关于大漏水段问题的初步探讨

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　　摘  要：大漏水段问题具有很现实的工程实践意义，十有八九的工程都会遇到，处理难度大，效果不理想。文章结合一定的工程实际，就大漏水段的基本特点、类型、产生的条件、存在的环境，以及针对其处理的一些体会等进行深入的探讨。
　　关键词：特点;类型;条件;环境;探讨;大漏水段
　　中图分类号：TV698 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）08-0068-03
　　Abstract： The problem of large leakage section has a very practical engineering significance， nine out of ten projects will be encountered， it is difficult to deal with， and the effect is not ideal. Combined with certain engineering practice， this paper probes into the basic characteristics， types， conditions， existing environment and some experiences of the treatment of the large leakage section.
　　Keywords： characteristics; types; conditions; environment; discussion; large leakage section
　　1 概述
　　水库不能正常运行，十有八九是因为漏水问题。而大漏水段问题更是普遍存在。在处理方面更是具有很大难度，往往针对一些防渗灌浆处理工程，面对其存在的集中漏水问题束手无策。因为，消耗了大量的人力物力，它就是无动于终，效果不理想或没有效果。究其原因，就是没有搞清其产生的根源和存在的状态，没有采取针对性的措施;在针对大漏水段的处理方法上也缺乏总结研究;更缺乏主动性的工程实践分析总结，通常都是被动的应对。为此，很有必要就这样一个很现实的工程实践意义的大漏水段问题，结合多年的工程实践经验进行总结分析。以期对大漏水段问题有一个整体上的、较全面的疏理，提高理性关注，强化主动实践。意在激发业内人士的积极性和主动性，唤醒更多的人来重视和研究此问题。
　　2 大漏水段的工程特性概述
　　大漏水段即大漏水块段或者是某一大漏水部位，它是依据工程地质和水文地质的范畴来界定的。亦即建筑物某一部位或基础某一地质块段，其透水性和漏水量都达到或超过了一定的程度，并且严重影响了工程的安全和效益的正常发挥。
　　一个大漏水段一般为一个独立的漏水单元。它具有漏水通道大而集中，漏水量大，水力作用强等特点。一般在正常蓄水位情况下，其集中渗漏量≥10.0L/s，每年流失水量在30万m3以上;透水率大于100.0Lu;渗透系数大于1.0*10-2cm/s。在透水性方面表现为强透水或极强透水。回顾以往的工程实际情况，将部分工程具有代表性的大漏水段列表如表1。
　　3 大漏水段的类型及其特点
　　根据所接触工程实际及大漏水段的发育情况，暂将大漏水段归纳为三种类型：一是集中股状型;二是分散层（片）状型;三是隧洞型。
　　3.1 集中股状型大漏水段
　　集中股状型大漏水段是指一方面透水地层内漏水通道呈集中股状;另一方面是漏水逸出状态呈集中股状。有时由于地形地层岩性的影响，出流点水流受阻，致使出流呈分散状。这种情况是透水层发育不均匀，在一个漏水块段（单元）内，以一个大的集中股状漏水通道为主，其余为一些细小的次要通道。主通道延伸长，往往为一条地下暗河。主通道是库水流失的主要途径。次要通道一般与主通道连通，并通过主通道发生作用。主通道与次要通道的关系就象地表水系的主要河流与支流的关系一样。集中股状型大漏水段多出现在断层破碎带及岩溶发育地区。
