馱英水庫(kù)灌區(qū)工程施工地質(zhì)工作探討

李新利

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 概況

馱英水庫(kù)及灌區(qū)工程是國(guó)務(wù)院確定的172項(xiàng)重大節(jié)水供水重大水利工程之一，規(guī)劃灌溉面積84.12萬(wàn)畝，灌區(qū)工程干渠和支渠總長(zhǎng)748.21 km，是廣西左江旱片治理的重要組成部分。工程涉及崇左市江州區(qū)、扶綏縣和寧明縣的21個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。規(guī)劃擬以新建馱英水庫(kù)為主要水源，通過(guò)修建輸水總干渠和寧明干渠、東干渠、西干渠、客蘭引水渠，連貫該灌區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的水源工程，形成一個(gè)水量充足、調(diào)配能力強(qiáng)和覆蓋面廣的灌溉區(qū)域，以實(shí)現(xiàn)該區(qū)域農(nóng)業(yè)的旱澇保收和作物單產(chǎn)的提高乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

灌區(qū)工程共布置總干渠1條、干渠4條，總長(zhǎng)度243.95 km；新建支渠26 條，總長(zhǎng)度239.66 km；新建灌溉補(bǔ)水渠道15 條，總長(zhǎng)度40.34 km；續(xù)建配套支渠24條，總長(zhǎng)224.26 km。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

灌區(qū)北部為西大明山麓，峰頂海拔500～600 m；南部是十萬(wàn)大山北坡，峰頂海拔400～600 m，西部為大青山，山頂海拔1256 m。灌區(qū)地形趨勢(shì)是：西部高，東部低，南北高，中部低。本區(qū)地貌明顯受巖性與構(gòu)造控制，同時(shí)，由于測(cè)區(qū)自中三迭系末即隆起為陸地，各種外力作用對(duì)地貌的形成有很大影響。根據(jù)地貌的成因分為巖溶地貌及非巖溶地貌，巖溶地貌分為殘峰坡地、丘陵溶蝕谷地、峰林谷地地貌；非巖溶地貌分為低山丘陵地貌、紅層丘陵盆地地貌。地形地貌圖見(jiàn)圖1。

2.2 地層巖性

灌區(qū)地層發(fā)育較全，除寒武系及志留系外，泥盆系至第四系均有分布，其中石炭系、三迭系分布最廣，二迭系、侏羅系次之。自泥盆系下統(tǒng)上部至三迭系下統(tǒng)主要為碳酸鹽巖相，其余地層以碎屑巖相為主。此外，泥盆系中統(tǒng)至三迭系尚有火山巖夾層（見(jiàn)表1）。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

灌區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，初步劃分為：緯向構(gòu)造、北東向構(gòu)造。

（1）緯向構(gòu)造。由崇左復(fù)式向斜、十萬(wàn)大山復(fù)式向斜、寧明—上思構(gòu)造盆地和近東西向的壓扭斷裂及其配套的北北西、北北東向和扭性斷裂組成。

（2）北東向構(gòu)造。主要褶皺有東羅向斜、扶南山背斜、雷卡向斜；主要斷裂有江州斷裂、渠多斷裂、岜盆斷裂、岜羊斷裂、雷卡斷裂、岜儀斷層、岜儀南斷層等。

2.4 不良物理地質(zhì)現(xiàn)象及主要工程地質(zhì)問(wèn)題

灌區(qū)內(nèi)特殊性巖土主要為第三系巖土及殘坡積紅粘土，不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為巖土膨脹、巖溶塌陷、危巖等。

圖1 地形地貌圖

2.4.1 第三系邕寧群（E2-Ny）砂泥巖工程地質(zhì)特征

總干渠明江—那佳（樁號(hào)Z23+910～Z28+595）和寧明干渠渠首約220 m為第三系邕寧群（E2-Ny）砂泥巖，第三系邕寧群泥巖地層具有膨脹性，并易風(fēng)化剝蝕形成紅層丘陵，具有和一般性粘土不同的工程地質(zhì)特征，主要表現(xiàn)在如下幾方面：

