黔中水利樞紐桂松干渠下苑段軟基渠道工程地質評價

張 斌

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽550002)

1 軟基渠道工程概括

黔中水利樞紐工程桂松干渠下苑段(樁號41 +368 ～41 +897)軟基渠道穿越區為一半封閉的巖溶有水槽谷(洼地)，場地區附近最高山頭高程位1385.8m，最低為水淹壩的地表高程1246m，洼地與山頂相對高差為139.8 m。

2 軟基渠道工程地質條件分析

2.1 軟基渠道基本地質條件

2.1.1 地形地貌

黔中水利樞紐工程桂松干渠下苑段(樁號41 +368 ～41 +897)軟基渠道穿越區為一半封閉巖溶有水槽谷內(洼地)，渠道走向為N40 ～100°E，洼地長軸方向為N65°E，場地區附近最高山頭高程位1 385.8 m，場區最低為水淹壩的地表高程1 246 m，洼地與山頂相對高差為139.8 m［1］。

2.1.2 地層巖性

據地表地質測繪及渠道局部施工開挖揭露，工程區主要地層巖性自上而下分別為:

1)覆蓋層(Q):

湖沼積層(Ql+h)，主要為黑、灰褐色淤泥質黏土，具有層理構造，多為軟塑狀態，局部可塑或流塑狀態，厚2 ～5.5 m。

2)基巖:

下伏地層主要為石炭系中統的黃龍群(C2hn)，巖性為深灰色中厚層至厚層生物碎屑灰巖，上部含燧石，局部含泥質及白云質［2］。

2.1.3 地質構造

工程區主要位于山京向斜的北東翼，在構造上主要表現為單斜構造，工程區未發現有大的斷裂構造通過，巖層產狀為255 ～295°∠20 ～25°。

2.2 軟基渠道的成因

場區位于一簸箕形的巖溶有水槽谷內，屬匯水區，在有水槽谷上游側(吳家苑附近)出露有兩個巖溶泉，總流量在20 ～30L/s 左右，且在洪水季節下游排泄不暢，經常導致巖溶槽谷內積滿水，大量的有機物及第四系覆蓋層在水的長期浸泡軟化下，而形成淤泥質黏土。因此需對該段渠道進行特殊處理，地質專業主要查明以下兩方面的問題:①查明軟土的性質及厚度;②提出建議方案。

3 軟基渠道工程地質評價

3.1 軟基渠道的土特征

根據勘探資料揭露，覆蓋層厚4 ～6 m，上部0.5 m左右為灰黑色耕植土，可塑狀態;中下部為深灰色軟塑～流塑狀淤泥質黏土，底部為黃色軟塑狀黏土;下伏基巖為黃龍群的灰巖［3］。

3.2 原位試驗成果分析

根據現場原位試驗統計分析可知，軟基段(樁號41 +368 ～41 +897)第四系覆蓋層的承載力為:Fk(0～2)=10 ～70 kPa，Fk(2 ～3)=70 ～100 kPa，即0～2 m范圍內的軟土承載力＜70 kPa，2 ～3 m范圍內的軟土承載力在70 ～100 kPa，下部的黏土承載力在100 ～150 kPa。

3.3 各巖土層工程性質評價

1)覆蓋層:湖沼積層(Ql+h)以灰黑色淤泥質黏土為主，軟塑～流塑狀，埋深4.0 ～5.5 m，天然含水量ω = 36 ～53.9%，密度1.64 ～1.86g/cm3，比重2.71 ～2.72，液限ωL = 43 ～63.8%，塑限ωP =19.4% ～30%，塑性指數IL =23.6 ～34.8，天然孔隙比e =0.9815 ～1.4917，壓縮系數a0.1 －0.2 =0.31～0.51MPa－1，壓 縮 模 量 Es0.1 － 0.2 = 5.0 ～6.8 MPa，根據輕型動力觸探資料顯示，場地區第四系覆蓋層的承載力標準值Fk =0.05 ～0.08 MPa。

綜上所述，該段覆蓋層主要為淤泥質黏土層，呈可塑～流塑狀，不能作為渠基的基底持力層，建議采用碎石樁擠密置換或直接采用強風化的灰巖作為渠道基礎。

2)基巖C2hn:主要為中厚層灰巖，強風化巖體厚3 ～5m，建議選擇強風化巖體作為軟基段渠道地基的基礎持力層。

3.4 巖土物理力學參數建議值

本階段取土樣7 組進行室內試驗，據試驗資料，按《建筑地基基礎設計規范》(GBJ7—89)進行驗算，經綜合分析推薦各層主要物理力學參數見表1。

3.5 主要工程地質問題

軟基段存在的主要工程地質問題是覆蓋層多呈軟塑～流塑狀態，其含水率高、穩定性較差，施工難度大。

表1 各層主要物理學參數

4 處理建議及結論

4.1 處理建議

據前所述，軟基段第四系覆蓋層厚4 ～6 m，由于地下水位以下的覆蓋層多呈軟塑～流塑狀態，其含水率高、穩定性較差，渠道開挖多在覆蓋層間進行，在施工期間地表及地下水對基礎開挖影響較大。

針對軟基段的巖土結構特點，對覆蓋層的開挖作如下兩種方案建議:

1)加大渠道開挖邊坡，利用土體自身強度保持邊坡穩定，建議開挖坡比1∶2.5 ～1∶3，建議在枯竭施工，施工過程中除保證以上開挖支護處理措施外，還需要結合“分層、分塊”，“邊挖邊砌”的開挖方法，建議每50 m設置一個集水井，并配備相應的水泵，及時的作好抽排水處理;開挖土方應隨挖隨清理，渠道兩側不能夠堆放渣體及其他較重設備。該方案征地面積多，抽排水費用高。

2)渠道兩側固結(高壓旋噴樁支護)支護兩側邊坡，以保證邊坡穩定性;固結后需要結合“分層、分塊”，“邊挖邊砌”的開挖方法，及時的作好抽排水處理;開挖土方應隨挖隨清理，渠道兩側不能夠堆放渣體及其他較重設備。該方案能夠大量減少兩側滲水量，但施工較為復雜，施工費用高，汛期不建議施工。

4.2 結論

設計綜合各方面因素后采取渠道兩側固結(高壓旋噴樁支護)方案做為軟基渠道開挖的特殊處理方式，該方案雖然投資增加較多，但是該方案能減少土方開挖及回填量，能減少占地，也能減少開挖工程中降排水工作量，更有能效保證渠道開挖及基坑內施工安全，能夠使本段渠道工程順利進行。

5 結 語

施工單位根據設計兩側固結(高壓旋噴樁支護)方案在枯竭開挖軟基渠道，在施工過程中除局部因溶溝溶槽覆蓋層變厚、渠道兩側邊坡除少量垮塌外，未出現大的工程地質問題及施工安全問題，并順利完成。

［1］徐峻嶺. 引硫濟金引水隧洞主要工程地質問題研究［J］.西北水電，1997(01):45 －47.

［2］楊德軍，蒙玉霖. 格魯吉亞卡杜里水電站引水隧洞巖體工程地質分析［J］. 四川水力發電，2004(04):23 －24.

［3］劉小偉. 引洮工程紅層軟巖隧洞工程地質研究［D］. 蘭州:蘭州大學，2008.