碾盤山水庫地質問題及評價

□郭凈芳　□葛仁濤　□陳平貨（汝陽縣水利局河道管理所；河南省水利勘測有限公司）

碾盤山水庫地質問題及評價

□郭凈芳1□葛仁濤2□陳平貨2（1汝陽縣水利局河道管理所；2河南省水利勘測有限公司）

碾盤山水庫淮河支流潢河下游右岸，是一座防洪、灌溉等綜合利用的小型水庫，為均質土壩，壩體填筑土料主要為粉質粘土。壩址區(qū)清基處理不徹底，壩體填土質量差。文章針對壩體與壩基接觸帶滲漏、壩基滲漏等工程地質問題進行分析、評價，對類似工程的建設管理具有借鑒作用。

水庫；地質問題；評價

1　工程概況

碾盤山水庫位于潢川縣談店鄉(xiāng)老店村，處在淮河支流潢河下游右岸處,水庫建成于1972年，控制流域面積1.44 km2，總庫容137.20萬m3。是一座以防洪、灌溉為主，結合水產養(yǎng)殖、人畜飲水等綜合利用的?。?）型水庫。主要建筑物有大壩、溢洪道、輸水洞等。

2　壩址區(qū)工程水文地質條件

2.1地形地貌

發(fā)育壩址區(qū)位于小潢河右岸，沖溝內，溝寬200～400m，壩址處溝底最低高程33.20m。該處小潢河河谷呈“U”型，河床寬約400m，河底高程30～32m左右。

2.2不良地質現象

主壩左壩肩下游樁號0+200～0+240、高程43.44～46.18m之間存在滑塌現象，滑塌體約500m3。

2.3地層巖性及其結構特征

據地質測繪及鉆孔揭露，壩址區(qū)地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖、坡積（alplQ3）粉質粘土、第四系全新統(tǒng)沖洪積（alplQ4）粉質粘土。根據時代、成因、巖性及其物理力學性特征，現由老到新分述如下：

2.3.1第四系上更新統(tǒng)（alplQ3）

粉質粘土：在庫岸坡頂呈棕黑色，硬塑狀，在庫岸坡腳、兩岸壩肩和部分壩基，呈棕黃色、棕紅色，局部褐黃色，可塑～堅硬狀，含少量鐵錳質結核，粒徑一般2～3mm，裂隙面可見黑色鐵錳質薄膜，土質較均勻；主要分布于水庫庫岸、兩岸壩肩和主、副壩壩基，最大揭示厚度為16.50m（未揭穿）。

2.3.2第四系全新統(tǒng)（alplQ4）

粉質粘土：灰色，可塑狀，含灰色磚碎塊及紅瓦片，土質不均勻；分布于主壩河床，揭示最大厚度為6m左右。

2.4地質構造

工程區(qū)位于秦嶺-大別山隆起區(qū)東北部，由于厚層第四系沉積物的覆蓋，庫址區(qū)及其附近地表無地質構造形跡出露。2.5土體物理力學性質

勘察取原狀土樣作了室內物理、力學性試驗，經綜合分析整理，各土體單元物理和力學性指標統(tǒng)計成果列于表1、表2。依據試驗成果，各土體單元物理力學特征評價如下：第①層粉質粘土（alplQ4）：天然含水量w平均值為28.5%，天然干密度平均值1.50g/cm3；液性指數范圍值-0.10～0.29，平均值0.20，為硬～可塑狀；壓縮系數平均值0.22MPa-1，具中等壓縮性。第②層粉質粘土（aldlQ3）：天然含水量w平均值為24.00%，天然干密度范圍值1.46～1.71g/cm3，平均值1.58g/cm3；液性指數范圍-0.10～0.24，平均值0.05，主要呈硬塑～堅硬狀，局部呈可塑狀；壓縮系數范圍值0.11～0.38MPa-1，平均值0.22MPa-1，具中等壓縮性。

2.6水文地質條件

壩址區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水，主要賦存于第四系孔隙中；枯水期地下水補給河水，汛期地下水受河水、大氣降水補給，向下游排泄。

對工程區(qū)各土層取原狀土作室內滲透性試驗，并對壩體作3組鉆孔的注水試驗，各土體單元的滲透系數統(tǒng)計成果見表1。

由表1可知，第①層粉質粘土（alplQ4）滲透系數3.60×10-5cm/s，具弱透水性；第②層粉質粘土（Q3），滲透系數范圍值1.30×10-6～8.80×10-6cm/s，具微透水性。

