大水溪水庫(kù)工程水工建筑工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

朱江

大水溪水庫(kù)工程水工建筑工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

朱江

(貴州中水建設(shè)股份有限公司，貴州貴陽(yáng)550001)

以大水溪水庫(kù)為研究對(duì)象，結(jié)合工程建設(shè)地質(zhì)條件，對(duì)大水溪水庫(kù)中導(dǎo)流兼取水隧洞工程、取水塔工程、圍堰工程、棄渣場(chǎng)工程、施工營(yíng)地工程以及永久上壩公路工程地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，該水庫(kù)工程取水塔工程、棄渣場(chǎng)工程、施工營(yíng)地以及永久上壩公路工程的地質(zhì)條件良好，對(duì)于導(dǎo)流兼取水隧洞工程以及圍堰工程，則需要做好邊坡支護(hù)以及防滲處理，以保障工程建設(shè)質(zhì)量。

大水溪水庫(kù)工程；面板堆石壩；地質(zhì)條件

1 工程概況

松桃縣大水溪水庫(kù)最大壩高51m，壩型為面板堆石壩，正常蓄水位高程551 m，回水長(zhǎng)度1.1 km，總庫(kù)容156萬(wàn)m3。該水庫(kù)主要功能是解決下游鄰近鄉(xiāng)村生活用水，同時(shí)考慮解決涉及灌面的灌溉用水。即水庫(kù)以人飲為主，灌溉次之，兼防洪功能。規(guī)劃水庫(kù)工程規(guī)模為?。?）型工程，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物大壩級(jí)別為4級(jí)。為確保工程安全順利施工，對(duì)工程導(dǎo)流兼取水隧洞工程、取水塔、圍堰、棄渣場(chǎng)、施工營(yíng)地等進(jìn)行地質(zhì)評(píng)價(jià)。

2 大水溪水庫(kù)工程水工建筑工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

2.1 導(dǎo)流兼取水隧洞工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

導(dǎo)流兼取水隧洞布置于右岸山體內(nèi)，出露地層巖性為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等。放空、導(dǎo)流洞為同一隧洞，即導(dǎo)流洞同時(shí)起到放空作用，內(nèi)設(shè)引水管道，為無(wú)壓隧洞，長(zhǎng)329 m，由進(jìn)口明挖段、進(jìn)口段、洞身段，出口段、出口明挖段等五部分組成，洞身直徑2.0 m，分述如下：

（1）進(jìn)口明挖段（進(jìn)口洞臉）：樁號(hào)0-062.7～0+000 m，全長(zhǎng)62.7 m，從岸坡至閘門(mén)井，該段采用明挖方式，進(jìn)口底板高程843 m。該段地表覆蓋層厚5～9 m，成份為粘土夾少量碎石，結(jié)構(gòu)稍密實(shí)，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，巖層傾向左岸，傾角10°左右。開(kāi)挖后將形成13 m以上的邊坡，建議采取階梯式削坡，每級(jí)階高15 m，開(kāi)挖坡比1∶0.5～1∶0.75，且需加強(qiáng)永久護(hù)坡及坡體排水處理[1]。

（2）進(jìn)口段：樁號(hào)0+000～0+023.1 m，全長(zhǎng)23.1 m，洞室埋深9～17 m，巖性同進(jìn)口明挖段，為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，傾角10°左右。巖層走向與洞室軸線走向夾角約41°，圍巖類別為Ⅴ類。處在弱風(fēng)化巖體中，隱節(jié)理非常發(fā)育，巖體破碎，圍巖體為Ⅴ類，成洞條件差，在施工開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重掉塊、垮塌的可能性較大，建議進(jìn)行有效的支護(hù)處理。隧洞處于地下水位附近，開(kāi)挖時(shí)應(yīng)做好排水工作[2]。

（3）洞身段：樁號(hào)0+023.1～0+299.2 m，全長(zhǎng)276.10 m，洞軸線方向與洞室走向夾角約87°，洞室埋深32～60 m，巖性同進(jìn)口段，為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，傾角10°左右，埋深17～70 m，洞線處在新鮮基巖中，巖體為較堅(jiān)硬巖，層狀結(jié)構(gòu)，局部成洞條件較差，圍巖體圍為Ⅲ～Ⅳ類，其中Ⅲ類約占70%，在施工開(kāi)挖過(guò)程中局部可能會(huì)出現(xiàn)掉塊、垮塌現(xiàn)象，建議進(jìn)行有效的支護(hù)處理。隧洞處于地下水位以下，開(kāi)挖時(shí)應(yīng)做好相應(yīng)排水工作。

