袁家口子水源工程閘室斷裂帶處理措施

馬軍棟，付用坤，劉國慶

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

袁家口子水源工程位于沂南縣袁家莊村東南沂河干流，中泓樁號112+350，閘址距上游東汶河口2.0 km，下游距日蘭高速公路橋約0.7 km，工程閘址以上流域面積5 524 km2，平均來水量為16.5億m3。工程規(guī)模為大（1）型，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，相應(yīng)洪峰流量為9 000 m3/s，校核洪水條件為100年一遇，相應(yīng)洪峰流量為12 500 m3/s，設(shè)計攔蓄水位為96.50 m，一次蓄水量為3 960萬m3，相應(yīng)蓄水面積為6.77 km2。

本工程主要由攔河閘、分流島、連接橋、放水洞、護(hù)岸、管理設(shè)施等工程組成。主河槽布置攔河閘，總寬度262.0 m，共12孔，單孔凈寬20.0 m，順?biāo)鞣较蚩傞L124.7 m。攔河閘兩側(cè)布置分流島，左右各寬15.0 m，分流島上布置門機(jī)庫及橋頭堡。

1 原設(shè)計地質(zhì)情況及處理方法

1.1 原設(shè)計地質(zhì)情況

閘址地貌為河谷類型，成不對稱“U”型，階地發(fā)育。兩岸階地覆蓋層主要為壤土和黏土，河床主要為礫質(zhì)粗砂，在Ⅷ度地震條件下存在液化的可能性；鄌郚－葛溝斷裂從閘址穿過，下伏基巖斷層右側(cè)為奧陶系灰?guī)r，溶溝發(fā)育，黏土充填，透水率5.1～27.6Lu，弱－中等透水性；左側(cè)為白堊紀(jì)凝灰?guī)r、凝角礫巖，弱透水性；中部為斷層破碎帶，地質(zhì)條件較差。

1.2 原設(shè)計地質(zhì)處理方法

一是對鋪蓋及閘室底板下部礫質(zhì)粗砂層清除，換填C20塊石混凝土。二是對閘室段0+000～0+050強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r進(jìn)行清理，換填C20塊石混凝土。三是對0+050～0+160中的底板底部斷層破碎帶采用固結(jié)灌漿處理，處理寬度為底寬20.0 m，長26.5 m，深10.0 m，上部采用C20鋼筋混凝土壓板厚1.5 m，寬20 m，長26.5 m。

2 基礎(chǔ)開挖后實(shí)際地質(zhì)情況及難點(diǎn)

2.1 開挖后實(shí)際地質(zhì)情況

閘址地貌類型成不對稱“U”型，階地發(fā)育。兩岸階地主要為壤土和黏土，河床左側(cè)主要為礫質(zhì)粗砂，右側(cè)主要為石灰?guī)r；鄌郚－葛溝斷裂從閘址穿過，下伏基巖斷層六條，巖性同開挖前。中部為斷層破碎帶主要由灰褐色凝灰?guī)r、凝角礫巖灰紅色砂巖、質(zhì)粉砂巖、礫巖、砂巖、黃色角礫狀灰?guī)r等組成，中間夾有灰白色、灰綠色斷層泥夾巖塊，巖體破碎，地質(zhì)條件較差。

2.2 基礎(chǔ)存在的難點(diǎn)

閘基范圍內(nèi)存在鄌郚—葛溝斷裂帶，由六條斷裂帶組成，這6條斷裂帶給整個閘基的穩(wěn)定性帶來了極大的障礙。斷裂帶傾向E，傾角60°～76°，斷裂帶總寬度120～130 m。具體情況如下：

1）F1斷裂位于2#中墩和3#中墩之間，斷裂面傾向E（左岸），傾角68°～71°，斷裂左（上盤）為灰褐色凝灰?guī)r、凝角礫巖、巖體破碎，右（下盤）為暗紅色泥質(zhì)粉砂巖、砂巖，中間斷層泥寬3.0～6.0 cm，破碎帶寬一般2.0～4.0 m。泥質(zhì)粉砂巖、砂巖巖體破碎，巖層傾向 E（左岸），傾角 45°～50°，沿層面見有紅褐色泥質(zhì)夾層，寬3.0～5.0 cm。

2）F2斷裂位于3#中墩和4#中墩之間，斷裂面傾向E，傾角63°～70°，斷裂左為灰紅色砂巖，右為泥質(zhì)粉砂巖、礫巖、砂巖，巖體破碎，中間斷層泥寬5.0～12.0 cm，破碎帶寬一般1.5～4.0 m。泥質(zhì)粉砂巖、礫巖、砂巖巖層傾向E（左岸），傾角28°～40°，沿層面見有紅褐色泥質(zhì)夾層，寬3.0～6.0 cm。

