禹門口提水東擴(kuò)工程西梁水庫(kù)工程地質(zhì)特征

鄭海靖

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 山西太原030024）

1 工程概況

西梁水庫(kù)作為禹門口提水東擴(kuò)工程調(diào)蓄水庫(kù)之一，位于黃河流域汾河二級(jí)支流澮河支流上，地處翼城縣城南1 km處的西梁村，是一座以防洪、灌溉為主的小(一)型水庫(kù)。水庫(kù)始建于20世紀(jì)50年代。

水庫(kù)樞紐主要由大壩、溢洪道、輸水涵洞三部分組成。

大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高25.5 m，壩頂高程554.0 m，總庫(kù)容376萬(wàn)m3。

溢洪道位于大壩右側(cè)，為半封閉式，由單孔木板閘控制，采用手動(dòng)螺桿啟閉。早已廢棄。

輸水涵洞位于大壩右側(cè)，斷面1 m×1 m，為漿砌石無(wú)壓洞，現(xiàn)均已廢棄。

西梁水庫(kù)作為禹門口提水東擴(kuò)調(diào)蓄水庫(kù)之一，為了使它能對(duì)東擴(kuò)工程發(fā)揮更安全和更高的經(jīng)濟(jì)效益，需對(duì)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固、加高培厚。

2 壩址工程地質(zhì)

壩址位于西梁村西澮河中上游處。左右岸均為土質(zhì)岸坡，坡度 35～50°，且右岸較緩，河谷斷面為“U”型。

2.1 工程地質(zhì)條件

左壩肩地形平緩，與壩體接觸處較陡，壩肩地層上部為上更新統(tǒng)洪沖積（）淺黃、棕黃色低液限黏土、低液限粉土；下部為中更新統(tǒng)洪積（）褐黃、棕紅色低液限黏土，較密實(shí)。

壩基地面高程528.0～529.2 m。壩基地層為第四系全新統(tǒng)洪沖積（）低液限黏土和卵石混合土；其下為中更新統(tǒng)洪積（）低液限黏土，較密實(shí)。

壩前淤積層物理力學(xué)指標(biāo)為：天然密度1.68～1.83 g/cm3；干密度 1.23～1.31 g/cm3；孔隙比 0.103～1.130，粘聚力（c）5～13 k Pa，內(nèi)摩擦角（φ）為 5～9°，壓縮系數(shù)（aV1-2）為 0.35～0.52，垂直滲透系數(shù) 1.50×10-5cm/s，水平滲透系數(shù) 1.80×10-5cm/s。

2.2 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

（1）壩肩土體穩(wěn)定及滲漏。左、右兩壩肩分布地層主要為中更新統(tǒng)洪積低液限黏土、低液限粉土，壩體、壩肩土體穩(wěn)定性較好。而且滲漏性弱，不存在繞壩滲漏問題。經(jīng)水庫(kù)多年運(yùn)行觀測(cè)，未發(fā)現(xiàn)左右壩肩滲漏。

（2）壩基滲漏及滲透穩(wěn)定性分析。由于建庫(kù)施工時(shí)未挖除河槽表層覆土，在壩基建基面以下5～6 m處揭露厚度近1 m的卵石混合土層，其中卵礫石含量約占45%，其次為砂和粉土，建壩時(shí)未采取防滲措施，構(gòu)成壩基滲漏層位，壩基存在滲漏問題。壩基卵石混合土層滲透系數(shù)取K=10.0 m/d，經(jīng)計(jì)算，壩基卵石混合土層滲漏量為47.83 m3/d?？紤]壩基卵石混合土層之上有5～6 m的低液限黏土，而且目前壩前庫(kù)區(qū)淤積物厚4 m左右，均可起到一定的阻滲、壓滲作用，故壩基實(shí)際滲漏量較計(jì)算值小，再者，由于卵石混合土層之上分布有厚5～6 m的低液限黏土，且上、下游連續(xù)分布，對(duì)壩腳下游卵石混合土起一定壓重作用，所以卵石混合土不會(huì)產(chǎn)生滲透破壞，處于滲流穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)

經(jīng)過調(diào)查了解，當(dāng)時(shí)大壩施工時(shí)，沒有嚴(yán)格按技術(shù)要求填筑、夯實(shí)，據(jù)施工人員回憶，當(dāng)時(shí)施工時(shí)未挖除河槽表層覆土，壩體與壩基、岸坡連接處未做結(jié)合槽，只將兩側(cè)岸坡削成斜坡。施工用土由河槽兩岸拉運(yùn)，土料未進(jìn)行勘察試驗(yàn)，也沒有進(jìn)行配料，運(yùn)輸方式以人抬肩挑為主。填筑方式以分層人工夯打?yàn)橹鳎穸纫话銥?5～40 cm。當(dāng)時(shí)的檢測(cè)方法是：抽樣檢查，只要厚度達(dá)到要求即可，若局部有問題，再用人工夯打。壩體施工沒有統(tǒng)一安排，各村輪流作業(yè)，無(wú)法保證作業(yè)面連續(xù)、均衡。

