不同地質(zhì)條件下壩址和壩型方案比選分析

肖國(guó)鋒

（喀什宏途工程監(jiān)理有限公司，新疆 喀什 844000）

選擇壩址時(shí)，首先評(píng)價(jià)各壩址的建壩條件，其中壩址的地質(zhì)條件是決定性的因素，直接影響壩址的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 因此，在壩址選擇階段［1］，通過(guò)全面地質(zhì)勘察分析、比選，合理選定壩址、壩型，確保工程高效優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)［2-3］。 本文以新疆某水庫(kù)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)地質(zhì)條件的分析，對(duì)壩址和壩型的選擇提出意見(jiàn)和建議。

1 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

1.1.1 上庫(kù)段

從庫(kù)尾至G13沖溝附近，長(zhǎng)2.8km。 該庫(kù)段分YT河段和XMLK河段。

（1）YT河段河谷呈“V”字型，河道相對(duì)狹窄，現(xiàn)代河床寬10～30m，兩岸基巖大部分裸露，岸坡陡峻，兩岸坡度55°～75°，局部近直立，河流下切，作用強(qiáng)烈，下切深度200～300m。

（2）XMLK河段為YT河的支流，河流整體走向近東西向，河谷呈“V”字型，現(xiàn)代河床寬30～60m，兩岸基巖大部分裸露，多發(fā)育沖溝，沖溝走向與河流正交。

1.1.2 下庫(kù)段

（1）從G13沖溝至庫(kù)首，長(zhǎng)2.0km，該段河谷走向由北西向（315°）轉(zhuǎn)近東西向，呈“V”字型，兩岸基巖局部裸露。 左岸較陡，自然坡度55°～70°，局部近直立；右岸較緩，坡度25°～30°。 河流下切深度150～200m。

（2）兩岸斷續(xù)發(fā)育3級(jí)基座階地，I～Ⅲ級(jí)階地為殘留階地，且被采金擾動(dòng)破壞。 該河段為斜向河谷，交角大多小于30°。 河谷兩岸沖溝發(fā)育，較大規(guī)模的沖溝有8條，其中左岸5條，右岸3條。

1.2 地層巖性

庫(kù)區(qū)內(nèi)出露有薊縣系、泥盆系和第四系地層，現(xiàn)分述如下。

（1）薊縣系（Jx）。分布在YT河與XMLK河（以下簡(jiǎn)稱(chēng)兩河）匯合口以南1.5km的庫(kù)尾。 巖性以灰綠色、灰紫色千枚巖、變質(zhì)砂巖和凝灰角礫巖為主，巖層產(chǎn)狀80°～90°SE∠70°～80°。

（2）泥盆系（D）。 僅出露泥盆系上統(tǒng)（D）地層，分布在除庫(kù)尾以外的庫(kù)段，是構(gòu)成庫(kù)壩區(qū)的主要地層，巖性為變質(zhì)混合巖、變質(zhì)砂巖變質(zhì)混合巖，灰白色、灰綠色，變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，產(chǎn)狀不明顯；變質(zhì)砂巖，紫紅色，變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層理構(gòu)造，產(chǎn)狀：70°～80°SE∠70°～80°。

（3）第四系。庫(kù)區(qū)出露第四系上更新統(tǒng)～全新統(tǒng)風(fēng)積、沖積及崩坡積等各種成因的地層，分布較為廣泛。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

庫(kù)內(nèi)巖層呈單一向南傾斜的單斜構(gòu)造，走向近東西，與區(qū)域構(gòu)造線(xiàn)方向一致，傾向南東或南西，傾角60°～80°。 庫(kù)區(qū)內(nèi)地層以泥盆系上統(tǒng)變質(zhì)混合巖、變質(zhì)砂巖為主，屬中硬巖，地層內(nèi)節(jié)理、裂隙及斷層發(fā)育。根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪結(jié)果，水庫(kù)區(qū)主要發(fā)育近東西向斷層，規(guī)模較大的斷層有：f和F斷層，均為非活動(dòng)性斷層，規(guī)模等級(jí)Ⅱ級(jí)。

2 壩型地質(zhì)選擇

2.1 壩線(xiàn)選擇

本次勘察在確定的上壩址選擇了上、 下兩條壩線(xiàn)。 下壩線(xiàn)位于出山口上游直線(xiàn)距離6km處，上壩線(xiàn)位于下壩線(xiàn)上游0.3km處，均屬中山峽谷縱向河谷地形。 受壩址地形條件限制，壩線(xiàn)布置調(diào)整余地較小。本次對(duì)兩壩線(xiàn)進(jìn)行比較評(píng)價(jià)如下：

（1）上壩線(xiàn)處兩岸不對(duì)稱(chēng)，左岸基巖裸露，岸坡陡立，岸坡坡度70°～80°，坡高大于300m，屬超高陡峻邊坡，右岸發(fā)育有Ⅰ～Ⅲ級(jí)階地，岸坡較緩，基巖零星出露，覆蓋層厚度較大，兩岸均不利于樞紐布置。 下壩線(xiàn)兩岸不對(duì)稱(chēng)，兩岸基巖大部分裸露，左岸岸坡較順直，利于樞紐布置，右岸較緩，覆蓋層厚度較小，有利于樞紐布置。從樞紐布置上比較，下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。

