基于西山水庫(kù)施工過(guò)程地質(zhì)工作中幾個(gè)問(wèn)題的評(píng)述

尚哲民，高永靈，曲麗萍

(1.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080;2.伊春市西山水業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，黑龍江伊春153000)

1 問(wèn)題提出

黑龍江省伊春市西山水庫(kù)壩址位于伊春市翠巒區(qū)西北1.5 km處，是一座以防洪、供水為主，兼顧發(fā)電、灌溉的大(2)型水利樞紐工程。水庫(kù)總庫(kù)容1.45億m3。樞紐工程主要由攔河壩、右岸式溢洪道、引水隧洞、電站廠房等組成。

攔河壩為黏土心墻堆石壩，大壩總長(zhǎng)961.35 m，自堆石壩防滲體底面起算，最大壩高33.01 m，壩頂寬度8 m。

工程開(kāi)工時(shí)間為2006年10月10日，預(yù)計(jì)2010年竣工。

工程地質(zhì)勘察工作中，只靠數(shù)個(gè)鉆孔(探坑)所獲取的信息來(lái)評(píng)價(jià)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，猶如盲人摸象，其結(jié)論往往很片面，有些問(wèn)題要在施工地質(zhì)工作中才能發(fā)現(xiàn)。就西山水庫(kù)施工地質(zhì)工作中遇到的幾個(gè)問(wèn)題，評(píng)述如下:

2 溢洪道進(jìn)口段右邊坡問(wèn)題

2.1 初步設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察的結(jié)論

溢洪道位于河床右岸山體邊緣，巖石直接裸露，山體為華力西期晚期侵入巖(γδ43－2b)——花崗閃長(zhǎng)巖。巖體可劃分為強(qiáng)、弱、微風(fēng)化。

強(qiáng)風(fēng)化巖體鉆探取芯呈砂土狀，造巖礦物已蝕變，厚度為0.40～2.40 m。弱風(fēng)化巖體鉆探取芯呈碎塊狀和短柱狀，厚度為0.50～3.20 m。

微風(fēng)化巖體鉆探取芯多為柱狀，巖芯獲得率RQD=30%～80%(常見(jiàn)值)據(jù)《水利水電工程地質(zhì)手冊(cè)》p483，巖體質(zhì)量屬于差～較好級(jí)別。

據(jù)此資料，溢洪道進(jìn)口段右邊坡微風(fēng)化區(qū)段內(nèi)的設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊坡比為1∶0.05。

2.2 竣工地質(zhì)條件

溢洪道進(jìn)口段建基面設(shè)計(jì)開(kāi)挖高程為271.30 m。則邊坡在微風(fēng)化區(qū)段高度一般為17.80 m左右。

邊坡開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)，節(jié)理主要有3組，按其發(fā)育程度排序，發(fā)育者先述。

第1組節(jié)理，產(chǎn)狀312°∠73°，節(jié)理間距呈10～13 cm平行發(fā)育，構(gòu)成層狀結(jié)構(gòu)。節(jié)理傾向河床，走向與溢洪道軸線(xiàn)夾角 42°。

第2組節(jié)理，產(chǎn)狀139°∠62°，節(jié)理走向大致平行于前述節(jié)理，節(jié)理間距呈10～15 cm平行發(fā)育，也呈層狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理傾向反坡。

第3組節(jié)理，產(chǎn)狀243°∠65°，節(jié)理傾向上游，節(jié)理節(jié)理間距一般10～30 cm，斷續(xù)發(fā)育。

上述節(jié)理寬度2～5 mm，由次生礦膜充填，個(gè)別礦膜以泥化。

施工單位在用破碎錘整理坡腳時(shí)發(fā)現(xiàn)，坡上部微風(fēng)化巖體沿節(jié)理面向下滑落，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的邊坡比。無(wú)奈，只能在受節(jié)理面控制下成坡。微風(fēng)化段巖體竣工邊坡比1∶03～1∶0.4(對(duì)應(yīng)坡度73°～68°)

上述說(shuō)明，由于節(jié)理產(chǎn)狀為高傾角，造成由鉆孔內(nèi)取出的巖心柱較長(zhǎng)、巖芯獲得率較高、巖體質(zhì)量較好的假象。在對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的了解不全面的情況下，僅憑鉆孔之見(jiàn)，設(shè)計(jì)邊坡比與竣工邊坡比是有一定差距的。

