碾盤山水庫地質(zhì)問題及評價(jià)

□郭凈芳　□葛仁濤　□陳平貨（汝陽縣水利局河道管理所；河南省水利勘測有限公司）

碾盤山水庫地質(zhì)問題及評價(jià)

□郭凈芳1□葛仁濤2□陳平貨2（1汝陽縣水利局河道管理所；2河南省水利勘測有限公司）

碾盤山水庫淮河支流潢河下游右岸，是一座防洪、灌溉等綜合利用的小型水庫，為均質(zhì)土壩，壩體填筑土料主要為粉質(zhì)粘土。壩址區(qū)清基處理不徹底，壩體填土質(zhì)量差。文章針對壩體與壩基接觸帶滲漏、壩基滲漏等工程地質(zhì)問題進(jìn)行分析、評價(jià)，對類似工程的建設(shè)管理具有借鑒作用。

水庫；地質(zhì)問題；評價(jià)

1　工程概況

碾盤山水庫位于潢川縣談店鄉(xiāng)老店村，處在淮河支流潢河下游右岸處,水庫建成于1972年，控制流域面積1.44 km2，總庫容137.20萬m3。是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖、人畜飲水等綜合利用的?。?）型水庫。主要建筑物有大壩、溢洪道、輸水洞等。

2　壩址區(qū)工程水文地質(zhì)條件

2.1地形地貌

發(fā)育壩址區(qū)位于小潢河右岸，沖溝內(nèi)，溝寬200～400m，壩址處溝底最低高程33.20m。該處小潢河河谷呈“U”型，河床寬約400m，河底高程30～32m左右。

2.2不良地質(zhì)現(xiàn)象

主壩左壩肩下游樁號(hào)0+200～0+240、高程43.44～46.18m之間存在滑塌現(xiàn)象，滑塌體約500m3。

2.3地層巖性及其結(jié)構(gòu)特征

據(jù)地質(zhì)測繪及鉆孔揭露，壩址區(qū)地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖、坡積（alplQ3）粉質(zhì)粘土、第四系全新統(tǒng)沖洪積（alplQ4）粉質(zhì)粘土。根據(jù)時(shí)代、成因、巖性及其物理力學(xué)性特征，現(xiàn)由老到新分述如下：

2.3.1第四系上更新統(tǒng)（alplQ3）

粉質(zhì)粘土：在庫岸坡頂呈棕黑色，硬塑狀，在庫岸坡腳、兩岸壩肩和部分壩基，呈棕黃色、棕紅色，局部褐黃色，可塑～堅(jiān)硬狀，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核，粒徑一般2～3mm，裂隙面可見黑色鐵錳質(zhì)薄膜，土質(zhì)較均勻；主要分布于水庫庫岸、兩岸壩肩和主、副壩壩基，最大揭示厚度為16.50m（未揭穿）。

2.3.2第四系全新統(tǒng)（alplQ4）

粉質(zhì)粘土：灰色，可塑狀，含灰色磚碎塊及紅瓦片，土質(zhì)不均勻；分布于主壩河床，揭示最大厚度為6m左右。

2.4地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)位于秦嶺-大別山隆起區(qū)東北部，由于厚層第四系沉積物的覆蓋，庫址區(qū)及其附近地表無地質(zhì)構(gòu)造形跡出露。2.5土體物理力學(xué)性質(zhì)

勘察取原狀土樣作了室內(nèi)物理、力學(xué)性試驗(yàn)，經(jīng)綜合分析整理，各土體單元物理和力學(xué)性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)成果列于表1、表2。依據(jù)試驗(yàn)成果，各土體單元物理力學(xué)特征評價(jià)如下：第①層粉質(zhì)粘土（alplQ4）：天然含水量w平均值為28.5%，天然干密度平均值1.50g/cm3；液性指數(shù)范圍值-0.10～0.29，平均值0.20，為硬～可塑狀；壓縮系數(shù)平均值0.22MPa-1，具中等壓縮性。第②層粉質(zhì)粘土（aldlQ3）：天然含水量w平均值為24.00%，天然干密度范圍值1.46～1.71g/cm3，平均值1.58g/cm3；液性指數(shù)范圍-0.10～0.24，平均值0.05，主要呈硬塑～堅(jiān)硬狀，局部呈可塑狀；壓縮系數(shù)范圍值0.11～0.38MPa-1，平均值0.22MPa-1，具中等壓縮性。

2.6水文地質(zhì)條件

壩址區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水，主要賦存于第四系孔隙中；枯水期地下水補(bǔ)給河水，汛期地下水受河水、大氣降水補(bǔ)給，向下游排泄。

對工程區(qū)各土層取原狀土作室內(nèi)滲透性試驗(yàn)，并對壩體作3組鉆孔的注水試驗(yàn)，各土體單元的滲透系數(shù)統(tǒng)計(jì)成果見表1。

由表1可知，第①層粉質(zhì)粘土（alplQ4）滲透系數(shù)3.60×10-5cm/s，具弱透水性；第②層粉質(zhì)粘土（Q3），滲透系數(shù)范圍值1.30×10-6～8.80×10-6cm/s，具微透水性。

3　壩基工程地質(zhì)條件評價(jià)