（1）土的力學(xué)強(qiáng)度比較高，壓縮性比較低。

（2）根據(jù)物探測(cè)試成果及現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)測(cè)繪，該土層厚度變化較大，干渠沿線巖土層厚度為2～8 m。土層的厚度和下伏基巖巖性有密切關(guān)系。

（3）膨脹巖土。第三系邕寧群（E2-Ny）泥巖風(fēng)化后具有脹縮性，對(duì)渠道開(kāi)挖邊坡及渠道基礎(chǔ)穩(wěn)定有一定的影響，邊坡開(kāi)挖不能按常規(guī)的坡比放坡；根據(jù)試驗(yàn)成果，干渠沿線第三系土層自由膨脹率45%～51%，膨脹潛勢(shì)為弱，發(fā)育深度一般為2～5 m。

第三系邕寧群地層風(fēng)化土獨(dú)有的工程地質(zhì)特征，引起的主要工程地質(zhì)問(wèn)題有產(chǎn)生裂隙和脹縮、邊坡穩(wěn)定問(wèn)題。對(duì)明渠開(kāi)挖邊坡和基礎(chǔ)的穩(wěn)定有一定的影響。

2.4.2 紅粘土工程地質(zhì)特征

紅粘土主要分布于東干渠、西干渠、客蘭東干渠，為碳酸鹽巖地區(qū)碳酸鹽巖風(fēng)化形成的殘坡積土。

（1）紅粘土特征。①物理力學(xué)性質(zhì)基本特點(diǎn)：天然含水率、飽和度、塑性界限及天然孔隙比都很高，確具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和較低的壓縮性；②土層厚度變化較大：根據(jù)物探測(cè)試和鉆孔揭露，各干渠沿線紅粘土層厚度一般為10～15 m，局部厚度達(dá)30 m。土層的厚度和下伏基巖巖性有密切關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)，石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r易于巖溶化，巖石表面起伏劇烈，上覆紅粘土層厚度變化很大；泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r的巖溶化比較弱，巖體表面比較平整，上覆紅粘土層厚度變化比較??；③上硬下軟的現(xiàn)象：地層從地表向下由硬變軟，土的強(qiáng)度逐漸降低，壓縮性增大。根據(jù)勘探鉆孔揭露情況，干渠沿線地下水埋深較大，地下水多低于基巖面，上硬下軟現(xiàn)象不明顯。在羅白渡槽基巖接觸面附近存在相對(duì)較軟的下臥層；④脹縮性巖線紅黏土自由膨脹率為3%～90%，具有膨脹性土約占46.4%。根據(jù)膨脹潛勢(shì)統(tǒng)計(jì)：弱膨脹性約占87.9%；中等膨脹性約占11.1%；強(qiáng)膨脹性，約占1%。根據(jù)有關(guān)膨脹土相關(guān)規(guī)范，干渠沿線紅粘土主要為碳酸鹽巖風(fēng)化形成的殘坡積土，紅粘土和次生紅粘土具有膨脹土的一些特征，但在渠道沿線各紅粘土和次生紅粘土分布區(qū)域內(nèi)，土層內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有光滑面和擦痕的裂隙發(fā)育，在二級(jí)階地、山前或盆地邊緣丘陵地帶，地形坡度一般為10°～20°，可見(jiàn)因水流沖刷形成的自然陡坎，高度一般大于1.5 m；鄉(xiāng)村公路的邊坡比一般為1∶1，高度為1.5～3 m，僅見(jiàn)局部滑塌，大部分保存完好；另外，工程地質(zhì)分區(qū)內(nèi)也未發(fā)現(xiàn)因土層脹縮引起地基變形導(dǎo)致房屋破壞的現(xiàn)象。因此，渠道沿線