　　3.2 分散层（片）状型大漏水段
　　分散层（片）状型大漏水段是透水地层呈层状，发育较均匀。渗透水流在透水地层内分散呈层状，均匀分布。出流分散呈层（片）状或条带状，有时分散的水流也会汇聚在一起，于逸出点呈集中股状出流。这种情况，透水地层呈一个层面或一个均匀的漏水块段，通道无主次之分。地层多具大孔隙架空结构;或密集的裂隙将地层切割成散體（粒）
　　状。该大漏水段多出现在以下情况：（1）河床砂砾石层。（2）强风化的非可溶岩地层，比如强风化的玄武岩和砂页岩地层。（3）断层破碎带。（4）新老地层接合带。（5）施工质量差，结构松散，具大孔隙架空结构的均质土坝。
　　3.3 隧洞型大漏水段
　　输水隧洞的洞身漏水问题，归结为一种类型即隧洞型大漏水段。所有输水隧洞的漏水问题都有两个共同点，即一是施工质量差;二是漏水通道在洞身部位。衬砌体与围岩之间存在大空隙，连通性好，整个洞身或某一段为一个透水体。漏水从洞壁上逸出洞内，呈许多股状出流和片状浸漏。
　　4 大漏水段产生的条件和存在的环境
　　水库的大漏水段一般存在于库区、库岸山体、坝址区地层及输水隧洞洞身。大坝本身不应该出现大漏水问题，可现实中见的也比较多。
　　大漏水段的形成主要受地形地貌、地层岩性、地质构造等地质条件的制约。另外，水工建筑物，比如大坝、输水隧洞的漏水又是由施工质量决定的。同时，各种地质条件所构成的地质环境，又显示了大漏水段的存在与否。归纳起来，大漏水段多在以下几种环境条件下存在。
　　4.1 岩溶发育地层
　　岩溶主要指溶洞、漏斗、溶隙、暗河等。而暗河则是把溶洞、漏斗、溶隙串联在一起，从而形成一个完整的透水体系或网络。暗河作为漏水的主要通道，其在地面通常沿暗河形成串珠状漏斗（落洞）或串珠状泉点。这是最明显的标志，并且一定会出现这样的标志。暗河和贯穿坝基和库岸的大溶隙的存在，是形成大漏水段的必要条件。从地层岩性来看，必须是石灰岩、白云岩地层或是石灰岩、白云岩与砂页岩混合地层。才会发育岩溶，也才会形成和出现岩溶发育地层的大漏水段。这些地层发育的大漏水段通常是集中股状型的。 　　4.2 断层破碎带
　　断层破碎带多存在于库区地层、库岸山体和坝址区地层。往往沟谷、河流都是顺断层破碎带发育的，因为断层破碎带是地下水、地表水汇集的最好场所，最容易产生风化、剥蚀及被水流冲涮。因此，容易形成大的漏水通道。断层破碎带有两种情况，一是透水的;二是阻水的即泥化断层。二者形成大漏水段的机理和部位不同。
　　（1）透水断层
　　由于断层破碎带本身透水性强，水力作用亦强。在水力作用下，破碎的岩层被强烈地浸蚀淘空，逐步形成大的漏水通道。一般在石灰岩地区容易形成集中股状型大漏水通道。在地面上反映为串珠状漏斗或泉点，但有的地方由于风化剥蚀强烈，地面表象被掩盖，所以看不出明显迹象。比如，偏桥水库副坝老溢洪道处断层破碎带就属于这种情况。
　　从理论上讲，透水的断层破碎带，若是岩层风化均匀，水力作用亦均匀。便会形成分散层状型漏水，即断层带为一个均匀的透水体。一般玄武岩和砂页岩地层发育的断层破碎带多属于这种情况。
　　（2）阻水断层
　　由于断层破碎带泥化现象的存在，其本身形成一个相对不透水体。当地下地表水运行到断层带时受阻，使水交替作用加强，而强化了水力对断层带附近岩层的浸蚀作用，便顺断层带边缘形成大的漏水通道。其通道不是由断层破碎带本身产生，而是在其作用下，促使其边缘地层产生的。大漏水段发育往往是集中股状型的。
　　4.3 地层接触带
　　包括可溶岩与非可溶岩、强风化岩层与弱风化岩层及新老地层接触带。
　　（1）可溶岩与非可溶岩接触带