主、副壩壩基由第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土組成，第①層粉質(zhì)粘土（alplQ4）滲透系數(shù)范圍值3.6×10-5cm/s，具弱透水性；第②層粉質(zhì)粘土（aldlQ3）滲透系數(shù)1.30×10-6～8.80×10-6cm/s，具微透水性，不存在壩基滲漏問題。壩基各土層均為可塑～硬塑狀、中等壓縮性，不存在軟土層，工程地質(zhì)條件較好。左岸下游岸坡靠壩肩處長50m左右坡度較陡，坍塌嚴(yán)重，建議對壩肩附近岸坡進(jìn)行整治防護(hù)。

施工時(shí)雖然進(jìn)行了清基，但清基不徹底，在鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)，左壩肩N4孔在4m左右漏水，出現(xiàn)不回水現(xiàn)象，漏水量約120 L/m，漏水部位在壩體于壩肩的結(jié)合部位，在其下游壩坡于壩肩的結(jié)合部位亦出現(xiàn)散浸現(xiàn)象，并在壩腳部位形成沼澤化；在右壩肩下游壩坡于壩肩結(jié)合處亦有滲水現(xiàn)象，說明在壩肩與壩基接觸帶存在滲漏問題。

表1　各土體單元滲透試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)成果表

4　壩體填土質(zhì)量評價(jià)

4.1壩體填筑材料

壩體填筑土料主要為粉質(zhì)粘土，黃色～棕黃色，據(jù)壩體填筑施工人員回憶，當(dāng)時(shí)調(diào)集當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力修筑大壩，土料含水量滑有檢測就上壩。土塊塊徑大的有20～30 cm，填土厚度不一，施工質(zhì)量差?？辈炱陂g，發(fā)現(xiàn)壩體有開裂現(xiàn)象，裂隙寬約0.10～1.00 cm，長約5m，呈鋸齒狀分布，見圖1；壩前混凝土開裂、脫落，見圖2。

圖1　壩體裂縫圖

圖2　壩前混凝土開裂、脫落圖

4.2壩體填土干密度指標(biāo)

為了評價(jià)壩體填土質(zhì)量，作了3組擊實(shí)試驗(yàn)，擊實(shí)試驗(yàn)成果表明，壩體土的最優(yōu)含水量19.40%，最大干密度平均值為1.67 g/cm3。根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》，粘性土壓實(shí)度可取0.95～0.97，因此本次壩體質(zhì)量評價(jià)采用壓實(shí)度0.96、干密度1.60g/cm3進(jìn)行壩體填筑質(zhì)量評價(jià)。

4.2.1主壩

天然干密度試驗(yàn)組數(shù)23組，范圍值1.43～1.68 g/cm3，平均值1.58 g/cm3；其中＞1.60 g/cm3的為11組，占47.8%，合格率僅47.80%；大壩填土由于碾壓不均，填筑質(zhì)量差異較大，整體填筑質(zhì)量較差。

4.2.2副壩

天然干密度試驗(yàn)組數(shù)3組，范圍值1.51～1.57 g/cm3，均<1.60g/cm3，均不合格，填筑質(zhì)量很差。

4.3壩體滲透性

大壩填土滲透系數(shù)范圍值6.60×10-6～3.30×10-4cm/s，平均2.10×10-4cm/s，具微～中等透水性，但鉆孔注水試驗(yàn)所得滲透系數(shù)較大，原因是填土質(zhì)量不均或填土存在較大空隙在取土樣品中沒有反映出來；在鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)，N5孔在8.00m處漏水，出現(xiàn)不回水現(xiàn)象，鉆孔漏水量大于泥漿泵流量（漿泵流量為120 L/min），通過鉆孔注水試驗(yàn)知該部位滲透系數(shù)達(dá)3.30×10-4cm/s，鉆孔水位高程（41.80m）與漏水部分基本吻合，說明在壩體鉆孔水位以上壩體具有較大的浸水性。據(jù)現(xiàn)場觀察，壩下游坡發(fā)現(xiàn)大壩樁號(hào)0+050～0+150、41.70m高程以下壩段有滲漏和散浸現(xiàn)象。說明主壩下游出現(xiàn)較多的散浸點(diǎn)與此浸水有關(guān)。

4.4壩體質(zhì)量評價(jià)

從壩體填筑材料、壩體壓實(shí)程度及壩體滲透性等綜合分析來看，壩體填筑材料不符合要求，壓實(shí)不均勻，透水性較強(qiáng)，壩體填筑質(zhì)量較差，造成大壩沉降變形、壩體滲漏、散浸。各土體單元物理力學(xué)性指標(biāo)建議值見表2。

表2　土體單元物理力學(xué)性指標(biāo)建議值表

5　結(jié)論與建議

碾盤山水庫位于潢川縣談店鄉(xiāng)老店村,壩址區(qū)地層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)沖、坡積成因的粉質(zhì)粘土，僅在河底見第四系全新統(tǒng)沖、洪積成因的粉質(zhì)粘土。施工時(shí)清基不徹底，左右兩壩肩壩體與岸坡結(jié)合部位有滲水現(xiàn)象，在左岸下游壩腳部位形成沼澤化，存在接觸帶滲漏問題。

（責(zé)任編輯：劉長垠韋詩佳）

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