3 攔河壩土基中的問(wèn)題

3.1 初步設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察的結(jié)論

攔河壩兩岸為低山。低山及河谷底部基巖均為華力西期晚期侵入巖(γδ43－2b)——花崗閃長(zhǎng)巖。

河床靠近右岸。河左側(cè)依次為漫灘、階地及臺(tái)地。

臺(tái)地區(qū):樁號(hào)為0+000～0+460。由第四系中更新統(tǒng)沖～洪積層(al+plQ2)構(gòu)成。上部為低液限黏土，連續(xù)分布，厚度4.60～16.60 m。下部為卵石混合土，連續(xù)分布，厚度3.00～11.00 m。

階地區(qū):樁號(hào)為0+460～0+820。由第四系上更新統(tǒng)沖、洪積層(al+plQ3)構(gòu)成。上部為低液限黏土，厚度2.00～5.70 m，中部為級(jí)配不良中砂，連續(xù)分布，厚度 1.10～1.90 m。下部為卵石混合土，厚度5.40～9.00 m，無(wú)軟弱夾層。

漫灘區(qū):樁號(hào)為0+820～0+854。由第四系全新統(tǒng)沖、洪積層(al+plQ4)構(gòu)成。上部為低液限黏土，連續(xù)分布，厚度0.50～2.00 m。下部為卵石混合土，厚度＞3.50 m，中間無(wú)軟弱夾層。

第四系物理力學(xué)指標(biāo)可以滿(mǎn)足土石壩對(duì)壩基要求。

3.2 與地質(zhì)有關(guān)的設(shè)計(jì)指標(biāo)

清基:壩體樁號(hào)0+000－0+398.15段清基厚度0.70 m，樁號(hào)0+398.15－0+961.35段清基厚度1.0 m。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況，對(duì)于清基后仍存在有機(jī)質(zhì)土、粉土、細(xì)砂、淤泥等軟弱基礎(chǔ)壩段，為避免承載力過(guò)低，需進(jìn)一步清除。

混凝土防滲墻:自 0+398.15至 0+945.5，長(zhǎng)度為547.35 m，采用黏土心墻下接塑性混凝土防滲墻，并與壩基天然水平鋪蓋防滲重疊?；炷练罎B墻底部伸入弱風(fēng)化基巖內(nèi)1 m。

3.3 竣工地質(zhì)條件及工程措施

1)樁號(hào)0+420～0+450，地貌單元為臺(tái)地的前緣。在黏土心墻及下游壩殼建基面處，清基后各見(jiàn)有卵石混合土出露(地質(zhì)資料中“低洼的塔頭帶”處，該帶的源頭位于壩左岸上游。)，面積為14 m2左右。

據(jù)樁號(hào)0+430下游壩腳處施工集水井觀察(井深4.00 m)，由原始地表向下:深度0～0.60 m，黑色有機(jī)質(zhì)土;0.60～2.10 m，黃色低液限黏土;2.10～4.00 m，黃色卵石混合土。據(jù)此分析，卵石混合土在個(gè)別處埋藏較淺。

為防止壩上游的“低洼的塔頭帶”中存也在卵石混合土埋藏較淺情況，而造成庫(kù)水外漏。設(shè)計(jì)將壩腳上游150 m范圍內(nèi)“低洼的塔頭帶”清除表層有機(jī)質(zhì)土后用低液限黏土覆蓋。

2)樁號(hào)0+720－0+800，其地貌單元為階地。在清除壩基上游表層有機(jī)質(zhì)土后，發(fā)現(xiàn)有一層有機(jī)質(zhì)土，厚度0.8～1.30 m，幾乎連續(xù)分布于整個(gè)壩段。該土呈灰色、有腥味、軟塑狀態(tài)，含水率w(%)=28～32，含植物根莖。

工程上采取了挖除措施?；仡^反思，由于卵石混合土出露范圍較小，如果勘探期間鉆孔布置其上部，它可被發(fā)現(xiàn)。否則，只能在施工開(kāi)挖時(shí)被揭示。