3）F6斷裂斜穿5#中墩下游，斷裂面傾向E，傾角 60°～75°，斷裂左、右為泥質(zhì)粉砂巖、礫巖，斷裂上口寬度0.6～1.0 m，充填泥夾巖寬。近F6斷裂傾角 40°～45°，其它同 F2。

4）F3斷裂位于5#中墩和6#中墩之間，靠近6# 中墩，斷裂面傾向 E，傾角 68°～75°，斷裂左為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖，右為黃色角礫狀灰?guī)r，中間夾有灰白色、灰綠色斷層泥夾巖塊，角礫狀灰?guī)r見有溶溝、溶隙、溶槽，巖層傾向E，傾角40°。

5）F4斷裂位于6#中墩與7#中墩之間，向上游漸滅，斷裂面傾向 E，傾角 65°～76°，斷裂左為灰黃角礫狀灰?guī)r，右為礫巖，中間為灰白色、灰綠色斷層泥夾巖塊寬1.2 m，巖層傾向E（左岸），傾角 50°～60°。

6）F5斷裂斜穿8#中墩下游，斷裂面傾向E，傾角 60°～74°，斷裂左為礫巖、右為石灰?guī)r，局部礫巖俯沖灰?guī)r之上，中間為灰白色、灰綠色斷層泥夾巖塊寬1.3 m，破碎寬帶3.0～5.0 m。

3 基礎(chǔ)處理措施

3.1 滿足閘室穩(wěn)定處理方案

根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265－2016），巖基上的閘室穩(wěn)定計算應(yīng)滿足在各種計算情況下，閘室最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力，在非地震情況下，閘室基底不出現(xiàn)拉應(yīng)力，在地震情況下，閘室基底拉應(yīng)力不大于100 kPa等要求，F(xiàn)1～F6斷層破碎帶內(nèi)巖體軟化、破碎，不能滿足閘底板與巖基摩擦系數(shù)0.45，凝聚力0.10 MPa，地基允許承載力0.8 MPa的要求，處理方案如下：

1）破碎帶寬度小于2.0 m時，對閘室段及上游5.0 m，下游3.0 m范圍內(nèi)斷層及斷層兩側(cè)破碎帶進(jìn)行開挖清除，回填C20素混凝土，處理深度為破碎帶寬度的1倍。

2）破碎帶寬度大于2.0 m時，對閘室段及上游5.0 m，下游3.0 m范圍內(nèi)斷層進(jìn)行開挖回填C20素混凝土，處理深度為3.0 m，寬度為破碎帶寬度。

3）對斷層破碎帶開挖時巖性較好，斷層深度不足3.0 m的可按實(shí)際開挖深度處理。

4）對鋪蓋前段齒墻下斷層采用開挖回填C20素混凝土，處理深度視斷層開挖情況至不透水層，寬度為斷層破碎帶寬度。

3.2 滿足抗滑穩(wěn)定處理方案

左起 3、4、5、6 中墩位于斷層 F1～F3 之間，下游消力池開挖形成臨空面，不能滿足抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)：基本組合為（完建/蓄水）1.1，特殊組合（地震）為1.0的要求。為了滿足此要求，經(jīng)研究決定在中墩大底板上游齒槽和正中間部位采用C30鋼筋混凝土抗滑齒槽處理，上游齒槽部位的抗滑齒槽長度為18.0 m，上頂寬1.6 m，底寬1.0 m，高度2.5 m。底板中部的抗滑齒槽長度為18.0 m，上頂寬1.8 m，底寬1.0 m，高度2.5 m。具體配筋形式根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（SL191－2008），鋼筋混凝土構(gòu)件在滿足受力要求的同時應(yīng)滿足最小配筋率要求及構(gòu)造要求，最下配筋率取0.15%，計算縱向受拉鋼筋截面積As=1 800 mm2，查《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》截面積取1 901 mm2，由此對應(yīng)配置鋼筋形式為三級22的鋼筋，間距200 mm布置。為適應(yīng)結(jié)構(gòu)形式構(gòu)造筋采用三級18的鋼筋，間距200 mm布置，以滿足抗滑穩(wěn)定要求。

4 結(jié)語

本文主要對原設(shè)計地質(zhì)與開挖后的實(shí)際地址做了實(shí)際對比，對實(shí)際發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)情況及時研究，提出了更合理的處理方案，通過處理后，使閘室基礎(chǔ)滿足了地基承載、抗滑穩(wěn)定、不均勻沉降、滲漏等方面的要求，為整個閘室提供了穩(wěn)定的基礎(chǔ)，保證了整個閘室安全。本文闡述的措施體現(xiàn)出施工中實(shí)際情況與原設(shè)計對比的重要性，為以后類似施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

[1]2016中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/水閘設(shè)計規(guī)范 [S].北京：中國水利水電出版社，2016.

[2]SL/677－2014，中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/水工混凝土施工規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2014.