1 前言

勐宋水库位于西双版纳傣族自治州景洪市大勐龙镇境内的勐宋村，水库所处的位置特殊，库盆右岸沿中缅边界线展布，分水岭以南为缅甸境内，以北为中国境内。水库为西双版纳州与多个邻国相连最近的水库之一。水库区地理座标为东经100°27′20″至100°38′18″，北纬21°27′01″至21°31′21″。水库工程区交通方便，已有公路通达坝址区，坝址距景洪城约96km。其中，坝址至勐宋办事处为乡村简易公路，长5.2km，约有3.5km较狭窄，已经扩建为工程管理及防洪道路。

枢纽建筑物：主要由大坝、输水隧洞、溢洪道等组成。其中输水隧洞、溢洪道均位于坝址的左岸。

坝址河谷地形开阔，地形条件有利于工程布置，利用弯曲河道，在左岸布置溢洪道和输水隧洞。最大坝高42.5m，坝顶长度230.00m。

勐宋水库是新建中型水利工程,总库容为1302万m3。概算总投资为9928.36万元，水库枢纽工程的规模为Ⅲ等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。设计施工工期为29个月，实际施工36个月。

2 工程地质概况

2.1区域（测区）地质概况

区域（测区）处于青藏、滇缅、印尼“歹”字型构造体系中段的三江断裂带南缘，属于澜沧江断裂带西侧范围，测区地壳运动强烈；区域出露的地层不完全，较复杂，地层主要出露元古界的大勐龙群、澜沧群、时代不明地层和新生界的下第三系、第四系地层，并有印支期、燕山期的岩浆侵入岩，区内变质作用普遍，澜沧群变质带分布范围最大。区域属相对较不稳定区。区内枝状河流及冲沟发育，河流及冲沟下切强烈，在陡坡及冲沟两侧局部地段发育有小坍滑体，但无大的泥石流堆积物，总的不良物理地质现象不发育。

2.2地震烈度及地震动参数

区域（测区）地质构造复杂，稳定性较差。根据1:400万《中国地震烈度区划图（1990）》，工程区地震基本烈度为Ⅷ度。根据国家技术监督局颁布的《中国地震动参数分布图》（GB18306-2001），工程区一般场地条件下，50年超概率10%，动峰值加速度为0.2g，水库工程区内地震基本烈度为Ⅷ度。

2.3坝址地质条件

（1）地形地貌

枢纽区主要为低中山河谷地貌，地势西高东低，分布高程1540～1605m。地形起伏变化大，南骑乐各河由西流向东，呈“S”型弯曲，坝址段为较狭窄“U”型河谷。坝址段的南骑乐各河在坝轴线上游约50m处与右岸支流（勿咀叨沟）相交，使枢纽区呈三角州地形。按地貌成因分为河谷堆积地貌和构造剥蚀地貌两类。

（2）物理地质现象

枢纽区不良物理地质现象发育，主要发育有8个碎屑土浅层滑坡体，无崩塌体及泥石流堆积。滑坡体主要分布在河流及冲沟两岸的冲刷、侧蚀强烈地段。

（3）地层岩性

枢纽区地层岩性单一，主要为燕山期花岗岩、时代不明地层,地表大面积被第四系残坡积层及冲洪积层覆盖，局部有滑坡堆积物。

（4）地质构造

枢纽区无区域断裂及小断层通过，节理、裂隙较发育。根据枢纽区的16个钻孔及探坑勘察，节理、裂隙发育程度因风化强度的不同差异大。

全风化花岗岩风化强，厚度大，多已风化呈砂土状，多数裂隙已不明显，部分地段裂隙较发育，多为陡倾角张开裂隙，倾角一般60～75°，裂隙面多被泥砂充填，局部被铁锰质侵染，少数可见石英脉充填，