勘探期間受經(jīng)費(fèi)所限，鉆孔間距為100 m，正好跨過(guò)了有機(jī)質(zhì)土的分布區(qū)域。如果鉆孔加密到間距50 m左右，樁號(hào)0+720－0+800處的有機(jī)質(zhì)土是可以被查明的。

4 電站廠房外圍后邊坡問(wèn)題

4.1 初步設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘察的結(jié)論

電站廠房位于壩址下游右岸低山前緣區(qū)。山體為華力西期晚期侵入巖(γδ43－2b)——花崗閃長(zhǎng)巖。電站廠房區(qū)巖體可劃分為強(qiáng)、弱、微風(fēng)化。

強(qiáng)風(fēng)化巖體鉆探取芯呈砂土狀，造巖礦物已蝕變，厚度為0.50～1.50 m。

弱風(fēng)化巖體鉆探取芯呈碎塊狀和短柱狀，厚度為2.80～4.00 m。

微風(fēng)化巖體鉆探取芯多為柱狀，巖芯獲得率RQD=30%～80%(常見(jiàn)值)。

電站廠房外圍邊坡設(shè)計(jì)開(kāi)挖邊坡比為1∶0.75。

4.2 竣工地質(zhì)條件

后邊坡長(zhǎng)度75 m左右，邊坡高度19 m左右。

由坡頂向下:0～1.0 m全～強(qiáng)風(fēng)化巖體;1.2～2.8 m弱風(fēng)化巖體;再下為微風(fēng)化巖體。

邊坡節(jié)理發(fā)育無(wú)規(guī)律，巖體多呈10～50 cm塊狀。未見(jiàn)不利于邊坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面存在。

由坡底向上10 m為界，上部邊坡比1∶0.85，下部邊坡比1∶0.3 ～1∶0.5，平均邊坡比 1∶0.69。

由于邊坡沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)邊坡比，用機(jī)械削坡已經(jīng)不可能。當(dāng)時(shí)，電站廠房主體已建成，房頂已蓋上彩鋼板，爆破削坡勢(shì)必要對(duì)電站廠房造成破壞。因此，業(yè)主提出2個(gè)問(wèn)題:①是否要按設(shè)計(jì)邊坡比進(jìn)行削坡;②見(jiàn)于巖體現(xiàn)狀是否需要采取噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)支護(hù)工程措施。

2009年6月3日筆者對(duì)邊坡進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)編錄后，認(rèn)為:“廠房外圍邊坡的主體以挖成2 a，未見(jiàn)失穩(wěn)問(wèn)題。雖然近期對(duì)邊坡進(jìn)行了整形，還可以認(rèn)為是穩(wěn)定性好，清理干凈表層活動(dòng)浮石即可，不必采取加固工程措施?！蓖瑫r(shí)設(shè)計(jì)院主管總工也同意了筆者的意見(jiàn)。

此項(xiàng)，節(jié)約工時(shí)約1個(gè)月，節(jié)省資金大約230萬(wàn)元。

另外，截止到2009年12月底，邊坡竣工已6個(gè)月，坡腳下僅見(jiàn)有個(gè)別墜落碎石存在，邊坡穩(wěn)定性良好。

上述說(shuō)明，施工中的第一手地質(zhì)資料，是保證工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

大自然經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的鬼斧神工，造就了我們目前所見(jiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象。想要對(duì)它重新剪裁，首先是要了解它。目前人類(lèi)所掌握的了解場(chǎng)地工程地質(zhì)條件的方法，只有遙感、物探、測(cè)繪、鉆探等幾種。其中遙感、物探，屬于間接的了解問(wèn)題;測(cè)繪只能觀察到地質(zhì)體的表面;鉆探能獲取的信息也很有局限性。對(duì)地質(zhì)體最佳的觀察、分析時(shí)期，是在施工開(kāi)挖過(guò)程中。

因此，只有隨著工程的進(jìn)展，細(xì)致地觀察地質(zhì)體的巖性及結(jié)構(gòu)等的變化，及時(shí)與有關(guān)部門(mén)溝通，才能優(yōu)化設(shè)計(jì)，指導(dǎo)工程安全運(yùn)行和充分發(fā)揮工程的目標(biāo)效益。

［1］黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省伊春市西山水庫(kù)竣工工程地質(zhì)(施工地質(zhì))報(bào)告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2010.