沙石分干渠灌主堰配水樞紐工程地質(zhì)條件探討

廖軍兆

(四川省都江堰勘測(cè)設(shè)計(jì)院, 四川都江堰 611800)

沙石分干渠灌主堰配水樞紐工程地質(zhì)條件探討

廖軍兆

(四川省都江堰勘測(cè)設(shè)計(jì)院, 四川都江堰 611800)

通過對(duì)沙石分干渠灌主堰配水樞紐工程的地質(zhì)勘察，查明了其工程地質(zhì)條件。工程區(qū)斷裂的活動(dòng)性和地震活動(dòng)性主要受龍門山斷裂帶和龍泉山斷裂帶地震活動(dòng)控制。配水樞紐地震烈度為Ⅷ度，區(qū)域穩(wěn)定性較差地區(qū)。配水樞紐攔水壩工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，可分為三段。基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖上，建基面以下屬弱透水層。存在基坑的涌水問題，建議采取相應(yīng)的工程措施，在兩壩肩庫岸作防滲工程。

灌主堰； 配水樞紐； 基坑涌水

沙石分干渠灌主堰配水樞紐工程位于四川省邛崍市高何鎮(zhèn)王家村，是四川省玉溪河灌區(qū)沙石分干渠的渠首工程。水源從玉溪河干渠鎮(zhèn)西山引水隧洞出口泄水閘分流到文井江。灌主堰配水樞紐攔文井江而建，由攔水壩和閘房組成。

沙石分干渠沿北東向經(jīng)高何鎮(zhèn)、火井鎮(zhèn)、油榨鎮(zhèn)、水口鎮(zhèn)、大同鎮(zhèn)，注入大同鄉(xiāng)陳祠堂水庫，設(shè)計(jì)流量2.85 m3/s。渠線走向北東，總長(zhǎng)39.017 km。

1 區(qū)域地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

區(qū)內(nèi)以構(gòu)造剝蝕地貌為主，次為侵蝕堆積地貌單元。構(gòu)造剝蝕地貌主要分布于工程區(qū)內(nèi)丘陵及山區(qū)，主要表現(xiàn)為饅頭山、桌狀山、不規(guī)則條形山脊等與侵蝕洼地相間分布的地貌形態(tài)。

河流兩岸不對(duì)稱發(fā)育有 Ⅰ～Ⅱ 級(jí)階地，其中河漫灘和 Ⅰ 級(jí)階地尤為發(fā)育。Ⅰ 級(jí)階地沿河兩岸呈長(zhǎng)條狀分布，寬度數(shù)十米至數(shù)千米不等，階面高出河水面5～10 m，階面平坦，微向河流傾斜。Ⅱ 級(jí)階地高出河水面10～20 m，寬度數(shù)十米至上百米。

1.2 地層巖性

工程區(qū)地層主要有第四系全新統(tǒng)人工填土層、坡、崩積層、沖、洪積層，基巖層為侏羅系和白堊系地層(表1)。

1.3 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)位于成都平原西南部，處于新華夏系第三沉積帶——成都凹陷盆地西南邊緣。西北受龍門山構(gòu)造帶控制，東南緊臨龍泉山構(gòu)造(圖1)。

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造綱要

1.4 水文地質(zhì)

該區(qū)為侏羅系及白堊系紅層分布區(qū)，巖層富水性及透水性差，地下水貧乏，區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，按含水層性質(zhì)和埋藏條件可分為松散層中孔隙潛水和基巖裂隙水。區(qū)內(nèi)地表水與地下水化學(xué)類型：地表水化學(xué)類型為HCO3.-Ca.K+Na型水，地下水化學(xué)類型為HCO3.SO4.-Ca.K+Na型水，對(duì)各種水泥拌制的混凝土無任何腐蝕性。

1.5 區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性

工程區(qū)斷裂的活動(dòng)性和地震活動(dòng)性主要受龍門山斷裂帶和龍泉山斷裂帶地震活動(dòng)控制。歷史上，工程區(qū)域曾遭受多次6級(jí)以上大地震(表2)。

工程區(qū)所遭受的最大歷史地震為2013年4月20日發(fā)生的蘆山“4·20”7.0級(jí)大地震。該地地震震中位于蘆山縣龍門山鄉(xiāng)(北緯30.3°，東經(jīng)103°)，震源深度13 km，震中最大影響烈度達(dá)Ⅸ，地震造成房屋傾倒、山體崩塌、河流堵塞、山河移位。震中龍門山鄉(xiāng)距本項(xiàng)目渠首樞紐直線距離僅約20 km，工程區(qū)在該次地震中為重災(zāi)區(qū)。

