圍灘水電站引水發(fā)電系統工程地質評價

周慧蓉

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

圍灘水電站引水發(fā)電系統由引水發(fā)電洞和水電站組成，引水發(fā)電洞進口位于壅水壩右岸壩肩處，斷面為城門洞型，洞寬2.3m，進口高程503.3m，出口高程501.08m，長2.13km，底板坡降1‰。引水水電站位于壩后右側，裝機3×500kW。根據《水利水電工程地質勘察規(guī)范》分段評價敘述工程地質條件。

2 工程地質情況

2.1 引水發(fā)電洞工程地質

樁號電0+000—電0+040為引水發(fā)電洞引水明渠段，位于丹河右岸，巖質岸坡，坡度40°～50°。表層局部覆蓋厚度不大的第四系全新統洪沖積卵石混合土層，基巖為寒武系上統鳳山組灰?guī)r夾白云巖，巖性堅硬，巖體完整性較好。

樁號電0+040—電2+290引水發(fā)電洞進口段，樁號電0+040—電0+204.35位于丹河右岸岸坡下部，該處岸坡坡度50°，地形起伏較大。隧洞圍巖為寒武系下統崮山、長山組白云巖，亮晶結構，塊狀構造，巖性堅硬。單斜巖層，巖層產狀為 N70°～80°E/NW∠5°～10°，巖體中主要發(fā)育3組節(jié)理裂隙：第1組產狀N30°～50°E/NW 或 SE∠60°～80°；第 2 組產狀 N70°～80°W/NE 或SW∠80°～85°；第 3 組產狀 N10°～30°W/NE 或 SW∠75°～85°，大多無充填或少量巖屑充填。進口處受風化卸荷作用在近岸坡處節(jié)理裂隙有所張開，一般2～10mm，向巖體內部逐漸閉合。巖體中巖溶發(fā)育較弱，主要為溶孔、溶蝕裂隙，局部有溶洞、管道巖溶。綜合分析，隧洞圍巖類別為Ⅳ類。地下水類型主要為酸鹽巖溶水，透水性中等—較好，施工時局部可能存在滲漏或涌水問題，應及時排水，同時采取排水措施。

樁號0+204.35—1+230段為引水發(fā)電洞洞身段，隧洞圍巖為寒武系中統張夏組鮞狀灰?guī)r，鮞粒結構，塊狀構造，巖性較堅硬。強風化厚度1.5～3.0m。引水發(fā)電洞在樁號1+610處需穿越南掌溝背斜，以該背斜核部為界，其上游巖層產狀為 N70°～80°E/NW∠5°～10°，下游巖層產狀 N80°～85°W/SE∠3°～11°。樁號 1+790處穿越圍灘斷層F1，該斷層為壓扭性斷裂。N60°～70°W/NE∠60°～65°，斷層帶寬 20～30cm，為斷層角礫巖、斷層泥等。巖層中發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，第1組產狀N0～10°E/NW 或 SE∠75°～85°，與河流近于平行，無充填或充填少量巖屑。第2組產狀N60°～70°W/NE或SW∠80°～89°，與河流近于垂直，無充填或充填少量巖屑。綜合分析，隧洞圍巖類別大多為Ⅲ類，僅在背斜核部及圍灘斷層附近，隧洞圍巖巖體較破碎，圍巖級別為Ⅳ類。其中第2組節(jié)理裂隙走向與洞軸線方向一致，易產生不穩(wěn)定塊體，施工時應及時打錨桿掛網并噴混凝土。

樁號1+230—1+280段為引水發(fā)電洞出口段，隧洞圍巖為寒武系中統張夏組鮞狀灰?guī)r，鮞粒結構，塊狀構造，巖性較堅硬。強風化厚度2.0～3.0m。巖層產狀 N80°～85°W/SE∠3°～11°。在進出口處，受卸荷及風化影響，節(jié)理裂隙均一定程度的張開，綜合分析，圍巖級別為Ⅳ類。施工時應及時清除不穩(wěn)定塊體及危巖。

2.2 水電站站址工程地質

水電站位于圍灘水利樞紐大壩下游約20m的丹河右岸，設計裝機容量3×500kW。

2.2.1 工程地質條件

水電站站址處河流流向S20°E，主河床靠左岸，寬約40m，右岸形成河漫灘，谷底較平坦，寬約80m，右岸為基巖岸坡，坡度40°～50°，右岸坡腳處為三姑泉水電站引水渠，寬2m、深1.5m。水電站站址處出露地層為全新統洪沖積物，巖性為卵石混合土，夾級配不良砂、低液限粉土透鏡體，結構松散，分選較差。卵石主要成分為灰?guī)r，磨圓度呈次棱角—次圓狀，粒徑一般30～40mm，含漂石，細粒為中細砂，主要為巖屑，厚10.3～12.45m，分布于河床、河漫灘。下伏基巖為寒武系中統張夏組地層，巖性為灰色—灰黑色灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r。巖性較堅硬，厚度大于200m。站址處斷裂構造不發(fā)育，未發(fā)現斷層，為單斜巖層，巖層產狀為N7°W/SW∠4°～7°。巖體中主要發(fā)育2組節(jié)理裂隙，分別為第1 組產狀 N63°E∠70°～86°，第 2 組產狀 N4°～7°W∠66°～70°，站址處地下水主要為松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖巖溶水，為統一含水體系，丹河兩岸地下水補給河水，并向下游徑流排泄，為補給型河谷。2.2.2 存在問題

一是建基面選擇。水電站站址處全新統洪沖積卵石混合土結構松散，有架空現象，且夾有較厚的淤泥質土和低液限黏土、級配不良砂透鏡體，易產生不均勻變形，該層不宜做電站基礎持力層，建議對水電站站址處丹河右岸進行削坡，開挖出一平臺，將水電站基礎置于寒武統中厚層狀弱風化灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r巖體上。該層工程地質條件較好，滿足水電站持力層的要求。二是水電站站址邊坡巖體穩(wěn)定性。水電站站址右岸邊坡40°～50°，為中寒武統張夏組中厚層狀灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r組成，巖層傾角4°～7°，且傾向岸坡內部偏下游，為逆向岸坡，巖體中主要發(fā)育兩組陡傾角節(jié)理裂隙，斷裂結構不發(fā)育，岸坡巖體穩(wěn)定性較好，但應清除岸坡上部危巖。三是洪水沖刷。因水電站站址位于丹河右岸岸坡處，汛期洪水將對電站站址地基產生沖刷和淘蝕作用，應修筑防洪堤，確保水電站安全運行。

3 結論

水電站站址位于壩后丹河右岸，持力層為寒武系中統張夏組中厚層狀鮞狀灰?guī)r，工程地質條件較好，滿足工程要求，但應注意汛期洪水沖刷。站址右岸邊坡巖體穩(wěn)定性較好。引水發(fā)電隧洞圍巖為寒武系上統鳳山組中厚層狀灰?guī)r、崮山長山組白云巖、寒武系中統張夏組中厚層狀鮞狀灰?guī)r，隧洞圍巖主要為Ⅲ類，僅在進出口段、背斜核部及斷層帶處為Ⅳ類圍巖，工程地質條件較好。應對樁號電0+000—電0+040渠道進行防滲處理。