安慶市麻塘湖水庫(kù)大壩工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

胡文強(qiáng)（安徽省安慶市磐石巖土有限公司，安徽安慶 246000）

安慶市麻塘湖水庫(kù)大壩工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

胡文強(qiáng)
（安徽省安慶市磐石巖土有限公司，安徽安慶 246000）

我國(guó)水庫(kù)數(shù)量居世界所有國(guó)家和地區(qū)之首，以小型土石壩為主，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)因素限制，經(jīng)多年運(yùn)行后，約40%水庫(kù)存在著安全隱患，需進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理；本文以安慶市麻塘湖水庫(kù)為例進(jìn)行介紹，麻塘湖水庫(kù)為中型水庫(kù)，采用鉆探、野外注水和壓水試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)手段，查明水庫(kù)大壩工程地質(zhì)條件，結(jié)合歷史險(xiǎn)情，對(duì)大壩工程地質(zhì)條件進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。

麻塘湖水庫(kù) 大壩 工程地質(zhì)條件 分析與評(píng)價(jià)

1 概述

根據(jù)第一次全國(guó)水利普查資料，截止至2011年12月31日，全國(guó)已建成水庫(kù)97246座，在建水庫(kù)756座，其中大（1）型水庫(kù)127座，大（2）型水庫(kù)629座，中型水庫(kù)3938座，?。?）型水庫(kù)17949座，?。?）型水庫(kù)75359座，大多建于上個(gè)世紀(jì)50年代～70年代，壩型以土石壩居多。由于先天不足，部分水庫(kù)（約占水庫(kù)總數(shù)的40%）存在標(biāo)準(zhǔn)偏低、水庫(kù)設(shè)施老化等問(wèn)題，壩體滲水、壩身薄弱等現(xiàn)象嚴(yán)重，評(píng)定為三類或四類壩，需進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理。

本文以安慶市麻塘湖水庫(kù)為例，采用鉆探、野外注水和壓水試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)手段，查明了水庫(kù)大壩工程地質(zhì)條件，結(jié)合歷史險(xiǎn)情，對(duì)大壩工程地質(zhì)條件進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，為水庫(kù)除險(xiǎn)加固提供了詳細(xì)的地質(zhì)資料，使水庫(kù)除險(xiǎn)加固措施更加完善 達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，供同行參考！

2 水庫(kù)大壩工程地質(zhì)條件

麻塘湖水庫(kù)壩址座落于安慶市懷寧縣石牌鎮(zhèn)西2km處的郭凌村境內(nèi)，位于武昌湖流域泥塘溝河上游，集水面積98km2，總庫(kù)容4489萬(wàn)m3，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、水產(chǎn)養(yǎng)殖、城鎮(zhèn)供水等綜合利用的中型年調(diào)節(jié)水庫(kù)。

水庫(kù)大壩呈NW78°方向延伸，為均質(zhì)土壩，壩頂長(zhǎng)度848m，壩頂高程21.0～22.5m（吳淞高程系，下同），壩頂寬度11.5～13.0m，最大壩高8.8m，壩頂兼做公路，迎水坡坡比1：1.5～1：2.0，采用干砌石護(hù)坡至坡頂，背水坡坡比1：2.0～1：3.0，采用草皮護(hù)坡，壩腳設(shè)有24.6～28.3m寬平臺(tái)，平臺(tái)高程15.6m左右，平臺(tái)后為魚(yú)塘，塘底高程12.8～13.4m。

根據(jù)野外鉆探成果，水庫(kù)大壩左、右壩端建于低緩崗地上，中部建于泥塘溝河河道上，大壩工程地質(zhì)縱剖面見(jiàn)圖1。

2.1 壩體工程性狀

麻塘湖水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，壩身填土成份主要以黃、灰色粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)壤土為主，局部夾有砂壤土、礫石等，土體中砂粒含量12%～74%，平均29.5%，粉粒含量12%～61%，平均43.4%，粘粒含量14%～39%，平均27.1%，土體一般呈可塑狀態(tài)，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)一般6.8～16.1擊，平均10.2擊，室內(nèi)滲透試驗(yàn)垂直滲透系數(shù)為5.30 ×10-6～7.21×10-4cm/s，平均7.45×10-5cm/s，野外注水試驗(yàn)滲透系數(shù)一般2.44×10-5～6.63×10-4cm/s，平均3.11×10-4cm/s，大壩壩身填土具有中等～弱透水性。