據(jù)勘察鉆孔、豎井取樣分析，壩體填筑土主要由淡黃、棕紅色低液限黏土組成，屬中～高壓縮性土，其差異性大，壩體土填筑不均勻。

在前后壩坡均種植好多樹木，樹根穿插深度不一，前后壩坡表層土全部破壞，據(jù)壩后坡探井取樣分析，在井深4 m處仍有濕陷，干密度為1.42 g/cm3，說(shuō)明表層土體質(zhì)量較差，會(huì)影響壩體穩(wěn)定。建議對(duì)壩體表層植物根系土全部剝離，表層以下土層一定厚度進(jìn)行翻夯處理，消除濕陷。在壩后坡腳也未發(fā)現(xiàn)砌石及濾層，為防止壩后坡腳出溢點(diǎn)較高，影響壩坡土體穩(wěn)定，建議做貼坡或棱體排水，以確保壩后坡腳處壩體土處于滲流穩(wěn)定狀態(tài)。

另外，目前壩高壩厚不滿足設(shè)計(jì)蓄水要求，建議對(duì)壩體進(jìn)行加高培厚，以滿足水庫(kù)正常運(yùn)行要求。

3 溢洪道工程地質(zhì)

3.1 工程地質(zhì)條件

溢洪道位于大壩右側(cè)，為半封閉式，進(jìn)口底高程547.9 m，斷面凈寬5 m，由單孔木板閘控制，采用手動(dòng)螺桿啟閉。早已廢棄，現(xiàn)大多已被破壞填埋。

溢洪道所處地形為一緩坡，向下游傾斜，地面高程542.0～554.3 m，分布地層為上更新統(tǒng)洪沖積（Q）淺黃、棕黃色低液限黏土、低液限粉土；中更新統(tǒng)洪積（l）褐黃、棕紅色低液限黏土，較密實(shí)。

3.2 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

（1）引渠及控制段。引渠及控制段長(zhǎng)85 m，設(shè)計(jì)底高程546.0～552.0 m，地形高程 546.0～552.0 m，地形不平整。

基礎(chǔ)持力層為低液限黏土、低液限粉土，具濕陷性，屬非自重Ⅰ級(jí)（輕微）濕陷性場(chǎng)地，需進(jìn)行濕陷性處理；另外，地基及邊坡為低液限黏土、低液限粉土，需進(jìn)行防滲及抗沖刷處理。

基礎(chǔ)開挖深度2.0～3.5 m，臨時(shí)開挖邊坡1：0.5,永久開挖邊坡1：0.75；天然邊坡穩(wěn)定，輸水后存在邊坡穩(wěn)定問題，需進(jìn)行護(hù)坡處理。

進(jìn)口段手動(dòng)螺旋啟閉設(shè)施也因多年未運(yùn)行而老化失修，需修善設(shè)施。

（2）泄槽段。泄槽段長(zhǎng)255.0 m，設(shè)計(jì)底高程533.0～552.0 m，地形高程542.0～552.0 m，地形高程不一。

基礎(chǔ)持力層為低液限黏土、低液限粉土，具濕陷性，屬非自重Ⅰ級(jí)（輕微）濕陷性場(chǎng)地，需進(jìn)行濕陷性處理；另外，地基及邊坡為低液限黏土、低液限粉土，抗沖刷能力低，必須進(jìn)行防護(hù)。

基礎(chǔ)開挖深度1.0～9.0 m，臨時(shí)開挖邊坡1：0.5,永久開挖邊坡1：0.75；天然邊坡穩(wěn)定，輸水后存在邊坡穩(wěn)定問題，需進(jìn)行護(hù)坡處理。

（3）出口段。出口段長(zhǎng)20 m，設(shè)計(jì)底高程534.0 m，地形高程538.0 m，地形平坦。

基礎(chǔ)持力層為低液限黏土、低液限粉土，具濕陷性，屬非自重Ⅰ級(jí)（輕微）濕陷性場(chǎng)地，需進(jìn)行濕陷性處理；另外，地基及邊坡為低液限黏土、低液限粉土，抗沖刷能力低，應(yīng)設(shè)消能設(shè)施，并進(jìn)行防護(hù)處理，防止溢洪道出口段沖刷。

基礎(chǔ)開挖深度4.0 m左右，臨時(shí)開挖邊坡1：0.5,永久開挖邊坡1：0.75；天然邊坡穩(wěn)定，輸水后存在邊坡穩(wěn)定問題，需進(jìn)行護(hù)坡處理。

4 輸水涵洞工程地質(zhì)條件

輸水涵洞位于大壩右側(cè)壩體底部，斷面1 m×1 m，為漿砌石無(wú)壓洞。

據(jù)調(diào)查了解已廢棄多年，建議根據(jù)大壩輸水情況進(jìn)行加固和修復(fù)處理，以滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論及建議

1）壩基存在滲漏問題，建議采用高噴灌漿或其他方式進(jìn)行防滲處理。

2）壩體填筑質(zhì)量較差，建議對(duì)已筑壩體進(jìn)行加密處理；壩高壩厚不滿足設(shè)計(jì)蓄水要求，建議對(duì)壩體進(jìn)行加高加固、加厚。

3）溢洪道早已廢棄，大多已被破壞填埋，建議盡快將其修復(fù)，完善。

4）輸水涵洞已廢棄多年，建議根據(jù)大壩輸水情況進(jìn)行加固和修復(fù)處理。