新桥矿业有限公司四房污水库渗漏治理技术

向克西

(1.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012；2.金属矿山安全技术国家重点实验室， 湖南 长沙 410012)

新桥矿业有限公司四房污水库渗漏治理技术

向克西1,2

(1.长沙矿山研究院有限责任公司， 湖南 长沙 410012；2.金属矿山安全技术国家重点实验室， 湖南 长沙 410012)

为了治理新桥矿业有限公司四房排土场污水库的渗漏，采用示踪试验、五极纵轴激电测深探测渗漏位置、坝体土工膜防渗+坝基(肩)帷幕注浆综合治理技术，获得了非常好的效果，解决了污水库下游水库渗漏问题。

污水库；渗漏治理；坝体稳定性

1 概 述

新桥矿业有限公司四房排土场污水库是该公司二期工程中四房排土场污水调节库的重要构筑物，目的是防止排土场的污水流入下游东方红水库造成污染。该坝属于土工膜防渗碾压堆石坝型，坝高17.0 m, 坝顶长约75 m，坝顶宽度3.0 m，坝基最大宽度约60 m，上下坝坡及坝顶为干砌片石护坡，上游坡面及库底土工膜铺盖防渗，迎水面坝坡面积约为2400 m2，该坝坝体填筑方式采用小于40 cm的碎石料分层(共26层，每层压实厚度0.6 m)填筑碾压密实，干容重21.7～23.4 kN/m2，空隙率23%左右，填筑石料坚硬，干抗压强度为170～240 MPa,岩石软化系数一般为0.91左右，该坝于1999年5月底完成坝体主体结构填筑，因雨季影响，延期至1999年12月底完成坝坡护面及防渗土工膜铺设等全部工程，于2000年初投入使用，一直存在渗漏现象，而且随时间有所发展，并随水库水位上升而明显严重，当库内水位在54.0 m，其渗漏量约400 m3/24 h，当库内水位在56.0 m时，其渗漏量约为700 m3/24 h。渗漏造成下游东方红水库严重污染，同时也增加了副坝的排水费用。到了枯水季节，当库内水位明显高于水库水位时，可以看见多条线状渗漏污水流进东方红水库。而到了雨季，当水库水位高于污水库水位时，污水库水位随之升高，这说明污水库与水库水力联系密切，可以说是连为一体的，随着渗漏的继续，渗漏通道里的泥砂将进一步被带走，渗漏将更加严重，如果不进行治理，势必给东方红水库造成越来越重的污染，并破坏坝的整体稳定性，危及坝的安全。

2 污水库区工程地质及水文地质条件

2.1 库区工程地质

(1) 坝体与坝基：坝体属于土工膜防渗碾压堆石坝型，坝基为石英砂岩。

(2) 左右坝：污水库左右坝为山坡地形，树木茂密，岩石呈层状结构，岩层走向与坝轴方向一致，倾向西北，倾角40°，南岸出露地层为中厚层状石英砂岩，石质坚硬，层面裂隙发育，裂隙最大宽度达10～20 mm，北岸出露岩石以薄—中厚曾状砂质页岩，粉砂岩为主，岩体极为破碎，风化程度及风化深度均高于南岸岩石。

(3) 库底：根据工勘资料，库底为石英砂岩，风化程度比左右坝弱，风化深度也较小。

(4) 地质构造：勘探资料显示，有两条断层破碎带斜穿坝址，其走向N15，倾向西北(即坝下游)，倾角35°～40°，1号破碎带宽度为0.2～0.5 m，2号破碎带宽度为0.15～0.3 m，两断层之间岩层厚度约2.0 m，其岩石完整，断层破碎带具体位置及与坝轴线交汇点坐标不详。

2.2 库区水文地质条件

污水库一面的挡土坝轴线地下水受地层及地形控制明显，在山冲底部地下水出露与地表相连。地下水类型可分为基岩裂隙、孔隙水及第四系浅层潜水两类，稳定水位埋深为0.1～1.8 m。

(1) 第四系浅层潜水：因本层沉积物主要由坡积冲洪积而成，较松散，有利于地下水的蓄积和流动，富水性较好。

(2) 基岩裂隙孔隙水：志留系高家边群中—细砂岩，因具有一定的裂隙，颗粒组成之间亦具有一定的孔隙，故该岩石亦具有一定的富水性。

3 拦污坝体坝基探测结果

为查明整个污水库的渗漏位置，布置了7条物探剖面，分别位于附坝(P1)、坝体(P2)、库底坝基(P3)、库底中部(P4 、P5)、右坝(P6)、左坝(P7)，从坝体(P2)电阻率测深剖面图(见图1)可知， 3～18号点电阻率大于800 Ω·m，标高43 m以上的高阻异常基本反映了坝体的填土部分，由于电阻率较高，说明碾压不密实，坝体存在大量空隙，是污水库污水沿坝体空隙向下游渗漏主要原因之一。1～3号点标高在46～60 m范围为左坝出露基岩的反映。标高在40～10 m范围内出现明显电阻率小于300 Ω·m低阻异常，异常范围大，推测为基岩裂隙含水所致。激电测深从1号至24号点，顶部标高34 m至28 m出现大于10%的激电异常，说明坝基岩石局部矿化较强，由于激电异常与电阻率异常形态不一致，且电阻率异常出现范围明显大于激电异常出现范围，推测该电阻率异常应由基岩裂隙所致。是引起坝基渗漏的主要原因，18～22号点的从36 m标高一直延续到0 m标高也出现低阻异常，而该位置是右坝肩所在位置，而该区域无激电异常，推测是裂隙渗漏引起的低阻所致。瞬变电磁法推断解释与电测深一致，基本反映坝体地质情况。库底坝基(P3)探测剖面显示坝基存在低阻异常，异常顶部高程上移2～4 m,异常底部上移近10 m。

