云南鳳慶縣中心城區(qū)供水工程地質(zhì)評價與地質(zhì)災(zāi)害防治

余大江

(云南恒誠建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，云南 昆明 650000)

云南省臨滄市鳳慶縣中心城區(qū)供水工程是由瀾滄江小灣庫區(qū)取水，由浮船式泵站提水，經(jīng)黃家山隧洞、白花林倒虹吸引至鳳慶縣第二水廠，線路全長16 837.197 m。鳳慶中心城區(qū)供水工程設(shè)計保證年引水量為3 414.3萬m3，引水線路設(shè)計流量為1.62 m3/s。本文研究泵站區(qū)、輸水隧洞及倒虹吸線路區(qū)三類建筑物的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件，并進行工程地質(zhì)評價，以期為工程設(shè)計提供地質(zhì)資料及建議。

1 地質(zhì)環(huán)境概況

工程引水線路位于橫斷山脈的南部，工程區(qū)東部為唐古拉—昌都—蘭坪—思茅褶皺系，西部為岡底斯—念青唐古拉褶皺系。工程區(qū)屬巴迪—蘭坪掀斜隆起區(qū)之巴迪—碧江強烈凸起區(qū)。地勢北高南低，自然山坡坡度一般為30°～45°，地形切割強烈，形成了高山、峽谷、陡坡等地貌形態(tài)。

引水工程沿線斜坡地段第四系大面積覆蓋，出露基巖為古生界花木岺組中、下段片麻巖、變粒巖變質(zhì)巖系，中后段下伏基巖為華力西期-印支期二云花崗巖。工程區(qū)處于瀾滄江斷裂、南汀河斷裂與柯街斷裂之間的三角形地塊，緊鄰瀾滄江斷裂帶，線路近場區(qū)內(nèi)發(fā)育較大的區(qū)域性斷裂構(gòu)造有近東西、北西和北東三組。

工程區(qū)處于滇西南地震帶[1]。區(qū)內(nèi)復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造背景決定了地震地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性。區(qū)域范圍內(nèi)歷史地震記載，發(fā)生大于4.7級地震160余次。記錄到最早的地震為公元886年發(fā)生在云南大理的5.5級地震，最大地震為1976年云南龍陵7.4級地震，震中位于鳳慶西南約110 km。

2 工程地質(zhì)評價

2.1 浮船式提水泵站工程

提水泵站區(qū)水庫正常蓄水位1 240 m以下的巖土體長期處于水下飽和狀態(tài)，表層殘坡積(Qedl)及碎裂結(jié)構(gòu)巖體局部有崩解松動現(xiàn)象，變形深度3～5 m，自然岸坡總體穩(wěn)定。當水位降低至1 180 m，庫岸大部分露出水面，地形坡度35°～45°，表層殘坡積及碎裂結(jié)構(gòu)巖體局部有崩解松動現(xiàn)象，變形深度3～5 m，易引起岸坡表層巖土體坍塌變形。

提水泵站區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以片麻理、片理結(jié)構(gòu)面發(fā)育為主，以馬莊向斜軸部為界，北東翼片麻理、片理傾向SW，傾角28°～45°；南西翼片麻理、片理傾向北東、東，傾角25°～60°。次之發(fā)育的節(jié)理裂隙以陡傾為主，表現(xiàn)為張性。泵站區(qū)鉆孔及天然斷面揭露，全風(fēng)化底界埋深5.1～16.5 m，全風(fēng)化花崗片麻巖呈砂土狀；推測強風(fēng)化底界埋深40～60 m。全、強風(fēng)化巖體節(jié)理裂隙面閉合性差，相互交錯發(fā)育，巖體完整性差；深部弱風(fēng)化巖體中的節(jié)理裂隙閉合性好，巖體較完整。

根據(jù)結(jié)構(gòu)面赤平極射投影圖[2](圖1),片麻理傾向上游，與坡面斜交，L1、L2陡傾，L1、L2的組合結(jié)構(gòu)面陡傾，L2與片麻理組合結(jié)構(gòu)面傾向上游，傾角41°，均不存在不利的臨空條件；L1與片麻理組合結(jié)構(gòu)面傾向坡外，傾角與坡面基本一致，為最不利的組合結(jié)構(gòu)面，會引起局部邊坡失穩(wěn)。

