【摘  要】　黄壁庄水库副坝坐落在散粒体地基上，渗漏地层存在埋藏深、厚度大、渗漏强的特征。防渗墙施工中发生了7次坝体坍塌，针对坍塌进行了
各种勘探及试验，对塌坑原因进行了分析,为设计处理方案积累了宝贵的经验。
【关键词】　散粒体地基；防渗墙施工；地质结构；塌坑；黄壁庄水库
中图分类号：TV543（222）            文献标识码：B               文章编号：1000-0860（2005）04-0077-02
                  Analyses on construction of concrete impervious wall for homogeneous earth dam 
                                        on granular soil foundation
                            QIN Huan, CUI Hong-jing, YU Guo-qing, TIAN Fu-kai,GUO Jian-li
        (Hebei Reseaech Institute of Investigation and Design of Water Conservancy and Hydropower, Tianjin  300250, China)  
Abstract: The secondary dam of Huangbizhuang Reservoir locates on a granular soil foundation, for which the stratum has the features
of deep seepage depth， thick seepage layer and great infiltration. The dam body has collapsed for 7 times during the construction of
the impervious  wall;  for which various  explorations  and  experiments have been made on the collapse  pits with the analysis on the
reasons concerned.  On the basis of this,  some valuable experiences are obtained for making the treatment plan.  
Key words: granular soil foundation;construction of impervious wall; geological structure; collapse pits; Huangbizhuang Reservoir
    黄壁庄水库副坝散粒体地基渗漏地层存在埋藏深、厚度大、渗漏强的特征。强渗漏地层不仅使水库年平均损失水量7200万m3，更为严重的是造成副坝
铺盖、坝顶严重裂缝和坝基渗透破坏，给下游带来严重威胁。加固处理采取了组合垂直防渗方案，混凝土防渗墙施工过程中，共发生大的坝体坍塌7次。
塌坑发生后，均采取了多种手段，查明坍塌及扰动范围，分析坍塌原因， 以便提出合理、有效的堵漏措施，为设计处理方案提供依据。
1  副坝散粒体地基地质特点
    （1）地基地质结构由上至下为壤土、砂壤土层、中粗砂层、砾卵石层、含碎石粘土层、基岩。 地基土中具有高压缩性、低强度的软塑状态的土分布
普遍，且无规律性；砂层局部疏松并夹有粉细砂，存在易失稳的地层；卵石层平均粒径较大， 卵石含量达70％～80％， 集中渗漏严重。卵石层局部段直
接与上部砂层接触，层间系数达80～100，为不良接触，砂层有向卵石层填充的可能，造成地基松动； 基岩中受多次构造影响，其构造及岩溶发育状态复
杂。
    （2）地基渗漏地层存在埋藏深、厚度大、渗漏强的特征。 从坝顶算起， 其渗漏深度一般为50～60m最深达70m；渗漏地层厚度一般为30～40m，最厚
