数等指标不能满足要求，坝基处理不彻底；大坝心墙防渗心墙与坝基含泥砂砾卵石、粉质粘土夹碎块石及基岩接触带属弱～中等透水性，坝基含泥砂砾卵石属中等透水性，浅部基岩属相对透水层，存在渗漏问题，对大坝进行防渗加固处理是必要的。②经过多方案比较，设计采用砼防渗墙嵌岩式砼防渗墙防渗加固方案，防渗墙位于粘土心墙内，原填筑质量较差的粘土心墙被砼防渗墙墙体穿过，且防渗墙底部嵌入坝基基岩内，坝体、坝基、接触段的渗漏缺陷均已得到加固，处理彻底。③大坝恢复蓄水至今已运行两年多时间，根据大坝监测成果，处理效果较好。
关键词：大坝；坝基；粘土心墙；防渗处理
1 工程概况
某水库于1963年破土动工，1971年4月建成蓄水。坝址区集水面积17.5km2，总库容420万m3，坝顶高程35m。是一座以灌溉为主，兼有供水等综合利用的小（一）型水库。水库枢纽工程主要有粘土心墙坝、侧槽式溢洪道、输水隧洞等建筑物。大坝迎水坡为三级坝坡，背水坝坡坡脚设有水平排水层的棱柱体。
2 大坝工程地质条件
2.1 坝体 水库大坝为粘土心墙砂壳坝，根据勘探成果，坝体主要由块石、砂砾卵石、反滤层及主副心墙组成，心墙齿槽位于坝轴线位置，坝体填筑材料（rQ）各土层分述如下：Ⅰ1块石层：分布在上下游坝坡面，块石直径一般为20cm-30cm，最大直径超过50cm，岩性为熔结凝灰岩，呈弱～微风化状。Ⅰ2砂砾卵石：分布于上下游坡干砌块石与反滤层之间，岩性主要为熔结凝灰岩，表部呈弱风化，稍密，粒径一般3cm～20cm，大者大于30cm。Ⅰ3反滤层：分布于上下游坡副心墙与砂砾卵石之间，揭露厚度约为1.0m，稍密，主要由中粗砂、砾砂、砾石、卵石从副心墙到砂砾卵石层按粒径由小到大填筑而成。Ⅱ1（副心墙）含砾砂粉质粘土：黄、灰黄、黄褐色等杂色，呈可塑～硬可塑状，含砾块石，砾碎石粒径一般2cm～5cm，个别大者大于10cm。砾石含量一般为5.1%～49%，分布于上下游反滤层与心墙土之间。Ⅱ2（心墙）含砾砂粘土：黄、灰黄色，颜色较杂，湿，呈可塑～硬塑状，局部含碎砾石，碎砾石直径一般为1cm～5cm，大者超过10cm，砾石含量2.1%～40.7%，最大干密度为1.51g/cm3，为非分散性土。
2.2 坝基 坝基主要岩土层为第四系全新统冲洪积（al-plQ4）砂砾卵石：岩性主要为灰褐、青灰～浅灰色熔结凝灰岩，分布于心墙齿槽上下游，心墙齿槽部位该层已全部挖除，厚度约3.5m，为次圆～次棱角状，粒径一般2cm～5cm，大者超过10cm，局部含漂石。冲海积（al-mQ4）腐植土：分布于大坝上下游砂砾卵石之下，层厚约1.2m，心墙齿槽位置该层已全部挖除。第四系上更新统冲洪积（al-plQ3）含泥砂砾卵石：分布于腐植土之下，次圆～次棱角状，粒径一般2cm～10cm，大者超过20cm，砾卵石岩性主要为灰褐、青灰～浅灰色熔结凝灰岩，表面呈强～弱风化状。残坡积（el-dlQ3）粉质粘土夹碎块石：分布于大坝左侧心墙土与含泥砂砾卵石层之下，以粉质粘土为主，含少量碎块石，胶结较好，勘探揭露该层最大厚度约10m。侏罗系上统茶湾组（J3c）熔结凝灰岩：岩性主要为青灰～浅灰色侏罗系上统茶湾组熔结凝灰岩，岩石强风化带厚左岸约0m～5.0m，河床段约0m～9m；弱风化带厚左岸约1.5m～3.0m，河床段约1.0m～2.0m，右岸约2.0m～3.0m。
3 大坝存在的主要工程地质问题