（2）上壩線(xiàn)壩基巖體左岸為變質(zhì)砂巖，右岸為變質(zhì)混合巖。 下壩線(xiàn)兩岸均為變質(zhì)混合巖。 上、下壩線(xiàn)壩基巖體均屬中硬巖，但變質(zhì)砂巖強(qiáng)度相對(duì)較低。兩壩線(xiàn)處風(fēng)化層厚及防滲處理深度大致相同。 從壩基巖體條件上比較，下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。

（3）上壩線(xiàn)左壩肩規(guī)模較大，斷裂f23近東西向從左岸穿壩肩通過(guò)，受f23影響左岸巖體破碎，完整性差，邊坡和防滲處理工程量大；右岸相對(duì)隔水層埋深較大，防滲處理深度和長(zhǎng)度均較大。下壩線(xiàn)處無(wú)規(guī)模較大的斷裂通過(guò)。從邊坡和防滲處理工程量上比較，下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。

（4）上壩線(xiàn)左岸壩肩上方局部存在傾倒體，傾倒體方量2萬(wàn)m3，左岸超高陡峻邊坡處理及壩肩上方傾倒體處理因難；右岸覆蓋層厚度大，清廢量較大，下壩線(xiàn)基巖大部分裸露，兩岸發(fā)育有不同程度的卸荷體，需進(jìn)行相應(yīng)的工程處理。 從施工難易程度上比較，下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。

（5）上、下兩壩線(xiàn)長(zhǎng)度相近，下壩線(xiàn)基巖棵露，地形方面有利于其他水工建筑物的布置。 上壩線(xiàn)右岸坡較緩，其他水工建筑物的布置長(zhǎng)度較長(zhǎng)。從水工建筑物長(zhǎng)短上比較，下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。

通過(guò)比較，下壩線(xiàn)的工程地質(zhì)條件優(yōu)于上壩線(xiàn)，建議選擇下壩線(xiàn)作為大壩壩線(xiàn)。

2.2 壩型選擇

本階段選擇混凝土面板壩、心墻壩兩種壩型，現(xiàn)從地震條件、抗震性能、地形條件樞紐布置（4）、壩基條件、防滲條件、邊坡開(kāi)挖處理、天然建筑材料等方面比較如表1。

表1 壩型條件對(duì)比

通過(guò)表1可知，

（1）址區(qū)相同地震基本烈度下，心墻壩抗震性能與面板壩相近。

（2）兩岸地形不對(duì)稱(chēng)，不利于面板壩（趾板線(xiàn)選線(xiàn)）布置，心墻壩影響較小。 兩岸高陡邊坡崩塌、掉塊對(duì)面板壩壩體安全影響較大，對(duì)心墻壩壩體安全影響相對(duì)較小。 從地形及壩體安全相比，心墻壩優(yōu)于面板壩。

（3）基巖性均為泥盆系變質(zhì)混合巖，兩壩型壩基工程地質(zhì)條件相近。

（4）面板壩沿趾板開(kāi)挖寬度、深度較大，從壩基開(kāi)挖工程量相比，心墻壩較優(yōu)。

（5）面板壩趾板防滲線(xiàn)長(zhǎng)，從防滲處理面積相比，心墻壩較優(yōu)。

（6）面板壩趾板線(xiàn)長(zhǎng)，從開(kāi)挖邊坡工程量、防護(hù)、錨固及自然邊坡防護(hù)、 錨固處理面積相比，心墻壩較優(yōu)。

（7）面板壩中的混凝土面板、防滲帷幕灌漿、固結(jié)灌漿等需使用高抗硫酸水泥，從水泥使用方量和防腐工程量上相比，心墻壩較優(yōu)［5］。

（8）心墻壩和面板壩選用的填筑料、混凝土骨料料場(chǎng)相同，儲(chǔ)量、質(zhì)量滿(mǎn)足技術(shù)要求，運(yùn)距相同。 面板壩對(duì)填筑料的單一性要求高，填筑碾壓質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)較高：心墻壩填筑料可分區(qū)設(shè)計(jì)使用，壩料使用種類(lèi)相對(duì)較多（開(kāi)挖回填料），填筑碾壓質(zhì)量易于控制，從填筑碾壓質(zhì)量控制和壩料使用要求上相比，心墻壩較優(yōu)。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)瀝青混凝土心墻壩和混凝土面板壩的壩型和地質(zhì)條件比較，面板壩趾板基礎(chǔ)開(kāi)挖及邊坡處理工程量巨大，心墻壩優(yōu)勢(shì)明顯；從工程量、樞紐布置、壩型適應(yīng)性和施工難易程度等方面綜合評(píng)價(jià)比較，心墻壩較優(yōu)，本工程選擇心墻壩作為大壩壩型。