4 治理方案

根据示踪试验和物探探测结果(见图1和图2)得出：

(1) 拦污坝体和坝基渗漏严重，坝体渗漏段是4～7号点和16.5～18.5号点，坝基主要渗漏段是5～15号探测点和19～22号点；

(2) 左右坝尖也渗漏严重，左坝尖的主要渗漏段在13～17号点之间，右坝尖的主要渗漏段是7～11号点和20～27号点；

(3) 库底渗漏，渗漏点位置见渗漏点分布图；

(4) 小坝有2个主要的渗漏通道，位于3.5～7号点和10.5～13号点。

(5) 右坝基岩地表40 m以下，有大面积的低阻异常。

根据以上探测结果，要解决污水库渗漏造成的污染问题，必须对其坝体、坝基和左右坝进行治理，

图1 新桥矿业有限公司四房污水库渗漏P2综合剖面图

但大坝防渗不同于井下堵水、地下帷幕截流。井下堵水、地下帷幕截流的堵水率要求不高，堵水率能达到50%～60%就可以了，70%～80%已相当不错，但污水库防渗几乎要求100%。同时根据污水库水质酸性很强，坝面又有复合土工膜的特殊性，在选择治理方案时，遵循以下原则：

图2 新桥矿业有限公司四房污水库渗漏P3综合剖面

(1) 化学注浆，对于小于3 mm的细小裂隙及各孔注浆后期，采用化学注浆;

(2) 采用防酸材料；

(3) 防渗体具有耐久性；

(4) 在保证工程质量和工程使用功能的前提下尽量降低工程造价；

(5) 施工周期要短，在旱季施工完毕。

5 坝体土工膜防渗+坝基(肩)注浆综合治理方案

5.1 筑坝排水清淤

本方案在库底施工，为方便施工，并达到高标准防渗的要求，必须将靠近土工膜的深部污水抽干。由于排土场常年有污水流入污水库，所以，首先将目前污水泵左侧的临时小坝加高，用长轴泵将深部污水槽的污水抽到污水泵小池内，再清除淤泥。

5.2 坝体及左右坝坡的防渗

对坝体利用现有的复合土工膜防渗，本次不进行其他注浆处理，对左右坝坡，在现有左右坝坡的复合土工膜基础上左坝坡延长20 m，右坝坡延长25 m做防渗土工膜。考虑到坝体反渗问题。采用坝体、坝基共同注浆。

5.3 基岩防渗

基岩则采用防渗帷幕,为了即降低造价又能达到好的效果，基岩注浆可采用2种形式。

(1) 普通注浆。对物探异常地段和水点位置的初期注浆，采用粘土固化浆和粉煤灰浆进行防渗，对于非物探异常地段，可根据压水试验情况，采用粘土固化浆和粉煤灰浆。

(2) 化学注浆。对于细小裂隙和注浆后期必须采用化学注浆，才能达到防渗的目的。

5.4 坝基防渗帷幕线布置

根据物探探测的结果，并考虑到尽量节省工程量，防渗帷幕线布置在库底，采用折线型，从左坝坝底高阻的A点开始，经坝基B点和C点，到高阻右坝基底的D点，共分为3段。

5.5 帷幕注浆参数及工艺

各钻孔必须进入稳定隔水岩层1～2 m。孔距设计为2 m，物探异常区域采用双排孔，梅花形布孔，幕厚设计为3 m。施工按大坝基础灌浆相关规范进行，注浆孔施工分三序进行。采用分段下行自溜和压入式注浆，一般注浆段长5 m左右，压力控制在0.1～1.0 MPa之间。化学注浆压力大于等于3.0 MPa。钻孔压水试验、结束标准严格按规范进行，并设计了10%的检查孔进行效果检查。

6 结 论

(1) 通过示踪试验、五极纵轴激电测深基本查清了探测整个污水调节库渗漏的位置，物探显示坝体电阻率高，说明碾压不密实，整个坝体都存在渗漏。坝基发现明显的低阻异常，施工证实由基岩裂隙所致，渗漏。两坝尖位置也分别发现有低阻异常，施工也证实为基岩破碎所致，这些都是导致渗漏的原因。

(2) 采用坝体土工膜防渗+坝基(肩)帷幕注浆进行综合治理，3年的使用检验表明，治理效果非常好，污水库渗漏问题已彻底根除。

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2014-05-19)

向克西(1962-)，男，湖南衡东人，工程师，主要从事矿山防治水及岩土加固技术的研究，Email:578938616@qq.com。