2.2 壩基巖土體工程性狀

麻塘湖水庫(kù)建庫(kù)前，泥塘溝河長(zhǎng)年沖淤沉積，在壩基下形成了較厚的新近沉積的沖積層，壩基巖土體大致可分為五層：

主要分布于壩基下老河道以及壩下游，土體呈灰色，近地表局部呈灰褐色，軟可塑～可塑狀態(tài)，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)4.1～6.2擊，野外注水試驗(yàn)滲透系數(shù)1.22×10-5～4.98×10-5cm/s，厚度9.2～12.0m。

表1 歷次大壩滲透變形加固除險(xiǎn)概況表

呈透鏡體狀分布于樁號(hào)0+040～0+140表層，土體呈灰色，濕～飽和，結(jié)構(gòu)松散，厚度0.7～1.2m。

呈透鏡體狀分布于樁號(hào)0+000～0+100（左壩頭）、0+240～0+420段（壩基中段），土體呈灰色，中密～稍密狀態(tài)，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)11.6～25.9擊，野外注水試驗(yàn)滲透系數(shù)2.03×10-4～6.21×10-4cm/s，平均滲透系數(shù)3.49×10-4cm/s，厚度2.0～3.7m。

呈透鏡體狀分布于樁號(hào)0+390～0+497（壩基中段），土體呈灰色，軟塑～流塑狀態(tài)，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)1.2～2.2擊，厚度2.0～3.3m。

主要分布于壩基下老河槽下部，土體呈灰色，中密～稍密狀態(tài)，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)12.6～18.9擊，平均滲透系數(shù)3.49×10-4cm/s，厚度1.0～3.7m。

主要分布于壩基下老河槽下部，土體呈灰～灰白色，中密～密實(shí)狀態(tài)，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)28.7擊左右，厚度0.9m左右。

主要分布于左、右壩端低緩崗地上部，土體呈黃紅、黃、灰白色，硬可塑～堅(jiān)硬狀態(tài)，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)10.0～35.3擊，野外注水試驗(yàn)滲透系數(shù)9.47×10-6～1.05×10-5cm/s，平均滲透系數(shù)1.01×10-5cm/s。

（Ⅴ）基巖（J3w2）

壩基巖體為侏羅系汪公廟組上段石英砂巖夾泥巖，弱、微風(fēng)化巖體為中厚層狀，呈灰綠色、棕紅色，巖塊細(xì)密，巖心為短柱狀，一般長(zhǎng)度10～15cm，裂隙呈網(wǎng)紋狀，充填方解石，裂面彎曲、粗糙。巖體抗風(fēng)化能力較弱，一般風(fēng)化較深，基巖表層多呈全風(fēng)化狀態(tài)，石英砂巖風(fēng)化后多呈灰色細(xì)砂夾礫石狀，泥巖風(fēng)化后多呈磚紅色、青灰色粉質(zhì)粘土狀。

3 水庫(kù)大壩工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

麻塘湖水庫(kù)于1957年11月開(kāi)工建設(shè)，由懷寧縣水電局、望江縣水電局負(fù)責(zé)施工，至1958年4月全部完工。工程原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，施工質(zhì)量差，壩身斷面低矮、單薄，后經(jīng)不斷加高培厚，并拓寬溢洪道。在水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中，大壩一直存在壩身滲水、壩基管涌、散浸等險(xiǎn)情（詳見(jiàn)表1），歷經(jīng)1968年、1984年、1987年、2000年和2004年除險(xiǎn)加固，才達(dá)到現(xiàn)狀規(guī)模。

麻塘湖水庫(kù)大壩為均質(zhì)土壩，填筑土料主要基本上以粉質(zhì)粘土和重粉質(zhì)壤土為主，主要來(lái)源于水庫(kù)周邊的丘陵崗地，屬第四系上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土（Q），土料質(zhì)量符合均質(zhì)土壩填筑要求；壩體表層多為瀝青路面及碎石，填土料局部不均勻，混填有砂壤土、細(xì)砂或粉質(zhì)粘土夾礫石等，如ZK8孔處高程19.9～15.1m間為粉質(zhì)粘土夾礫石，ZK14孔處高程19.6～16.6m間為粉質(zhì)粘土夾礫石、高程16.6～13.7m間為細(xì)砂、ZK15孔處高程16.2～14.5m間為砂礫石。