圖1 浮船式泵站岸坡結(jié)構(gòu)面赤平極射投影圖

2.2 黃家山隧洞工程

(1)基本地質(zhì)條件。隧洞平均埋深50～150 m之間，最大埋深約213 m，軸線方向193°。地面高程1 720～1 930 m，相對高差約213 m。地形坡度一般在30°～40°。出露巖性主要為花崗片麻巖夾變粒巖、片巖。漭街—施家山斷裂與隧洞斜交，物質(zhì)組成以碎裂巖為主，寬度10～20 m，受斷裂影響，巖體完整性較差，受斷裂構(gòu)造影響，層間褶曲發(fā)育。隧道進、出口段巖體呈強風(fēng)化，洞身段全風(fēng)化底界埋深約10～20 m，強風(fēng)化底界埋深約50～150 m，斷裂構(gòu)造附近存在風(fēng)化深槽。地下水類型為基巖裂隙水，進、出口段地下水埋深約30～50 m，位于隧洞底板以下；洞身段地下水埋深50～120 m，高于隧洞底板50～100 m。隧洞穿越段大的不良物理地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育，出口段受巖體卸荷影響，表層為崩坡積覆蓋，厚度1～2 m。

(2)工程地質(zhì)評價。黃家山隧洞全長1 071.019 m，隧洞圍巖穩(wěn)定性分為不穩(wěn)定、極不穩(wěn)定型。工程地質(zhì)根據(jù)圍巖穩(wěn)定性分為八段。

第一段隧洞埋深0～30 m，圍巖呈強風(fēng)化，巖體完整性較差，隧洞埋深較淺，沿片麻理、節(jié)理面及組合結(jié)構(gòu)面易產(chǎn)生塑性變形，圍巖極不穩(wěn)定，隧洞開挖受地下水影響輕微。

第二段隧洞埋深30～90 m，圍巖多為強風(fēng)化巖體，碎裂—碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖體完整性較差，圍巖類別為不穩(wěn)定—極不穩(wěn)定，洞身段巖體呈強風(fēng)化，中等透水，局部的破碎帶強透水，涌水量約1～2.5 L/(min·m)。

第三段隧洞埋深90～170 m，圍巖多為弱風(fēng)化，層狀～塊狀結(jié)構(gòu)，片麻理閉合性好，片麻理多傾向NE，傾角25°～35°，片麻理走向與軸線斜交，弱風(fēng)化巖體完整性較好。受漭街—施家山斷裂影響，層間褶曲發(fā)育，順層破碎帶巖體結(jié)構(gòu)較差，為不穩(wěn)定 —極不穩(wěn)定；洞身段巖體呈弱風(fēng)化，微透水—中等透水，局部的破碎帶強透水，涌水量約3～5 L/(min·m)。

第四段隧洞埋深170～200 m，受漭街—施家山斷裂構(gòu)造影響，碎裂—碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖體完整性較差，圍巖類別為不穩(wěn)定—極不穩(wěn)定，洞身段巖體呈強風(fēng)化，中等透水，局部的破碎帶強透水，涌水量約4～6 L/(min·m)。

第五段受漭街—施家山斷裂的斷層帶及破碎帶，物質(zhì)組成為壓碎巖，圍巖為不穩(wěn)定，巖體強透水涌水量約5～7 L/(min·m)。

第六段隧洞埋深160～200 m，受漭街—施家山斷裂構(gòu)造影響，碎裂—碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖體完整性較差，圍巖類別為不穩(wěn)定—極不穩(wěn)定，洞身段巖體呈強風(fēng)化，中等透水，局部的破碎帶強透水，隧洞開挖存在線狀水流，涌水量約4～6 L/(min·m)。

第七段隧洞埋深80～160 m，圍巖多呈弱風(fēng)化巖體完整性較好；受漭街—施家山斷裂影響，層間褶曲發(fā)育，順層破碎帶巖體結(jié)構(gòu)較差，為不穩(wěn)定—極不穩(wěn)定；局部的破碎帶強透水，涌水量約2～4 L/(min·m)。

第八段隧洞埋深0～80 m，圍巖呈強風(fēng)化，碎裂—碎裂鑲嵌結(jié)構(gòu)，巖體完整性較差，圍巖類別為不穩(wěn)定—極不穩(wěn)定，出口段地形坡度20°～30°，受強卸荷影響，表層覆蓋1～2 m厚的崩坡積碎石土，天然邊坡基本穩(wěn)定，開挖邊坡局部穩(wěn)定性差。

