西泉眼水庫供水工程供水隧洞工程地質條件分析

宋 揚

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

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西泉眼水庫供水工程供水隧洞工程地質條件分析

宋 揚

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

西泉眼水庫為黑龍江省最大水庫之一，西泉眼水庫供水工程主要由輸水管線及輸水管線支線、供水隧洞及相應建筑物組成，供水隧洞是西泉眼供水工程的重要組成部分，文章根據西泉眼水庫供水工程的地質勘察資料，結合當地區域地質情況及水文地質資料，分析地質構造情況，對供水隧洞取水塔、進口、洞身、出口進行地質分類與評價，提出防護措施，為工程設計施工提供指導作用。

供水隧洞；圍巖分類；工程地質條件；花崗巖

西泉眼水庫位于松花江右岸一級支流阿什河上游尚志、五常、阿城三市(區)交界處、據哈爾濱市區93km。西泉眼水庫三面環山，阿什河、二道河子、黃泥河三河相匯，并由多處山溪、山泉水匯合而成，水庫總容量4.78億m3，是黑龍江省最大的水庫之一。近年來，經有關部門的檢測，西泉眼水庫水質為國家2級，已達到城市供水水質要求。西泉眼水庫供水工程，實現供水后將可解決哈市阿城區、賓縣賓西開發區、松北區、呼蘭利民開發區等區域居民長期飲用地下水問題。工程主要由輸水管線及輸水管線支線、供水隧洞及相應建筑物組成。供水隧洞做為整個工程的主要組成部分，查明其工程地質條件對工程有重要的意義。

1 自然地理概況

本區屬于大陸性季風氣候，春季風大少雨而干旱，夏季溫暖多雨，秋季冷涼而早霜，冬季漫長寒冷。無霜期120-140d，多年平均降雨量為560mm，6-9月的降雨量占全年的75%。多年平均蒸發量為1500mm，年最大風速為37m/s，年平均氣溫3.3℃，最低氣溫-40℃，最高氣溫36.5℃。全年凍結期為209d，土壤凍結深度1.7-2.0m。本區東部位于東北海西褶皺帶第二隆起帶的張廣才嶺，本區西部與第二沉降帶—松遼平原接壤，所以本區地貌輪廓嚴格受構造控制，故形成了本區東部、北東部地質較高的低山丘陵區和中間低凹的河谷平原區，以及西部高平原區。工作區地層主要有：古生界、中生界、新生界，華力西期、燕山期侵入巖。其中：古生界為泥盆系的下黑龍宮組和上黑龍宮組；二迭系下二迭統的唐家屯組、楊木崗組、交界屯組、土門嶺組與上二迭統的樓家圍子組和五道嶺組，中生界侏羅系的太安屯組、寧遠村組；白堊系淘琪河組、烏河組；新生界第三系丁山村組；第四系的中更新統荒山組，上更新哈爾濱組、顧鄉屯組，全新統的溫泉河組及現代河床沖積層。本區地質構造主要為北東、北西向兩組，構成了區內構造格架。斷裂規模較小，第四紀以來沒有活動跡象[1-3]。

根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001)，本地區的地震動峰值加速度為0.05g，相對應的地震基本烈度為Ⅵ度，屬于區域構造基本穩定區。

2 地質概況

供水隧洞布置在西泉眼水庫右岸山體中，由取水塔、供水隧洞、穩壓井3部分組成。隧洞進口地面高程216.25m，出口地面高程220.75m。隧洞全長655.5m。

本區地下水類型單一，主要由全新統和下更新統孔隙潛水及局部微承壓水組成，埋藏較淺。根據地下水的賦存條件、性質及水力特征可將地下水類型主要劃分為松散巖類孔隙水及其下部的碎屑巖類孔隙-裂隙水2種類型[4-6]。

2.1 碎屑巖類孔隙-裂隙水

主要分布于河谷平原下部，含水層頂板埋深為36.08-127.37m,其規律是由南向北，由淺至深。承壓水頭高度為18.36-125.08m，水位埋深為1.87-17.72m,南側較深北部較淺。地下水流向大致自南向北，水力坡度1/5000-1/1000。富水性中等，單井涌水量為100-1000m3/d。地下水補給和排泄方式為地下水徑流。

2.2 松散巖類孔隙水

主要分布在河漫灘、一級階地及山前臺地下部。從山前臺地向河谷平原方向亞黏土由厚變薄，地下水類型由承壓水過渡到潛水。含水層由中更新統至全新統的砂、砂礫石等組成[7-9]。地下水的主要補給來源為垂向補給的大氣降水，以側向徑流補給為輔。地下水的排泄主要以側向徑流和蒸發的方式排泄。