　　这时可溶岩为透水地层，非可溶岩为相对不透水地层。地下水在可溶岩层中运行到非可溶岩层时，水流受阻，改变了运行方向，水力作用加强。便在交界处产生大的漏水通道，且通常为集中股状型。
　　（2）强风化岩层与弱风化岩接触带
　　强风化岩层往往就是强透水体，弱风化岩层则为相对不透水体。水流从强风化岩层向下渗漏，到弱风化岩层时便大大地受到阻碍，水力作用加强，接合部位便会形成大的漏水通道。这时接合部位的透水性比强风化岩层本身的透水性还强的多。通常的表现是：水流沿接合部位呈层状渗出，形成分散层状漏水。多发生在两坝肩地层，比如，梨树坪水库坝址为二迭系峨眉山玄武岩（P2β），左坝肩玄武岩风化强烈。在下游河岸的岩层接合部位形成一条状漏水带。漏水将接合部位淘空，山体失去平衡，致使左岸山体经常滑坡。又如，迤黑水库坝址为三迭系下统飞仙关（T1f）砂页岩。左岸山体薄，下游切割深，致使上部岩层风化强烈。水流从接合部位下渗，下游峭壁上形成一漏水带，从10多米高处落下形成一道瀑布。
　　（3）新老地层接触带
　　第四纪地层，如砂砾石地层、残坡积层与下伏老地层接触带;坝体与下伏第四纪地层或老地层接触带;及新坝体与老坝体的接触带。以上接触带都有可能存在大漏水段的问题。
　　4.4 切割深延伸长，发育强烈的节理裂隙带
　　类似于断层破碎带，只是规模小而已。通常会形成大的集中股状漏水通道，但地表还未能形成串珠状漏斗或泉点等明显标志。这是区别于断层破碎带的地方。比如，偏桥水库坝址地层为下石炭统岩关（C1y）组灰岩。一组高角度节理发育，产状160∠80，切割深，延伸长。节理风化后，形成大的漏水通道。右坝肩下游集中漏水点就是由该组节理发育的通道产生的。玄武岩地区，由于其柱状节理发育，类似的情况比较多见。并且已成了玄武岩地区最难处理的漏水问题。
　　4.5 隧洞洞身
　　水工输水隧洞常常由于衬砌体施工质量差及超挖部分回填不密实，或者后续回填灌浆和固结灌浆没实施或不认真。致使沿衬砌体与围岩之间形成大的漏水通道，库水沿通道下渗过程中，从衬砌体薄弱地段漏入洞内，一般呈集中股状。涵洞则是往往由于拱涵质量差或者是年久老化，造成洞身断裂的现象较普遍，以致产生严重的漏水现象。同时会造成坝坡下陷，严重威胁坝体安全。
　　4.6 砂砾石地层
　　在河床上建坝，往往会遇倒很厚的第四纪冲积层。其透水性好，渗流速度快，一般不低于100m/d，最高者可达670m/d。砂砾石地层具有大孔隙架空结构，地层结构均匀，透水性亦均匀。通常为分散层状型渗漏，出流多为层状，亦有呈集中股状出流的。比如，土木水库坝址河槽第四纪砂砾石地层厚达6.0m，坝脚集中股状出流高达22.5L/s。
　　4.7 具大孔隙架空结构的坝体
　　从工程实际情况来看，其主要原因是在玄武岩地区建土坝，由于坝料缺乏，便大量使用强风化料。在筑坝过程中又使大量的砾石或强风化岩块堆积在一起，便形成了大孔隙架空结构。比如，迤黑水库大坝和土木水库大坝就具有典型的大孔隙架空结构。有时，在非玄武岩地区所建土坝亦会出现大孔隙架空结构，但比较少见。比如，青峰水库大坝就属于这种情况，它是建在砂页岩地区。无论如何，出现大孔隙架空结构的坝体，都是工程质量方面存在严重问题。其特点是坝体结构松散，强透水。其表现形式是外坝坡大面积浸漏或呈层状浸漏。
　　4.8 导流管道未作必要处理
　　工程施工结束后，导流管道未作有效的封堵处理，甚至于根本就未作处理。便留下了隐患，导致该部位出现大漏水问题。
　　综上所述，大漏水段多在以下环境存在：即岩溶发育地层、可溶岩与非可溶岩接触带、强风化岩层与弱风化岩层接触带、输水隧洞、节理裂隙强烈发育地层、砂砾石地层、具大孔隙架空结构的坝体和导流管道位置等。反之，水利工程若遇到以上工程或地质现象，便要考虑是否有大漏水问题的存在。纵观大漏水段存在的環境和条件，主要有两个方面：一是地质方面的问题;二是工程质量方面的问题。前者是客观存在，无法避免;后者是人为形成的，应当避免。
　　5 大漏水段问题灌浆处理的一些体会