达50m； 集中渗漏通道的渗透系数最大可达450m/d。不仅覆盖层强渗漏层厚度大，基岩中也存在溶蚀发育的渗漏通道。渗漏量之大、渗漏范围之广、影响
因素之多是罕见的。
2  塌坑概况
    在1999年10月至2002年11月期间，副坝防渗墙施工中先后共发生过7次塌坑， 除#5塌坑位于Ⅲ标段桩号2+848～2+861外，其余塌坑均发生在Ⅳ标段桩
号4+026.7～4+360之间、长度约330m的范围内。几次塌坑的主要特点如表1所列。
                                                      表1  副坝历次塌坑情况统计

坍塌形式相同：砂层流失、土层塌落、卵石层稳定性能较好；不同的是塌落深度、影响范围逐渐增大，并且由于后期的塌坑是在前几次坍塌的位置，受扰
动深度增大，基岩面附近的碎石粘土层受到破坏，形成了软土带；局部砂层由原来的中密、稍密变为松散；土层局部呈流塑状，自稳性差；卵石层层位稳
定，但渗透性较强，在长期高水头作用下会加剧渗漏。 3 #2塌坑坍塌原因初步分析 经多次现场查勘、资料分析、研究论证后提出了坍塌原因分析意见。
截至Ⅳ76＋1槽#6塌坑，随着工程的进展,对塌坑原因的认识也趋于统一。
    （1）存在浆液和细颗粒流失的通道不良工程地质问题较多，其中卵石层、 卵石层与含碎石粘土层接触带、含碎石粘土层与基岩接触带以及裂隙和岩
溶发育的基岩部位为严重漏浆层位。该段基岩以大理岩为主， 大理岩和千枚岩互层为辅， 在塌坑段进入岩层的56个钻孔中，发现溶洞的孔数为总孔数的
28.57%，钻孔岩溶发育率4.6%，最大洞径6.5m。勘察资料亦表明，溶洞或溶蚀裂隙分布高程不等，基岩面附近溶沟、溶槽发育，局部连通性较好。水库正
常运行情况下该渗漏通道未造成其上部卵石层流失，而防渗墙施工中，槽孔贯通了上部砂层和下部渗漏通道。造成了严重漏浆，浆液压力又加大了渗漏流
速，使得泥浆携带砂粒呈流塑状流失。坝体坍塌均是在反复漏浆后产生的，可见，坍塌是短时间发生的，而流失是个较长时间的过程。流失物一部分充填
于溶沟、溶槽及裂隙带中，或更深更远的溶蚀带中；一部分流失塌落孔中，随施工抽至孔外。
    （2）存在易失稳的地层。塌坑段的砂层层厚在20m左右，多呈稍密～中密状态，局部呈疏松状态，在发生严重漏浆时，极易随泥浆和渗流由渗漏通道
流失，造成地层脱空失稳发生坍塌；坝体土和坝基土质量不均，局部软弱，长时间浆液析水浸泡会发生抗剪强度降低、性能恶化、孔壁失稳等情况。勘探
表明，卵石层在塌坑后层位基本上没有变化，流失的土层主要是卵石层上覆的砂层和土层。
    （3）施工工艺与地质条件不相适应。由于副坝地质条件的复杂性，同样的施工工艺在塌坑段就不成功；在施工前期是可行的,在施工后期就不可行。
其原因：①采用冲击钻造孔成槽的施工工艺，持续强烈的震动，使地层遭到破坏，易引发槽孔壁坍塌。②造槽施工采用膨润土泥浆护壁，泥浆顶面与地下
水面高差20多m以上，且泥浆密度大于水，故形成了较大的压力差，至强渗漏地层，护壁泥浆在高压作用下大量流失,将槽内坍塌物及失稳层细颗粒带走。
其次，对塌坑机理的认识，对塌坑产生的原因理解不同，客观上还是没有避免塌坑的再次发生。
    （4）防渗墙合拢段水流流态恶化。副坝地基存在有强渗漏层，后几次的塌坑段实际成为防渗墙的合拢口，过水断面缩窄， 地下水流速加大，成槽的
难度和发现漏浆后的堵漏难度亦都加大，这可能是后几次塌坑规模较前加大的原因。
    （5）分析资料后认为：造成副坝塌坑的原因是多方面的，往往是多因素共同作用的结果。其中，严重漏浆是几次严重坍塌的主要原因。＃6及＃7塌
坑坍塌原因更复杂，本段受到多次施工扰动、坍塌影响及施工处理，而且处于防渗墙工程合拢部位，会使工程地质条件更加复杂，复杂的水文地质条件也
会加剧坝体及地基中薄弱带的恶化。随着混凝土防渗墙的施工完成，该部位不良的工程地质、水文地质条件将得到改善。在防渗墙与两侧土体接触紧密条
件下，通过对浅层岩溶渗漏通道的封堵，消除了渗漏和流失的通道，因而亦不具备坝体产生坍塌的地质条件。