3　壩基工程地質條件評價

主、副壩壩基由第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)粉質粘土組成，第①層粉質粘土（alplQ4）滲透系數范圍值3.6×10-5cm/s，具弱透水性；第②層粉質粘土（aldlQ3）滲透系數1.30×10-6～8.80×10-6cm/s，具微透水性，不存在壩基滲漏問題。壩基各土層均為可塑～硬塑狀、中等壓縮性，不存在軟土層，工程地質條件較好。左岸下游岸坡靠壩肩處長50m左右坡度較陡，坍塌嚴重，建議對壩肩附近岸坡進行整治防護。

施工時雖然進行了清基，但清基不徹底，在鉆進中發(fā)現，左壩肩N4孔在4m左右漏水，出現不回水現象，漏水量約120 L/m，漏水部位在壩體于壩肩的結合部位，在其下游壩坡于壩肩的結合部位亦出現散浸現象，并在壩腳部位形成沼澤化；在右壩肩下游壩坡于壩肩結合處亦有滲水現象，說明在壩肩與壩基接觸帶存在滲漏問題。

表1　各土體單元滲透試驗統(tǒng)計成果表

4　壩體填土質量評價

4.1壩體填筑材料

壩體填筑土料主要為粉質粘土，黃色～棕黃色，據壩體填筑施工人員回憶，當時調集當地勞動力修筑大壩，土料含水量滑有檢測就上壩。土塊塊徑大的有20～30 cm，填土厚度不一，施工質量差。勘察期間，發(fā)現壩體有開裂現象，裂隙寬約0.10～1.00 cm，長約5m，呈鋸齒狀分布，見圖1；壩前混凝土開裂、脫落，見圖2。

圖1　壩體裂縫圖

圖2　壩前混凝土開裂、脫落圖

4.2壩體填土干密度指標

為了評價壩體填土質量，作了3組擊實試驗，擊實試驗成果表明，壩體土的最優(yōu)含水量19.40%，最大干密度平均值為1.67 g/cm3。根據《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計導則》，粘性土壓實度可取0.95～0.97，因此本次壩體質量評價采用壓實度0.96、干密度1.60g/cm3進行壩體填筑質量評價。

4.2.1主壩

天然干密度試驗組數23組，范圍值1.43～1.68 g/cm3，平均值1.58 g/cm3；其中＞1.60 g/cm3的為11組，占47.8%，合格率僅47.80%；大壩填土由于碾壓不均，填筑質量差異較大，整體填筑質量較差。

4.2.2副壩

天然干密度試驗組數3組，范圍值1.51～1.57 g/cm3，均<1.60g/cm3，均不合格，填筑質量很差。

4.3壩體滲透性

大壩填土滲透系數范圍值6.60×10-6～3.30×10-4cm/s，平均2.10×10-4cm/s，具微～中等透水性，但鉆孔注水試驗所得滲透系數較大，原因是填土質量不均或填土存在較大空隙在取土樣品中沒有反映出來；在鉆進中發(fā)現，N5孔在8.00m處漏水，出現不回水現象，鉆孔漏水量大于泥漿泵流量（漿泵流量為120 L/min），通過鉆孔注水試驗知該部位滲透系數達3.30×10-4cm/s，鉆孔水位高程（41.80m）與漏水部分基本吻合，說明在壩體鉆孔水位以上壩體具有較大的浸水性。據現場觀察，壩下游坡發(fā)現大壩樁號0+050～0+150、41.70m高程以下壩段有滲漏和散浸現象。說明主壩下游出現較多的散浸點與此浸水有關。

4.4壩體質量評價

從壩體填筑材料、壩體壓實程度及壩體滲透性等綜合分析來看，壩體填筑材料不符合要求，壓實不均勻，透水性較強，壩體填筑質量較差，造成大壩沉降變形、壩體滲漏、散浸。各土體單元物理力學性指標建議值見表2。

表2　土體單元物理力學性指標建議值表

5　結論與建議

碾盤山水庫位于潢川縣談店鄉(xiāng)老店村,壩址區(qū)地層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)沖、坡積成因的粉質粘土，僅在河底見第四系全新統(tǒng)沖、洪積成因的粉質粘土。施工時清基不徹底，左右兩壩肩壩體與岸坡結合部位有滲水現象，在左岸下游壩腳部位形成沼澤化，存在接觸帶滲漏問題。

（責任編輯：劉長垠韋詩佳）

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2016-05-19