　　在大漏水段的灌浆处理过程中，通常会遇到两方面的问题：一是经费上超预算;二是效果上难于显效。究其原因，主要是没能做到具体问题具体分析处理，以不变应万变，面对截然不同的问题，总是采用同样的方法、手段和措施来处理。自然不会获得理想的效果。造成这种局面的原因主要有：（1）受相关规范的限制，工程人员不敢越雷池半步，因循守旧。（2）工程人员没有开拓精神，不思进取。（3）缺乏必要的激励机制和鼓励措施。（4）相关人员怕冒风险。 　　通过大量的工程实践发现：在处理大漏水段问题棘手时，有关部门总会要求既要节约投资又要保证质量。所以，会被迫千方百计地想一些办法来应对。并且总结出了一定的经验，主要是遇到大漏水段必须具体问题具体分析，打破常规，往往要采取非常规的办法才能凑效。总之，只要能节约投资并达到预期效果，就要大胆地实践。具体有以下几方面经验：
　　（1）在灌浆压力使用上采用逐级升压法。传统的不分孔序，一律采用相同压力的做法，事实证明具有严重缺陷。无论是大漏水问题还是一般的渗漏问题，都有其不妥之处。因此，针对大漏水段的处理，改变了常规的压力选择方法。为了节约材料、降低成本，前面的孔用小压力甚至是自流，可以缩小浆液扩散半径;为了形成连续的帷幕，同时提高帷幕强度，后面的孔采用更大的压力。应结合工程实际，随着孔序的增加而逐级升高灌浆压力。
　　（2）在用料和变浆方面采用反常规的“先粗后细、先浓后稀”的方法。传统的做法是用稀浆开路，然后逐级变浓。对于大漏水段可没有这个必要。它适合于先用粗料在通道里形成骨架，再用细料去充填，最后用纯浆液去加强。符合大孔隙用大颗粒去充填，小孔隙用小颗粒去充填这样一个思路。实践证明，该方法的采用，不仅可以大大降低材料消耗量，而且更有利于尽快获得预期的灌浆效果。在偏桥水库副坝基础的大漏水处理中，使用该方法，同时结合逐级升压的方法，获得了理想的效果。
　　（3）对集中大漏水段采用“倒灌”的办法。对于达到一定规模的集中大漏水通道，传统的上堵下排的处理方法，基本难于奏效。若能结合工程实际，在工程地质及工程结构允许的情况下，采用倒灌的办法，即从漏水出逸点进行逆向灌浆。然后在上游进行适当的加强灌浆，通常能取得很好的效果。并且，通过实践证明能节省大量的人力物力。在小募舍水库低涵和黄草坪水库低涵的集中大漏水通道的处理中，采用该方法，获得了很理想的效果。
　　（4）对于松散而具有大孔隙架空结构的土坝渗漏处理，采用先充填后劈裂，二者结合的办法。通过迤黑水库坝体和土木水库坝体渗漏处理的应用，证明很有效。而对于河床砂砾石层的渗漏处理则不宜用此方法。
　　不同的渗漏处理，要有针对性的，采用切合实际、切实可行的办法，才能获得预期的效果。这是在工程实践中得到的最大收获。以上方法将在工程实践中进行更进一步的实践检验、总结完善。
　　6 结束语
　　之所以要对大漏水段问题进行分析研究，是因为其与一般的漏水问题相比，它具有自身显著的特点。就要有不同的处理措施和手段。之所以要对大漏水段存在的环境和产生的条件进行分析，以及对其进行分类，是因为不同的环境产生不同的大漏水段问题，不同类型的大漏水段问题要用不同的方法来处理。更现实的意义在于，若能事先弄清大漏水段产生的条件及存在的环境，就能结合工程实际有针对性的采取前期防范处理措施，免得等工程建成运行后才发现问题，再来进行处理。来自于实践，服务于实践，相信本文所及在今后的具体工程實践中，会起到一定的积极作用。
　　参考文献：
　　[1]SL 62-94.水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].
　　[2]SL 31-2003.水利水电工程钻孔压水试验规程[S]
　　[3]ISBN 7112011292.工程地质手册[M].中国建筑工业出版社，1992.
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