老口航運(yùn)樞紐一期泄水閘壩工程地質(zhì)及其壩基處理

玉華柱

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

1 工程概況

廣西郁江老口航運(yùn)樞紐是郁江綜合利用規(guī)劃十個(gè)梯級(jí)中自上而下的第七個(gè)梯級(jí)，是一座以航運(yùn)、防洪為主，結(jié)合發(fā)電兼顧改善南寧市水環(huán)境等效益的水資源綜合利用工程，是右江實(shí)現(xiàn)III級(jí)航道目標(biāo)的重要工程，也是實(shí)施郁江流域防洪規(guī)劃的關(guān)鍵性工程。樞紐壩址位于左江和右江匯合口下游4.7 km 的郁江上游河段上，上游距右江金雞灘水電站壩址121 km、距左江山秀水電站壩址84 km，下游距西津水電站壩址204 km。

老口航運(yùn)樞紐為低水頭閘壩型攔河工程，水庫正常蓄水位75.50 m，校核洪水位85.49 m，總庫容為25.87 億m3，工程等別為I 等，屬大（1）型工程，樞紐主要建筑物由攔河壩、船閘、電站廠房、副壩、魚道等組成。壩軸線長度為1565 m，最大壩高48 m，溢流閘壩共設(shè)13 孔、每孔凈寬22 m 的溢流閘孔。攔河壩、泄水閘壩均按1級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為500 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000 年一遇，泄水閘壩消能防沖按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

老口航運(yùn)樞紐主體工程于2012 年5 月開工，2016 年10 月基本建成、并實(shí)現(xiàn)水庫蓄水發(fā)電及船閘通航。工程建成運(yùn)行至今，各建筑物運(yùn)行安全良好，未出現(xiàn)工程安全問題。

2 樞紐泄水閘壩布置特點(diǎn)

樞紐主體建筑物布置沿壩軸線從左岸到右岸依次有：左岸接頭土壩、門庫壩、左岸船閘、左岸重力壩、左9孔泄水閘壩、縱向?qū)?、?孔泄水閘壩、電站廠房、魚道、右岸重力壩、右岸接頭土壩等，其中泄水閘壩段布置在主河床中部，位于壩軸線樁號(hào)B0+603.15 m～B0+940.38 m，由泄水閘壩及消力池、海漫等消能防沖建筑物組成，左側(cè)由15 m長混凝土重力壩與船閘上閘首相連接，右側(cè)與電站廠房壩段緊接。

泄水閘壩軸線方向?yàn)镾44°E，總長度為337.23 m，壩頂高程92.0 m，壩頂寬度38.8 m，共設(shè)13孔、每孔凈寬22 m的溢流閘孔，泄水閘壩橫縫設(shè)在閘孔中心線上。溢流堰為寬頂堰型，堰頂高程61.5 m，堰體56.5 m高程設(shè)置城門洞型灌漿廊道。為了滿足施工導(dǎo)流需要，泄水閘壩分二期施工建設(shè)：一期施工右4孔泄水閘壩，二期施工左9孔泄水閘壩。一、二期泄水閘壩采用縱向?qū)M(jìn)行分隔，導(dǎo)墻上、下游與縱向混凝土施工圍堰相接。

樞紐一期泄水閘壩段位于主河床右側(cè)、即壩軸線樁號(hào)B0+819.76 m～B0+940.38 m 段，總長度為120.62 m，其下游底流式消力池長52.5 m，沿壩軸線方向設(shè)三道縱縫，分縫樁號(hào)分別為壩下0+037.55、0+047.55、0+062.55，順?biāo)飨驒M縫間距12 m。

3 壩址泄水閘壩段工程地質(zhì)條件

在泄水閘壩地基各類巖體中，泥巖類巖體強(qiáng)度均較低，大部分巖體天然單軸抗壓強(qiáng)度不超過10 MPa，甚至低于5 MPa，屬軟～極軟巖類巖體，具有一定的脹縮性，若開挖暴露后遇水易軟化，失水易干裂；而泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r等巖體較堅(jiān)硬，力學(xué)強(qiáng)度較高。閘壩基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化基巖之上，壩基巖體質(zhì)量分類總體為CⅣ類，基坑開挖工程量不是很大，允許承載力為0.60～0.80 MPa，其它主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值見表1，基本可滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 泄水閘壩地基巖層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值表

4 一期泄水閘壩建基面開挖揭露地質(zhì)情況

根據(jù)水工布置方案，一期工程泄水閘壩4 個(gè)壩塊建基面高程為39.5～54.0 m，其基坑開挖揭露地質(zhì)情況見圖1。

圖1 一期泄水閘壩軸線地質(zhì)剖面示意圖

5 一期泄水閘壩主要工程地質(zhì)評(píng)價(jià)及其壩基處理

5.1 閘壩地基承載力及處理措施

5.2 壩基滲漏評(píng)價(jià)及處理措施

泄水閘壩地基巖性主要以泥巖類巖石為主，屬第三系半成巖，雖然局部地段節(jié)理裂隙較發(fā)育，但多呈閉合狀，富水性差，具有天然良好的隔水性能，巖體允許滲透坡降值較低，為4.0～6.0，故設(shè)計(jì)上盡量不在壩基內(nèi)做排水措施。