（4）出口段：樁號(hào)0+299.2～0+317 m，全長(zhǎng)17.8 m，洞室埋深5～17 m，圍巖巖性同進(jìn)口段，傾角10°左右。巖層走向與洞室軸線走向夾角約63°，洞線處在弱風(fēng)化巖體內(nèi)，隱節(jié)理非常發(fā)育，巖體破碎，圍巖體圍為Ⅴ類，成洞條件差，在施工開(kāi)挖過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重掉塊、垮塌的可能性較大，建議進(jìn)行有效的支護(hù)處理。隧洞處于地下水位附近，開(kāi)挖時(shí)應(yīng)做好排出工作。

（5）出口明挖段（出口洞臉）：樁號(hào)0+317～0+329 m，全長(zhǎng)12 m，該段采用明挖方式，洞臉部位上部強(qiáng)風(fēng)化巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，工程開(kāi)挖后將形成大于10 m的人工邊坡；明挖段地表覆蓋層厚1～4 m，成份為粘土夾少量碎石，結(jié)構(gòu)稍密實(shí)，下伏基巖同進(jìn)口段，為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，巖層傾向左岸，傾角10°左右。建議采取階梯式削坡，每級(jí)階高15 m，開(kāi)挖坡比1∶0.5～0.75，且需加強(qiáng)永久護(hù)坡及坡體排水處理。洞室圍巖力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1 洞室圍巖力學(xué)參數(shù)建議表

2.2 取水塔工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

取水塔布置于大壩右岸取水隧洞進(jìn)口處，地表覆蓋層厚5～9 m，成份為粘土夾少量碎石，結(jié)構(gòu)稍密實(shí)，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，巖層傾向左岸，傾角10°左右。建議將取水塔基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化巖體上，最大開(kāi)挖深度約12 m，基礎(chǔ)承載力建議值fk=1500～2500kPa。

2.3 圍堰工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

根據(jù)工程區(qū)總體布置情況，本工程需在大壩上、下游各設(shè)置一座圍堰。

（1）上游圍堰：上游圍堰位于大壩軸線上游107m處，設(shè)計(jì)堰頂高程523.5m，堰頂寬3.0m，堰底寬15.25m，最大堰高4.5m，為土石心墻圍堰。

圍堰位置地形平坦，覆蓋層厚度10～15 m，成分為沖洪積砂卵礫石層，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等。根據(jù)建筑物規(guī)模，建議將基礎(chǔ)置于中部砂卵石層上，但由于砂卵石透水性較強(qiáng)，滲透系數(shù)可達(dá)100～150 m/d，建議對(duì)建基面以下覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化巖體作防滲處理，基礎(chǔ)承載力建議值fk=300～400 kPa。

（2）下游圍堰：下游圍堰位于大壩軸線上游111 m處，設(shè)計(jì)堰頂高程516.2m，堰頂寬4.0m，堰底寬14.5m，最大堰高3.5m，為土石心墻圍堰[3]。

圍堰位置地形平坦，覆蓋層厚度10～15 m，成分為沖洪積砂卵礫石層，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等。根據(jù)建筑物規(guī)模，建議將基礎(chǔ)置于中部砂卵石層上，但由于砂卵石透水性較強(qiáng)，滲透系數(shù)可達(dá)100～150 m/d，建議對(duì)建基面以下覆蓋層和強(qiáng)風(fēng)化巖體作防滲處理，基礎(chǔ)承載力建議值fk=300～400 kPa。