紅粘土和次生紅粘土雖然具有膨脹土的一些特征，但在土層含水量變化不大的情況下其所表現(xiàn)的脹縮性很弱。

系統(tǒng)階/組巖層代號(hào)厚度/m第四系 全新統(tǒng)更新統(tǒng)Qedl Qapl Qal Qp 3～30 4～7 10～17 7～29黃褐色砂土、砂礫石。上部粉質(zhì)粘土、粘土、砂質(zhì)土，下部砂礫石。亞粘土、砂礫層與洞穴堆積物。第三系白堊系下統(tǒng)上統(tǒng)邕寧群大坡組新隆組中統(tǒng)那蕩組侏羅系百姓組下統(tǒng)汪門(mén)組170～634 6～741 511 98～1278 534～650 294 524 167 330 342 697～1045中統(tǒng)百蓬組370～1581三疊系 二疊系 石炭系 泥盆系下統(tǒng)北泗組羅樓群下組馬腳嶺組E2-Ny2 E2-Ny1 K1d K1x J3 J2ntc J2ntb J2nta J1b2 J1b1 J1w ΠT2b T2b ΠT1b T1b T1lla T1 m 820 179 778 βT1 T1長(zhǎng)興組合山組P2c上統(tǒng)下統(tǒng)上統(tǒng)中統(tǒng)茅口階棲霞階P2 h P2 P1 m P1qC3 C2 h下統(tǒng)黃龍組大埔組大塘階巖關(guān)階C2d C1d C1y上統(tǒng)D3b D3l 硅質(zhì)巖中統(tǒng)下統(tǒng)東崗嶺組納標(biāo)組塘丁組郁江組那高嶺組蓮花山組D3 a D2d D2n D1t D1y D1n D1l 359 26～76 48～116 0～160 187～620 196～282 304～617 84～318 40～174 29～283 0～183 269～-1050 90～410 48～150 173～410 40～147 59～64 136主要巖性及特征棕紅色、黃褐色紅粘土及含碎石紅粘土為主，局部為一般性粘土或碎石土。紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖。灰白色中厚層細(xì)砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，底部砂礫石。灰白、紫紅色細(xì)砂巖夾泥質(zhì)粉砂巖。紫紅色中厚層狀細(xì)砂巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖夾泥巖、礫巖。淺黃灰白厚層含長(zhǎng)石石英砂巖夾泥巖，下部砂巖含礫巖。淺黃色中厚層花斑狀細(xì)砂巖夾泥質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖及泥巖。紫紅色薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)細(xì)砂巖、粉砂巖?；揖G色中厚層長(zhǎng)石石英砂巖、細(xì)砂巖及泥巖?；尹S、紫紅色薄層泥巖、細(xì)砂巖、粉砂巖，底部泥巖與含鈣質(zhì)結(jié)核粉砂巖互層。紫紅色厚～中厚狀泥巖、粉砂巖夾泥巖。上部：紫紅色薄～中厚層泥巖、鈣質(zhì)泥巖夾粉砂巖、細(xì)砂巖。下部：灰白、紫紅中厚層細(xì)砂巖、異粒砂巖夾含鈣泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及煤纖。酸性火山巖?；揖G色薄層頁(yè)巖、粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾細(xì)砂巖。酸性火山巖（熔巖、凝灰熔巖、凝灰?guī)r）?；?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾頁(yè)巖、泥灰?guī)r、硅質(zhì)巖。砂巖、泥巖。灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁(yè)巖夾砂巖。玄武巖。薄層灰?guī)r、白云巖夾頁(yè)巖?；?guī)r、硅質(zhì)巖。鐵質(zhì)砂巖、泥巖、鐵鋁巖夾頁(yè)巖、硅質(zhì)巖、菱鐵礦及煤層。鐵鋁巖、硅質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)巖。中厚層～厚層狀灰?guī)r。中厚層～厚層狀灰?guī)r、含硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r厚層狀灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖厚層狀灰?guī)r白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖灰?guī)r、硅質(zhì)巖灰?guī)r白云巖灰?guī)r夾白云巖白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r白云巖、鈣質(zhì)白云巖砂巖、頁(yè)巖頁(yè)巖細(xì)砂巖、粉砂巖