2.3 白花林倒虹吸工程地質(zhì)

(1)基本地質(zhì)條件。地形條件整體平坦，兩岸地形坡度10°～15°。巖性主要為河床沖洪積砂卵礫石，層厚度3～5 m，第三系砂質(zhì)泥巖、砂礫巖夾褐煤，半成巖狀。第三系巖層近水平狀。場地內(nèi)不良物理地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育。地下水埋深0～2 m。工程地質(zhì)分段分為基本穩(wěn)定型和中等穩(wěn)定型。

(2)工程地質(zhì)評價。置于第四系殘坡積工程，覆蓋層厚度小，墩基可置于下部全風(fēng)化花崗巖中，承載力、抗滑穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求。河床沖洪積層砂卵礫石層作為持力層，承載力、抗滑穩(wěn)定性可滿足設(shè)計要求。

置于上第三系中的過程，承載力、抗滑穩(wěn)定性可滿足上部管道的荷載要求。

鳳小公路為瀝青路面，運行多年至今未發(fā)生過地基沉降和較大變形破壞，地基固結(jié)程度高，管道布置于公路內(nèi)側(cè)也不會存在不良的地基穩(wěn)定問題，管道基礎(chǔ)總體基本穩(wěn)定。

沿著鄉(xiāng)村公路內(nèi)側(cè)布置，公路運行良好，未發(fā)生過路面沉降變形，該段地形相對平緩，管道基礎(chǔ)置于半成巖砂質(zhì)泥巖中，地基承載力可滿足上部管道荷載要求，局部段公路內(nèi)側(cè)邊坡穩(wěn)定性差，管道基礎(chǔ)開挖易引起失穩(wěn)，需進行支護，總體屬基本穩(wěn)定。

3 地質(zhì)災(zāi)害防治

3.1 浮船式提水泵站工程防治

浮船段山體總體穩(wěn)定，受水庫水位升降及表層巖土體強卸荷影響，錨墩以下岸坡表層0～5 m巖土體已發(fā)生了變形，為不穩(wěn)定巖土體。建議錨墩及浮船?？空净A(chǔ)置于5 m以下，深入強風(fēng)化巖體內(nèi)一定深度，并采取地基錨固措施，永久邊坡需進行護坡處理，建議開挖坡比1∶ 0.75～1∶ 1。浮船錨墩位于水庫正常蓄水位高程1 240 m附近，在水庫正常運行情況下，基礎(chǔ)開挖受庫水的影響大。1 240～1 166 m段岸坡全風(fēng)化層上部還存在液化的可能，不可作為基礎(chǔ)持力層。

3.2 黃家山隧洞工程防治

隧洞進出口段基巖出露，巖體呈強風(fēng)化，巖性為花崗片麻巖夾變粒巖、片巖。巖體結(jié)構(gòu)面以片麻理發(fā)育為主。自然邊坡基本穩(wěn)定，開挖邊坡局部穩(wěn)定性差，建議開挖坡比1∶ 0.5～1∶ 0.75，需進行護坡處理，進口0～10 m建議采用掛網(wǎng)+系統(tǒng)錨桿進行支護，局部巖體破碎洞段采用鋼拱架支護。隧道開挖中圍巖不穩(wěn)定—極不穩(wěn)定地段，需采用掛網(wǎng)噴錨及鋼拱架支護措施，并及時襯砌。隧洞內(nèi)水壓力大，掘進過程中可能出現(xiàn)涌水，建議做好超前固結(jié)灌漿和排水。

3.3 白花林倒虹吸工程防治

自然邊坡基本穩(wěn)定，開挖邊坡局部穩(wěn)定性較差，永久邊坡段建議開挖坡比1∶ 0.75～1∶ 1，需采取護坡措施。公路內(nèi)側(cè)邊坡開挖穩(wěn)定性差的問題，管道基礎(chǔ)開挖需采取相應(yīng)的護坡措施。對于層透水性強，水位高的地段，基礎(chǔ)開挖存在基坑涌水和邊坡穩(wěn)定問題，需采取抽排水和邊坡支護措施。

4 結(jié)論

本文對云南鳳慶縣中心城區(qū)供水工程路線地質(zhì)特征進行了詳細調(diào)查，認為工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差，屬地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)。通過對浮船式提水泵站工程、黃家山隧洞工程、白花林倒虹吸工程地質(zhì)特征進行評價，并采取相應(yīng)工程手段進行治理，以確保工程順利施工。