2.4 棄渣場(chǎng)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

本工程棄渣主要為大壩、溢洪道及取水口等基礎(chǔ)土石方開(kāi)挖和輔助企業(yè)、施工便道及輸水管線土石方開(kāi)挖、石料場(chǎng)無(wú)用層剝離等棄渣。壩區(qū)主體工程開(kāi)挖量25.51萬(wàn)m3，施工便道及輔助建筑基礎(chǔ)等開(kāi)挖棄渣約為0.15萬(wàn)m3，大壩次堆區(qū)回填利用1.93萬(wàn)m3，其他部位棄渣回填利用1.53萬(wàn)m3，主體工程施工區(qū)棄渣量合計(jì)22.20萬(wàn)m3，折合堆渣量29.97萬(wàn)m3。

結(jié)合地形條件、施工交通條件，場(chǎng)地選在下壩址下游約700 m處右岸沖溝內(nèi)。覆蓋層主要為殘坡積粘土層，厚1～5 m，下伏基巖為寒武系下統(tǒng)金頂山至明心寺組（∈1m～j）：上部為灰綠、黃綠色頁(yè)巖及砂質(zhì)頁(yè)巖，下部為灰黑、黑色薄至中厚層砂巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖，底部為深灰色薄至厚層灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀N45°～55°E/SE∠20°～30°。場(chǎng)地內(nèi)無(wú)構(gòu)造發(fā)育，整體穩(wěn)定性較好，棄渣堆置于覆蓋層之上，沿河床岸邊設(shè)立擋墻，擋墻基礎(chǔ)置于基巖上即可，墻身、墻基需防洪水影響，擋墻頂部高程需高于洪水位。擋墻地基綜合承載力：fk=400～600kPa；巖/砼抗剪斷參數(shù)：f’=0.4～0.5，c’=0.1～0.2MPa，摩擦系數(shù)f=0.35～0.4。

2.5 施工營(yíng)地工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

施工營(yíng)地布置于大壩下游約600m右岸坡，分布高程600m～615 m，地形較緩。該處地形坡度10°～25°，覆蓋層厚0～5 m。下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）板巖、變余砂巖等，巖層產(chǎn)狀N60°～75°W/NE∠10°～15°。場(chǎng)地內(nèi)無(wú)構(gòu)造發(fā)育，整體穩(wěn)定性較好。營(yíng)地開(kāi)挖基坑穩(wěn)定性較好，基礎(chǔ)可置于基巖上，建議承載力fk=600～800kPa，摩擦系數(shù)f=0.35～0.4。

2.6 永久上壩公路工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

永久上壩公路布置于大壩右岸下游，寬6.5 m，沿線覆蓋層厚0 m～5 m，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）板巖、變余砂巖等，巖層產(chǎn)狀N60°～75°W/NE∠10°～15°。場(chǎng)地內(nèi)無(wú)構(gòu)造發(fā)育，整體穩(wěn)定性較好。公路最大開(kāi)挖邊坡高度約6 m～8 m，因巖層產(chǎn)狀平緩，巖體強(qiáng)度較高，整體穩(wěn)定性較好。建議公路開(kāi)挖坡比：覆蓋層，1∶1.25；基巖，0.5～0.75。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該水庫(kù)工程取水塔工程成份為粘土夾少量碎石，結(jié)構(gòu)稍密實(shí)；棄渣場(chǎng)工程場(chǎng)地內(nèi)無(wú)構(gòu)造發(fā)育，整體穩(wěn)定性較好；施工營(yíng)地整體穩(wěn)定性較好；永久上壩公路工程巖體強(qiáng)度較高，整體穩(wěn)定性較好。但是，導(dǎo)流兼取水隧洞工程出露地層巖性為前震旦系烏葉組第一亞段中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，需要做好邊坡支護(hù)和排水處理；另外，圍堰工程地形平坦，成分為沖洪積砂卵礫石層，透水性較強(qiáng)，因此需要做好防滲處理。

[1]張少武.三維排水柔性生態(tài)邊坡工程在水利工程中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2012，31（10）：93-93.

[2]陳剛，李春艷，陳宙，等.向家壩地下電站機(jī)組引水隧洞排水方式探討[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2012，35（5）：106-108.

[3]張潔，劉懿輝.溪洛渡水電站高土工膜心墻土石圍堰設(shè)計(jì)[J].黑龍江水利科技，2013，41（3）：67-69.

TV221.2

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1673-9000（2017）02-0091-02

2016-11-08

朱江（1986-），男，貴州畢節(jié)人，工程師，主要從事工程地質(zhì)和水文地質(zhì)工作。