供水隧洞位于西泉眼水庫右岸低山區，洞身段巖體頂面高程最高為294.75m。取水口與隧洞進口處地面高程為216.25m，巖性為碎石混合土：黃褐色，以碎石為主，含黏土，厚度9.0m。其下為花崗巖，全風化帶厚度3.5m，強風化帶厚度3.0m,弱風化厚度3.8m，其下為微風化；隧洞出口與穩壓井處地面高程為220.00m，巖性為花崗巖，全風化帶厚度0.9m，強風化帶厚度1.1m，弱風化深度為10.7m，其下為微風化。

3 巖石物理力學指標

隧洞出口處在弱風化--微風化巖體內取了1組巖樣進行室內力學試驗，其成果見1。由此表可見，隧洞出口處巖體力學指標較高。

表1 巖石力學實驗成果表

4 圍巖分類

圍巖分類分為初步分類和詳細分類，初步分類以比較容易獲取的巖石強度、巖體完整性、巖體結構類型等三個參數為基本依據，以巖層走向與洞軸線的關系、水文地質條件等兩項指標為輔助依據，由于本次工程資料相對較少，所以按初步分類方法。根據GB50487-2008水利水電工程地質勘察規范第123頁規定，圍巖按穩定性分類可分為5類，具體為：①穩定，圍巖可長期穩定，一般無不穩定塊體；②基本穩定，圍巖整體穩定，不會產生塑性變形局部可能產生掉塊；③局部穩定性差，圍巖強度不足，局部會產生塑性變形，不支護可能產生塌方或變形破壞，完整的較軟巖，可能暫時穩定；④不穩定，圍巖自穩時間很短，規模較大的各種變形和破壞都可能發生；⑤極不穩定，圍巖不能自穩，變形破壞嚴重[10]。

隧洞全長655.5m(隧洞進口至隧洞出口)。根據以上分類原則，西泉眼水庫供水隧洞分類如下：

隧洞進口(樁號0+000)至樁號0+096段洞身圍巖為Ⅳ類；0+096-0+131段圍巖為Ⅲ類。0+131至出口(0+655.5)段洞身圍巖大部分為Ⅱ類。

圍巖工程地質特征見表2。

表2 圍巖工程地質特征

5 供水隧洞工程地質條件評價

5.1 取水塔工程地質條件

取水塔基礎底板高程190.00m。取水口處上部為碎石混合土，厚度9.0m。其下為花崗巖，全風化帶厚度3.5m，強風化帶厚度3.0m,弱風化厚度3.8m，其下為微風化。底板坐于微風化巖體之中，可以滿足地基穩定要求。

5.2 隧洞進口段

隧洞進口(樁號0+000)至樁號0+083段洞身圍巖部分為Ⅳ類，巖體不穩定，圍巖自穩時間很短，規模較大的各種變形和破壞都可能發生，施工中應進行系統錨桿加鋼筋網，并澆筑混凝土襯砌。進水口處上覆碎石混合土較厚，施工中應進行必要的處理措施。

5.3 洞身

樁號0+083至樁號0+102段洞身處巖石較完整，節理裂隙較發育。為Ⅲ類圍巖，圍巖局部穩定性差，施工中需采取適當的工程措施。樁號0+102至樁號0+579.2處圍巖大部分為Ⅱ類，圍巖整體穩定，不會產生較大的塑性變形。

5.4 隧洞出口段

樁號0+579.2至隧洞出口(0+655.5)段圍巖大部分為Ⅱ類，圍巖整體穩定，不會產生較大的塑性變形。

5.5 出口穩壓井

出口穩壓井基礎底板高程305.00m。地面高程為220.00m。巖性為花崗巖，全風化帶厚度0.9m，強風化帶厚度1.1m，弱風化深度為10.7m，其下為微風化上。底板坐于微風化巖體之中，可以滿足地基穩定要求。

6 結 論

供水隧洞進口取水塔與出口穩壓井基礎底板均坐于微風化巖體之中，可以滿足地基穩定要求。供水隧洞進口0+000-0+096段洞身圍巖大部分為Ⅳ類，巖體不穩定，圍巖自穩時間很短，規模較大的各種變形和破壞都可能發生，施工中應進行系統錨桿加鋼筋網，并澆筑混凝土襯砌。進水口處上覆碎石混合土較厚，施工中應進行必要的處理措施。樁號0+096-0+131段洞身圍巖巖石較完整，節理裂隙不發育。為Ⅲ類圍巖，圍巖局部穩定性差，施工中需采取適當的工程措施。樁號0+131-0+655.5至出口段大部分為Ⅱ類，圍巖整體穩定，不會產生塑性變形。局部可能產生掉塊，施工中可加局部錨桿或噴薄層混凝土；工程施工中應加強施工地質工作，補充驗證地質資料的局限性。

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1007-7596(2017)02-0063-03

2017-02-16

宋揚(1984-)，男，黑龍江哈爾濱人，工程師。

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