3 天然建筑材料

3.1土料

可研阶段勘察田坝土料场一个，经本次补勘土料场主要为风化花岗岩，处于库内，开采后对库岸的稳定及库区淤积有影响较大，土料的质量差，对多个花岗岩地区的均质土坝运行结果分析，坝体运行后多存在渗漏问题，均为病害水库。如：勐宋光明小（1）型水库，思茅多依林（中型）水库、景谷三岔河小（2）型水库，临沧绿英塘小（1）型水库等。为确保该水库坝体的质量，特请有关专家到现场踏勘分析，同意补勘新的土料场，为此，初设阶段料场在可研阶段的基础上按详查精度进行勘察，共勘察土料场4个。其中主要土料场质量较好，初设采用该土料场作为填坝用首选开采土料场。

（1）料场位置：料场位于坝址下游的左岸，距坝址2.2～3.2km，料场区植被较好，以灌木为主，乔木较少，无成材林，为斜坡地貌，地表均被残坡积土层覆盖，地形起伏变化大，为四梁三沟地形，山梁呈阶梯状。

（2）料场成因、勘察及储量：料场主要为斜坡地形，发育3条“V”型小冲沟，大面积被残坡积壤土、砂质粘土覆盖，母岩为下第三系（E）地层，为灰、浅灰、黄褐夹清灰、灰绿色粉至中粒砂岩、泥质粉砂岩。该层厚度大于300m。与下伏花岗岩呈不整合接触。经用99个探坑及地表勘察，坑距为40～60m，坑深为4～5.5m，勘察总面积41.241万㎡，共取土样15组，勘察精度已满足规范详查的要求。

经勘察土层由上至下可分为四层。第一层为腐植质土，厚一般0.3～0.4m，局部达0.7m，为无用层，储量为7.91万m3；第二层为砂质粘土，粘土质砂及砂土，厚一般2.5～5.5m，局部达6.3m，为有用土层，储量为74万m3：第三层为全风化（E）地层，为粉至粗粒砂岩，泥质砂岩及泥岩，全风化，探坑中未能揭穿该层，推测厚3～6m，该层与第二层土料可同时开采，为有用层，储量为32.86万m3；第四层为强风化（E）地层，岩性与第三层相同，为粉至中粒砂岩、泥质粉砂岩，局部有出露，推测该层埋深一般在5～15m，有用层，储量大于50万m3。

施工时采用立面开采，该料场作为主料场和首采土料场。其中第四层，只能作为分区土坝的前后、坝体用料，施工阶段作了现场碾压试验。

(3)坝体心墙填筑土料评价：

干密度：设计干密度≥1.48g/cm3,碾压试验干密度共检测567组，干密度在1.46～1.69g/cm3之间，平均值为1.52g/cm3，说明勘察土料的干密度能满足设计的要求。

渗透系数：设计渗透系数≤1.0×10-5cm/s。填筑土料碾压后室外渗透试验，渗透系数在3.39×10-6～9.75×10-6cm/s之间；室内渗透试验，渗透系数在1.25×10-7～2.03×10-7cm/s之间,说明勘察土料的渗透系能满足坝体设计的要求。

含水量：设计最优含水量在25～30%之间。填筑土料碾压后检测坝土含水量567组，含水量在19.8～33.2%之间，平均为27.2%，说明勘察土料的最优含水量能满足坝体设计的要求。

压实度：设计坝体综合控制质量指标的压实度≥0.98。填筑土料碾压压实度检测246次，压实度在0.986～1.054之间，检测合格率为100％。说明土料较均匀，坝体碾压的压实度能满足设计要求。

3.2石料、碎石料及人工砂料

1）石料及碎石

（1）初设勘察的石料及碎石场

石料场位于勐宋坝东南方距坝址运距5.8km，已有简易公路相通，局部路面狭窄，需新修0.8km，扩建1.2km。为当地民用建筑材料的小型石料场，有用层平均厚17m，有用层储量为44.94万m3，无用层平均厚3.86m，无用层储量为9.16万m3，剥离系数为20%。母岩为灰白色长英岩，坚硬性脆，试验结果各项指标能满足石料、碎石料及砂料的技术要求。