（2）主要工程地質(zhì)問(wèn)題。紅粘土引起的主要工程地質(zhì)問(wèn)題有地基不均勻沉降、承載力變化大、產(chǎn)生裂隙和脹縮、邊坡穩(wěn)定等問(wèn)題。對(duì)渠道基礎(chǔ)和開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定有一定的影響。

2.4.3 巖溶

東干渠、西干渠、客蘭東干渠碳酸鹽類(lèi)巖石分布廣泛，灰?guī)r、燧石灰?guī)r及白云巖等碳酸鹽巖呈大面積連續(xù)分布，屬于巖溶發(fā)育弱～強(qiáng)烈?guī)r組，東干渠巖溶強(qiáng)發(fā)育巖組約占沿線的44.6%，西干渠巖溶強(qiáng)發(fā)育巖組約占沿線的32.8%，客蘭干渠巖溶強(qiáng)發(fā)育巖組約占沿線的85.2%。

根據(jù)鉆孔揭露情況，東干渠鉆孔遇洞率為27.6%，鉆孔線溶率為10.23%，為巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)；西干渠鉆孔遇洞率為44.3%，鉆孔線溶率為10.3%，為巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)，揭露溶洞鉆孔主要分布在羅白渡槽一帶，該段巖溶較發(fā)育；客蘭東干渠覆蓋厚度較大，揭露基巖鉆孔較少，無(wú)法統(tǒng)計(jì)遇洞率和線溶率，沿線山體可見(jiàn)巖溶發(fā)育。

2.4.4 崩塌（危巖）

東干渠渠舊隧洞進(jìn)出口、西干渠羅白隧洞進(jìn)出口、客蘭東干渠局部傍山段山坡上存在松動(dòng)塊體，尤其是灰?guī)r石山的陡崖，易發(fā)生崩塌，掩埋或沖毀明渠，危及渠道安全。

3 施工地質(zhì)主要工作[1]

水利水電工程施工地質(zhì)工作對(duì)消除地質(zhì)隱患，優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇合理的施工方法，指導(dǎo)工程安全運(yùn)行和充分發(fā)揮工程的目標(biāo)效益，具有重要意義。根據(jù)有關(guān)規(guī)程規(guī)范的規(guī)定，施工地質(zhì)工作主要要求如下：

（1）編錄、測(cè)繪施工揭露的地質(zhì)現(xiàn)象，檢驗(yàn)、修正前期工程地質(zhì)勘察資料和評(píng)價(jià)結(jié)論。

（2）進(jìn)行取樣和試驗(yàn)，復(fù)核巖（土）體的物理力學(xué)參數(shù)。

（3）及時(shí)提出對(duì)不良工程地質(zhì)問(wèn)題的處理意見(jiàn)和建議。

（4）進(jìn)行地質(zhì)觀測(cè)及預(yù)報(bào)，在施工前或施工過(guò)程中，及時(shí)預(yù)報(bào)工程在某部位存在的不良工程地質(zhì)問(wèn)題，確保施工安全、順利進(jìn)行，特別是在暗河發(fā)育部位施工時(shí)。

（5）參加地基、工程邊坡、隧洞及其它隱蔽工程的地質(zhì)評(píng)價(jià)和驗(yàn)收。

（6）提出運(yùn)行期間的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)觀測(cè)建議。

（7）料場(chǎng)情況發(fā)生變化或需新辟料場(chǎng)時(shí)，應(yīng)查明或復(fù)查天然建筑材料的質(zhì)量、儲(chǔ)量及開(kāi)采條件。

（8）提出專(zhuān)門(mén)性勘察工作的建議。

（9）在施工地質(zhì)過(guò)程中，建立“施工地質(zhì)日志”，及時(shí)記錄有關(guān)施工地質(zhì)事項(xiàng)，包括各建筑物實(shí)際開(kāi)工日期、停工日期、復(fù)工日期、竣工日期、地質(zhì)變異情況和工程重大事項(xiàng)、工程處理意見(jiàn)、實(shí)施結(jié)果、處理效果等。