據(jù)中國(guó)地震局發(fā)布的《四川蘆山“4·20”7.0級(jí)地震烈度圖》、GB 18306-2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第1號(hào)修改單，工程區(qū)配水樞紐地震烈度為Ⅷ度。按DL/T5335-2006《水電水利工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性勘察技術(shù)規(guī)程》判定該區(qū)為區(qū)域穩(wěn)定性較差地區(qū)。

2 灌主堰工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

2.1 基本地質(zhì)條件

表1 區(qū)域地層巖性特征

表2 工程區(qū)遭受的近期地震統(tǒng)計(jì)

2.2 巖土體工程地質(zhì)特性

塊碎石土，厚約2.5～5.6m，塊石粒徑一般10～30cm，最大1m以上，次棱狀，成分以灰白色砂巖，紫紅色泥巖為主，多為強(qiáng)、弱風(fēng)化狀，塊石含量約60 %～80 %。部分粉質(zhì)黏土充填，稍濕，可塑～硬塑。塊碎石之間有架空結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不利于地基持力層的完整性，建議清除該層，或進(jìn)行地基處理。

場(chǎng)址區(qū)基巖為侏羅系中統(tǒng)遂寧組(J2sn)。巖層以棕紅色泥巖為主，偶夾鈣質(zhì)粉、細(xì)砂巖，底部為中厚層狀長(zhǎng)石石英砂巖。強(qiáng)風(fēng)化帶厚度3～6m，弱風(fēng)化帶5～8m。巖石強(qiáng)度低，屬較軟巖。泥巖開挖后易遇水崩解、失水開裂，易風(fēng)化。在用泥巖作為地基持力層時(shí)，基坑開挖至建基面后，應(yīng)及時(shí)施工或者采用混凝土封閉，避免其快速風(fēng)化。

2.3 配水樞紐攔水壩及閘房工程地質(zhì)分段評(píng)價(jià)

按攔水壩及閘房軸線從左岸向右岸，工程地質(zhì)條件分段如下：

2.3.1 第一段

樁號(hào)0+00～0+030，左岸段，長(zhǎng)度30m。左岸為Ⅰ級(jí)階地，地面高程678～676m，岸坡為原狀河堤，地形坡度38°～66°，表層為塊碎石夾黏土厚度5～5.6m，結(jié)構(gòu)松散，局部有架空結(jié)構(gòu)。其下為侏羅系中統(tǒng)遂寧組(J2sn)砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)風(fēng)化帶下限鉛直深度3～6m。弱風(fēng)化帶下限鉛直深渡2～4m。砂質(zhì)泥巖滲透系數(shù)K=1.1×10-5cm/s，屬弱透水層。綜上所述，進(jìn)水閘設(shè)計(jì)建基高程672.5 m，沖砂閘設(shè)計(jì)建基高程670.1 m，溢流壩設(shè)計(jì)建基高程670.9 m,左岸進(jìn)水閘及沖砂閘，溢流壩壩肩置于弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖上，強(qiáng)度能夠滿足地基要求，可作閘基及壩基持力層，其開挖深度7.5 m左右。上部為沖洪積塊碎石，強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖結(jié)構(gòu)松散。該段地下水深4 m，對(duì)開挖邊坡穩(wěn)定不利，建議采取相應(yīng)工程處理措施。建基面以下屬弱透水層。

2.3.2 第二段

樁號(hào)0+030～0+070 m，為河床段，長(zhǎng)度40 m。地面高程674.89～675.26 m，水深0.3～0.5 m。表層為粉土，厚1 m。其下為塊碎石夾黏土，厚約2.5 m，結(jié)構(gòu)松散，局部有架空結(jié)構(gòu)。下伏侏羅系中統(tǒng)遂寧組(J2sn)砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)風(fēng)化帶下限鉛直深度3～6m。弱風(fēng)化帶下限鉛直深渡2～4m。砂質(zhì)泥巖滲透系數(shù)K=1.1×10-5cm/s，屬弱透水層。綜上所述，該段溢流壩設(shè)計(jì)建基高程670.9 m，溢流壩基礎(chǔ)持力層置于弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)度能夠滿足地基要求，可作壩基持力巖層。開挖深度4.5 m左右。上部為塊碎石夾黏土及強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，地下水深2～3 m，對(duì)開挖邊坡穩(wěn)定不利。建基面以下為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，弱透水層，屬相對(duì)隔水層，因此不存在滲漏問題，其允許滲流比降建議值為1.20～1.30。