水庫(kù)施工時(shí)由受益區(qū)群眾土法施工，且經(jīng)過(guò)多次的加高培厚，碾壓質(zhì)量控制不嚴(yán)，存在施工界溝和碾壓不實(shí)等問(wèn)題，從物理力學(xué)指標(biāo)和野外標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)看，壩身填土的平均干密度1.46g/cm3，最小干密度僅1.36g/cm3，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)3.7～17.2擊，多數(shù)集中在5擊左右；從室內(nèi)滲透試驗(yàn)和野外注水試驗(yàn)成果看，大壩填土滲透系數(shù)一般為2.44×10-5～6.63×10-4cm/s，平均3.11×10-4cm/s，不滿足均質(zhì)土壩填筑材料滲透系數(shù)小于1×10-4cm/s的要求，說(shuō)明大壩密實(shí)度不夠，填筑質(zhì)量不好。

水庫(kù)大壩右壩段200m長(zhǎng)左右壩基為低緩崗地，左壩段600m長(zhǎng)左右壩基為老河道、老河溝，施工時(shí)清基不徹底，左壩端老河槽處（樁號(hào)0+040～0+140段）壩基殘留有一層厚度0.5～1.0m的砂壤土未清除，筑壩后壩腳常年散浸和滲漏；從野外注水試驗(yàn)成果看，壩體與壩基接觸帶注水試驗(yàn)滲透系數(shù)在2.40×10-5～1.55×10-4cm/s，具有弱～中等透水性。

左壩端老河槽處（樁號(hào)0+000～0+100段）分布有一層厚度2.0～3.7m的中細(xì)砂層，該砂層貫穿大壩上下游，具有中等透水性，成為大壩的滲漏通道，在1984年、1987年、2000年均對(duì)該段進(jìn)行了加固處理，但收效甚微；大壩中段（樁號(hào)0+240～0+420段）壩基下分布有一層厚度1.8～2.8m的中細(xì)砂層，表層弱透水覆蓋層厚度薄，易產(chǎn)生滲透破壞險(xiǎn)情。

由于壩體及壩基接觸帶部位均呈弱～中等透水性，致使麻塘湖水庫(kù)自建庫(kù)以來(lái)滲漏問(wèn)題尤其突出，并且在較低水頭下出現(xiàn)散浸、滲水險(xiǎn)情，與現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果基本一致。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，大壩下游壩腳平臺(tái)樁號(hào)0+020～0+070段壩腳歷年在高水位時(shí)出險(xiǎn)，平臺(tái)坡面散浸嚴(yán)重，土壤軟化、滲水逸出、表土鼓起；樁號(hào)0+340～0+480段在庫(kù)水位17.5m時(shí)軟化滲水；樁號(hào)0+500～0+600在庫(kù)水位17.2m時(shí)軟化滲水；樁號(hào)0+600～0+700常年滲水，庫(kù)水位以下在16.2m時(shí)略有好轉(zhuǎn)。

壩基巖體為侏羅系汪公廟組上段石英砂巖夾泥巖，全風(fēng)化巖體滲透系數(shù)1.12×10-5～2.71×10-4cm/s，具中等～弱透水性，壩基強(qiáng)風(fēng)化巖體透水率8.0～17.5Lu，平均12.8Lu，具有弱～中等透水性，弱風(fēng)化巖體透水率0.2～1.9Lu，平均0.8Lu，具有弱～微透水性，但巖體埋藏較深，對(duì)大壩滲流影響不大。

4 結(jié)語(yǔ)

麻塘湖水庫(kù)大壩為均勻土壩，壩身填土填筑質(zhì)量較差，填土料局部不均勻，大壩滲漏較為明顯，需進(jìn)行防滲處理，可采用混凝土防滲墻、多頭小直徑攪拌樁等防滲措施，通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方面因素比較，擬定采用多頭小直徑攪拌樁方案。目前，水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)已通過(guò)上級(jí)主管部門組織的審查，即將組織施工。預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)是：希望通過(guò)有關(guān)部門采取有力措施后，使水庫(kù)水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)、壩體滲水、壩身薄弱等現(xiàn)象逐年減少，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的壩的標(biāo)準(zhǔn)。

胡文強(qiáng)（1975—），男，安徽安慶人，主要從事工程地質(zhì)勘察與檢測(cè)工作。