根據(jù)勘探資料，壩基巖體的透水性隨著深度的增加而減弱，弱風(fēng)化巖體多屬弱～微透水性，其透水率一般小于8 Lu，在閘壩段地基巖體透水率5 Lu下限界線起伏較大，埋深從5～38 m 不等。為了減少壩基揚(yáng)壓力，避免壩基巖體出現(xiàn)滲漏破壞，設(shè)計(jì)上對(duì)泄水閘壩基礎(chǔ)采用水泥帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理，即在閘底板56.5 m高程的灌漿廊道內(nèi)進(jìn)行鉆孔灌漿，灌漿孔單排布置，孔距2 m，灌漿深度按伸入到透水率q≤5 Lu 的相對(duì)不透水層以下5 m 控制，并與左側(cè)重力壩及右側(cè)主機(jī)間的帷幕灌漿連為整體。經(jīng)灌漿后布置檢查孔檢測灌漿效果，各檢測孔段透水率皆小于5 Lu，灌漿效果達(dá)到設(shè)計(jì)防滲要求。通過對(duì)基巖進(jìn)行帷幕灌漿，可大大地減少來自閘壩上游的滲流量，降低閘壩底部的滲透壓力。

5.3 壩基抗滑穩(wěn)定評(píng)價(jià)及處理措施

（1）淺層抗滑穩(wěn)定。一般來說，對(duì)壩基淺層抗滑穩(wěn)定有影響的因素主要是節(jié)理裂隙發(fā)育程度以及開挖后泥巖快速風(fēng)化形成的微裂隙。從前期勘察階段現(xiàn)場直剪試驗(yàn)的各混凝土與巖體接觸面破壞情況來看，巖體節(jié)理裂隙欠發(fā)育，或裂隙微小、閉合的泥巖，試驗(yàn)基本上沿混凝土與巖體接觸面破壞；而節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面較發(fā)育的泥巖，則主要沿裂隙面破壞。因此，在對(duì)建基面節(jié)理裂隙局部槽挖、快速噴混凝土對(duì)建基面保護(hù)及采取固結(jié)灌漿等處理后，提高了地基巖體完整程度，在一定程度對(duì)淺層抗滑穩(wěn)定也起到了有利作用。

表2 泄水閘壩地基巖體及結(jié)構(gòu)面抗剪指標(biāo)建議值表

設(shè)計(jì)上根據(jù)地質(zhì)專業(yè)提供基巖、結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度等參數(shù)值，結(jié)合水工模型試驗(yàn)，進(jìn)行壩基深層穩(wěn)定計(jì)算，得出一期泄水閘壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，而且得出抗浮穩(wěn)定安全系數(shù)也滿足規(guī)范要求，這說明泄水閘壩基礎(chǔ)整體是穩(wěn)定、安全的。

6 結(jié)語

老口航運(yùn)樞紐泄水閘壩地基巖性為第三系泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)砂巖、灰?guī)r等。由于第三系巖層形成時(shí)間相對(duì)較短，大多成巖作用差、呈半成巖狀，抗風(fēng)化能力差，特別是泥巖類巖石較軟，且泡水膨脹、失水易開裂，具有一定的脹縮性，力學(xué)強(qiáng)度較低，局部含較多炭質(zhì)或發(fā)育煤層（線）等軟弱夾層，巖石硬相間，場地工程地質(zhì)條件較復(fù)雜。

施工開挖掲露一期泄水閘壩各壩塊地質(zhì)情況與前期勘察成果基本一致，基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化含鈣（含礫）泥巖、泥質(zhì)粉砂巖以及（含礫）砂巖之上，壩基巖體質(zhì)量分類大多為CⅣ類。針對(duì)閘壩基礎(chǔ)局部存在的一些地質(zhì)缺陷，設(shè)計(jì)、施工時(shí)采取了有效的工程措施，對(duì)基礎(chǔ)地基進(jìn)行了固結(jié)灌漿和帷幕灌漿處理，對(duì)地基局部弱軟巖層采取槽挖、深挖及回填混凝土等措施，基礎(chǔ)處理手段安全可靠，可有效地消除閘壩地基可能存在的地質(zhì)隱患，使其地基承載力、變形模量等力學(xué)強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)要求，保證了泄水閘壩基礎(chǔ)的穩(wěn)定安全，目前樞紐工程運(yùn)行狀況良好。