2.3.3 第三段

樁號(hào)0+070～0+080，為右岸壩肩段，長(zhǎng)度10 m。地面高程676.6～677.9 m，岸坡為粉土及塊碎石夾黏土，厚約3.4 m，結(jié)構(gòu)松散，局部有架空現(xiàn)象。下伏侏羅系中統(tǒng)遂寧組(J2sn)砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)風(fēng)化帶下限鉛直深度3～6m。弱風(fēng)化帶下限鉛直深渡2～4m。砂質(zhì)泥巖滲透系數(shù)K=1.1×10-5cm/s，屬弱透水層。綜上所述，溢流壩右壩肩設(shè)計(jì)建基高程670.9 m，右岸壩肩段壩基置于弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)度能夠滿足地基要求，可作壩基持力巖層，其開挖深度5.5 m左右。上部為粉土及塊碎石，結(jié)構(gòu)松散，下部為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，地下水深2～4 m，對(duì)開挖邊坡穩(wěn)定不利，建議采取相應(yīng)工程處理措施。建基面以下為弱透水層。

2.4 主要工程地質(zhì)問題及評(píng)價(jià)

(1)閘、壩基持力層。閘基及壩肩段建基面以上為塊碎石及粉土，厚度不大，建基面以下持力層為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，強(qiáng)度滿足要求。主要基坑開挖中存在基坑的涌水問題，建議采取相應(yīng)的工程措施。

(2)閘、壩基抗滑穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。閘、壩基為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，其閘、壩基的抗滑穩(wěn)定取決于混凝土基礎(chǔ)與地基砂質(zhì)泥巖接觸面的抗剪強(qiáng)度，建議對(duì)基礎(chǔ)弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果采取相應(yīng)工程處理措施。

(3)閘、壩基滲漏。弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖屬弱透水層，允許滲流坡降建議值為1.2～1.3。

(4)繞壩滲漏。溢流壩兩肩均為黏土夾砂卵石層，屬強(qiáng)透水層，存在庫水繞壩肩向下游滲漏的條件，建議在兩壩肩庫岸作防滲工程。

(5)地基振動(dòng)液化問題。根據(jù)鉆探資料，未發(fā)現(xiàn)厚度較大砂層分布，壩基直接置于弱風(fēng)化基巖上，因此不存在地震液化問題。

(6)開挖邊坡穩(wěn)定性及基坑涌水問題。建基面以上為塊碎石夾黏土，厚2.5～5.6 m，結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)，位于河水位以下，存在基坑涌水問題，建議采取支護(hù)襯砌及排水措施。

(7)下游抗沖刷問題。配水樞紐下游消能地段河床為塊碎石夾黏土，表層結(jié)構(gòu)松散，抗沖刷力差，建議將下游消能地段基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化基巖上。

3 結(jié)論

(1)工程區(qū)位于成都平原西南部，處于新華夏系第三沉積帶——成都凹陷盆地西南邊緣。西北受龍門山構(gòu)造帶控制，東南緊臨龍泉山構(gòu)造。

(2)工程區(qū)斷裂的活動(dòng)性和地震活動(dòng)性主要受龍門山斷裂帶和龍泉山斷裂帶地震活動(dòng)控制。配水樞紐地震烈度為Ⅷ度，區(qū)域穩(wěn)定性較差地區(qū)。

(3)配水樞紐攔水壩工程地質(zhì)條件可分為三段。第一段(0+00～0+030)，左岸段，長(zhǎng)度30 m。左岸為Ⅰ級(jí)階地，岸坡為原狀河堤，地形坡度38°～66°，基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖上，建基面以下屬弱透水層。第二段(0+030～0+070)，為河床段，長(zhǎng)度40 m，水深0.3～0.5 m，建基面以下為弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，弱透水層。第三段(0+070～0+080)，為右岸壩肩段，長(zhǎng)度10 m，壩基置于弱風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，屬弱透水層，強(qiáng)度能夠滿足地基要求。

(4)主要基坑開挖中存在基坑的涌水問題，建議采取相應(yīng)的工程措施。溢流壩兩肩均為黏土夾砂卵石層，屬強(qiáng)透水層，存在庫水繞壩肩向下游滲漏的條件，建議在兩壩肩庫岸作防滲工程。

[1] 四川省地質(zhì)局. 區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告(邛崍幅)[R]. 1976.

[2] GB 18306-2001 中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖 (國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第1號(hào)修改單)[S].

[3] GB 50021-2001(2009) 巖土工程勘察規(guī)范[S].

[4] GB 50487-2008 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[5] DL/T5335-2006 水電水利工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性勘察技術(shù)規(guī)程[S].

TV233

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[定稿日期]2016-08-30

[作者信息]廖軍兆(1982～)， 男， 碩士研究生，助理工程師，從事工程地質(zhì)勘察。