水库已经过多年的运行，主要存在的工程地质问题有：①心墙防渗体平均压实度为93.4%，不能满足现行规范对3级低坝压实度不小于96%的标准。在坝体心墙土部位进行了现场注水试验42段，心墙土渗透系数K=2.3×10-5 cm/s～2.0×10-3cm/s，均大于1.0×10-5cm/s，不能满足现行规范的要求。②左岸心墙与粉质粘土夹碎块石接触段、粉质粘土夹碎块石与基岩接触段现场水文试验以弱透水性为主。但下伏基岩强风化段岩芯破碎，采取率低，节理裂隙发育，现场注水试验属弱～中等透水性，局部存在渗透问题。③右岸心墙与基岩接触段渗透系数K=1.7×10-4cm/s，河床段心墙与坝基接触段渗透系数K=2.5×10-4cm/s～4.1×10-4 cm/s，均屬中等透水性，存在渗漏问题。④坝基含泥砂砾卵石现场注水试验渗透系数为K=1.6×10-4cm/s～5.3×10-4cm/s，含泥砂砾卵石与基岩接触段渗透系数K=1.2×10-4cm/s～2.9×10-4cm/s，属中等透水性，存在坝基渗漏问题。⑤河床段基岩透水率q=2.0Lu～1.9×10-4cm/s，右岸基岩透水率q=2.7Lu～3.0×10-4cm/s，均属弱～中等透水性。坝基基岩浅部为相对透水层（q>5Lu），存在渗漏问题。
4 大坝加固处理
针对大坝存在的工程地质问题，设计在对高压喷射灌浆、劈裂灌浆、套井回填和砼防渗墙等多方案比较后，确定采用嵌岩式砼防渗墙防渗加固方案。
防渗墙墙体材料采用低弹模砼，设计弹性模量5000MPa≥E28≥6000MPa，抗压强度R28≥9.50MPa，抗拉强度R28≥0.85MPa，墙体厚度0.80m，布置于坝轴线位置，桩号坝0+023.924m～0+087.000m段防渗墙嵌入基岩2.00m，桩号坝0+087.000m～0+103.000m段防渗墙嵌入基岩0.5m～2.00m，桩号坝0+103.000m～0+219.85m段防渗墙嵌入基岩0.50m。防渗墙长195.978m，分为24个槽段，除左岸第1个槽段长11.978m外，其余槽段长均为8.00m。砼防渗墙左岸设宽为2.40m的砼岸墙，长度为6.41m，大坝左岸岸墙与溢洪道调整段连接部位设左岸坝头挡墙。防渗墙右岸与输水隧洞闸门井左侧之间连接部位设2只倒挂井，输水隧洞闸门井右侧设4只倒挂井，倒挂井直径1.35m，井内回填微膨胀砼。输水隧洞闸门井右侧倒挂井右侧设宽为0.80m的砼岸墙，长度为4.522m。
砼防渗墙、砼倒挂井、岸墙以及左岸坝头砼挡墙施工完成后，对拦河坝两岸岸坡部分低弹模砼防渗墙基础、左岸砼岸墙和坝头砼挡墙基础、右岸砼倒挂井和岸墙基础进行帷幕灌浆处理，右岸帷幕延伸到正常蓄水位与相对隔水层线相交处，左岸帷幕延伸到与溢洪道下游帷幕相连接，左岸帷幕灌浆处理范围为坝0+215.000m～坝0+228.680m，右岸帷幕灌浆处理范围为坝0+007.500m～坝0+035.130m。帷幕灌浆孔孔距2.0m，灌浆压力为0.5MPa，孔深深入相对不透水层（q≤5Lu）以下5.0m。大坝加固工程于2009年11月正式开工，2010年11月通过蓄水验收，水库恢复蓄水至今已有两年多时间。根据大坝监测成果，坝0+051m和坝0+115m断面防渗墙前渗压计水位与库水位相关性明显，随库水位升降而升降，而防渗墙后渗压计水位比较稳定，表明防渗墙防渗效果较好。
5 结语
①根据勘探成果，大坝坝体填筑质量、渗透系数等指标不能满足要求，坝基处理不彻底；大坝心墙防渗心墙与坝基含泥砂砾卵石、粉质粘土夹碎块石及基岩接触带属弱～中等透水性，坝基含泥砂砾卵石属中等透水性，浅部基岩属相对透水层，存在渗漏问题，对大坝进行防渗加固处理是必要的。②经过多方案比较，设计采用砼防渗墙嵌岩式砼防渗墙防渗加固方案，防渗墙位于粘土心墙内，原填筑质量较差的粘土心墙被砼防渗墙墙体穿过，且防渗墙底部嵌入坝基基岩内，坝体、坝基、接触段的渗漏缺陷均已得到加固，处理彻底。③大坝恢复蓄水至今已运行两年多时间，根据大坝监测成果，处理效果较好。