（2）施工采用的石料及碎石质量评价

在施工过程中，由于该料场的母岩为长英岩，坚硬性脆，碎石加工难度大，再加碎石级配较差（片状碎石多），为此，工程需要的石料主要在料场中开采，大部分碎石及部分砂料为外购，为灰岩碎石，施工阶段试验结果各项指标能满足碎石料及砂料的技术要求。

2）天然砂砾料

天然砂砾料，主要在南骑乐各河及曼兵一带的南阿河沿岸开采，由于原勘察的大部分砂砾料已被新建大勐龙公路开采，为此储量不能满足要求；部分在坝前的南骑田坝河床沿线开采。大部分天然砂料含泥量较高，不能直接开采利用，应进行筛选。对不同级配的砂砾料作分块段选择开采。

施工采用的混凝土细骨料及坝体反滤料主要为外购，为灰岩加工的砂砾料，经施工阶段试验，质量能满足设计要求。

4 坝型选定及标准断面

由于坝址岩体风化强烈，全强风化界限很深，强风化底界线左岸60m～70m,右岸25m～50m，河床30m～40m。因此，坝址的地质条件，只适宜建土石坝(当地材料坝)。可研设计批复推荐当地材料均质分区坝，根据初设阶段的地勘工作及结果，同时也进行粘土心墙堆石坝的设计比较，仍然推荐均质分区土坝。

坝顶高程1578.50m ，坝顶宽度6.0m ,上游坝坡在高程1563.50m～1578.50m之间为1：2.75，高程1563.50m以下考虑与坝体临时度汛体相结合为1：3.00，下游坝坡在1558.00m～1578.50m之间为1：2.25，高程 1558.00m以下为1：2.75。

坝体上、下游各设马道一道，高程为1563.50m及1558.00m，马道宽为3.0m。坝体内设有竖向排水体，高程为1576.00m与下游基面的水平褥垫排水层(高程为1536.00m），坝脚为干砌块石倒滤体,顶高程为1545.00m,顶宽5m,坡比1：1.5。上游坝面采用0.15m厚干砌砼块护坡，从坝顶护至死水位。下游坝面采用草皮护坡。

5 竖向排水体和水平褥垫排水过渡层处理

根据地质勘探提供大坝首选土料场，其土料主要为粘土及粉土夹砂土。其d≤0.005mm粒径的含量为22%，大于10%。塑性指数为21.61，大于7。该土由于粘性土颗粒间存在粘着力，发生渗透变形较为困难。因此，对过滤料的要求不高。其过滤料的粒径满足以下要求：

D。≤1da/K (da是坝土的计算粒径, K是安全系数1.5)

D。=0.63nd20，da=「((0.214/(1+J)) ，J=taα

第一滤层的等效粒径按下式确定：

D20≤1da/1.26n=0.33mm

(da=0.4mm,n=0.80)

经理论计算结合工程实际, 第一滤层粒径取0.30～2.00mm, 第二滤层粒径取2.00～10.00mm,各层的不均匀系数≤35。

根据规范要求，竖式排水体顶部应设至坝顶附近，综合考虑浸润线情况，高程设计为1576.00m，出于安全考虑，高于该处理论浸润线1.0m。其在坝体横断面上位于一般心墙坝下游反滤层处，顶部轴距4.18m。第一滤层厚度为0.3m，第二滤层厚度为0.3m，中间为厚0.6m的碎石层，总厚度为厚1.8m,边坡为1：0.3。竖式排水体底部在两岸坡位置以实际开挖线为准进行收缩，水平排水体底高程定为1536.00m，与实际清基线连接至倒滤体。