（10）編制施工地質(zhì)報(bào)告。

4 施工地質(zhì)工作的關(guān)鍵

本工程干渠長(zhǎng)度243.95 km，支渠和續(xù)建配套支渠長(zhǎng)度504.26 km。工程線路長(zhǎng)、跨越的地貌和地質(zhì)單元多，主要建筑有明渠、隧洞、渡槽、倒虹吸、暗涵等。施工階段地質(zhì)根據(jù)建筑物類(lèi)別、地質(zhì)條件、工程地質(zhì)問(wèn)題等因素應(yīng)做好以下關(guān)鍵工作。

（1）明渠。本工程明渠的比重比較大，主要有開(kāi)挖明渠、半挖半填渠、填方明渠。開(kāi)挖明渠應(yīng)關(guān)注開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題，尤其關(guān)注高邊坡、存在不利構(gòu)造組合的邊坡、紅黏土邊坡、膨脹巖土邊坡，開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)勤巡視、早預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，并提供下一步開(kāi)挖方案。

（2）隧洞。本工程的隧洞主要為砂泥巖隧洞，圍巖類(lèi)別以Ⅴ～Ⅳ類(lèi)為主；西干渠、東干渠、客蘭東干渠存在灰?guī)r隧洞。砂泥巖隧洞巖層多為緩傾角，構(gòu)造對(duì)洞身穩(wěn)定性影響比較大，在地質(zhì)巡視和預(yù)報(bào)是應(yīng)關(guān)注陡傾角節(jié)理裂隙發(fā)育情況，并及時(shí)調(diào)整支護(hù)方案，確保圍巖穩(wěn)定；灰?guī)r隧洞圍巖類(lèi)別一般相對(duì)較好，但存在不可預(yù)見(jiàn)的巖溶情況，尤其竹琴2#隧洞位于天坑周邊，巖溶發(fā)育強(qiáng)，施工地質(zhì)工作應(yīng)做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)。

（3）渡槽。渡槽基礎(chǔ)地基穩(wěn)定是施工地質(zhì)工作的關(guān)鍵工作。對(duì)于砂泥巖地區(qū)，應(yīng)根據(jù)前期勘察成果，檢查檢測(cè)建基面是否滿足基礎(chǔ)穩(wěn)定性要求；對(duì)于灰?guī)r地區(qū)，應(yīng)結(jié)合前期勘察成果，采用釬探或超前地質(zhì)鉆復(fù)核地基地質(zhì)情況，確?；A(chǔ)的穩(wěn)定性。

（4）倒虹吸。倒虹吸施工地質(zhì)工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注鎮(zhèn)墩工程地質(zhì)條件，應(yīng)根據(jù)前期勘察成果，檢查檢測(cè)建基面是否滿足基礎(chǔ)穩(wěn)定性要求。

（5）暗涵。暗涵施工地質(zhì)工作應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注承載力問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)前期勘察成果，檢查檢測(cè)建基面是否滿足基礎(chǔ)穩(wěn)定性要求。

5 其他建議

（1）本工程臨時(shí)開(kāi)挖邊坡較多，局部臨時(shí)邊坡高陡，地質(zhì)人員也應(yīng)關(guān)注，進(jìn)行巡視、預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)建議增加或加強(qiáng)防護(hù)措施。

（2）本工程線路長(zhǎng)，涉及工作面多，建議結(jié)合中國(guó)資源衛(wèi)星日新圖和無(wú)人機(jī)技術(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行巡視，提高巡視效率，對(duì)于施工過(guò)程中的地質(zhì)問(wèn)題早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)報(bào)。

（3）注重安全，本工程工作面多，勞務(wù)隊(duì)伍水平參差不齊，施工地質(zhì)工作應(yīng)“以人為本，保障施工安全”為理念，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)提供處理方案。