6 竖向排水体在施工过程中对反滤料级配的调整

初步设计时反滤料为细反滤（厚度600mm、D=0.30～2.0mm）、粗反滤（厚度60mm、D=2.0～10.0mm）、细碎石层（厚度60mm、D=10～20mm）、粗碎石层（厚度60mm、D=20～40mm）四层，根据施工单位提交的反滤料级配调整试验报告，我院分析了所提交的实验报告结果，实验报告显示将细碎石层、粗碎石层两层合并为一层并严格控制粒径、级配可满足设计要求，故我方同意反滤料Ⅲ反（细碎石层），粒径10mm～20mm，Ⅳ反（粗碎石层），粒径20mm～40mm以混合料替代使用。同时要求严格控制混合料的质量，使之能达到反滤目的。该项优化设计在保证满足设计要求的基础上简化了施工，使施工进度能进一步加快。

7 竖向排水体在该水库大坝中的效果及作用

经对勐宋水库土料场所有实验指标进行分析后认为，坝体心墙填筑土料主要为第二层砂质粘土，粘土质砂、砂土及部分第三层全风化粉至中粒砂岩、泥质粉砂岩。碾压后室外渗透试验39次，渗透系数在3.39×10-6～9.75×10-6cm/s之间；室内渗透试验18次，渗透系数在1.25×10-7～2.03×10-7cm/s之间。

竖式排水体主要针对下游分区土料的渗透系数偏小，为最大限度降低坝体浸润线，使得下游坝坡在进行稳定分析计算时，在规范允许最小安全系数时，坝坡相对较陡，以减少坝体填筑工程量，降低工程造价，同时也对大坝的安全运行创造有利条件。下游分区土料主要为第四层（E），为强风化粉至中粒砂岩、泥质粉砂岩夹第三层全风化粉至中粒砂岩、泥质粉砂岩。 碾压后室外渗透试验22次，渗透系数在1.24×10-5～8.3×10-5cm/s之间,平均值3.16×10-5cm/s,室外检测合格率均为100％。说明勘察土料场风化料的质量较好，渗透系能满足防渗设计的要求。但跟实际已建的风化料坝壳坝的渗透系数（一般为10-3cm/s）相差在两个数量级。经计算其浸润线明显偏高，这与已建的均质土坝的浸润线偏高是相吻合的。为解决该问题，在设计过程中对在心墙风化料坝壳坝的下游即心墙与坝壳料过渡层位置，设置了一个竖式排水体，并与水平排水褥垫相结合。从而，使得施工过程中由于下雨产生在各施工面的渗水较快排泄，加快了坝体土的固结。同时，使得正常运行工况下进入坝体的孔隙水，在通过竖式排水体时得以有效降低。根据理论计算结果，设置竖式排水体后，其浸润线能有效降低3-5米。

大坝埋设了两排浸润线观测管，每排4孔。测压管为镀锌钢管制成，观测仪器采用电测水位器或测深钟。测压管水位观测的测次，是根据上游水位变化情况确定。工程初蓄水期间，每天观测一次。投入正常运用后，当上游水位在正常高水位以下时，观测次数可适当减少，但不应少于每10天一次。当上游水位上升较快或超过正常高水位时，应随上游水位的上升而适当增加测次。当地震后或发现渗透情况不正常时,应增加测次。每次观测应固定观测路线，按同一顺序进行。

测压管管口高程，在工程完工初期，至少每月进行一次水准测量。在坝体垂直位移趋于稳定后，可逐渐减少，但每年至少进行一次。

经水库管理所调查，该水库竣工时，由昆明龙慧科技有限公司实施了一套完善的水情自动测报系统，前三年运行正常，各项所需资料均能按规范要求进行收集，水库大坝浸润线观测结果与原设计基本吻合。说明该工程在均质土坝中设置竖式排水体的方案在省水利咨询中心的技术指导下，通过业主、设计、监理、施工单位的共同努力，使之成为降低均质（分区)土坝浸润线较高的成功范例，这也是理论与实际相结合的典范。

后期由于管理资金不到位，整个水情自动测报系统处于瘫痪状态。水利工程重建设轻管理的状况还有待提高。