大水溪水庫工程水工建筑工程地質條件及評價

朱江

大水溪水庫工程水工建筑工程地質條件及評價

朱江

(貴州中水建設股份有限公司，貴州貴陽550001)

以大水溪水庫為研究對象，結合工程建設地質條件，對大水溪水庫中導流兼取水隧洞工程、取水塔工程、圍堰工程、棄渣場工程、施工營地工程以及永久上壩公路工程地質條件進行評價。結果表明，該水庫工程取水塔工程、棄渣場工程、施工營地以及永久上壩公路工程的地質條件良好，對于導流兼取水隧洞工程以及圍堰工程，則需要做好邊坡支護以及防滲處理，以保障工程建設質量。

大水溪水庫工程；面板堆石壩；地質條件

1 工程概況

松桃縣大水溪水庫最大壩高51m，壩型為面板堆石壩，正常蓄水位高程551 m，回水長度1.1 km，總庫容156萬m3。該水庫主要功能是解決下游鄰近鄉村生活用水，同時考慮解決涉及灌面的灌溉用水。即水庫以人飲為主，灌溉次之，兼防洪功能。規劃水庫工程規模為小（1）型工程，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物大壩級別為4級。為確保工程安全順利施工，對工程導流兼取水隧洞工程、取水塔、圍堰、棄渣場、施工營地等進行地質評價。

2 大水溪水庫工程水工建筑工程地質條件及評價

2.1 導流兼取水隧洞工程地質條件評價

導流兼取水隧洞布置于右岸山體內，出露地層巖性為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等。放空、導流洞為同一隧洞，即導流洞同時起到放空作用，內設引水管道，為無壓隧洞，長329 m，由進口明挖段、進口段、洞身段，出口段、出口明挖段等五部分組成，洞身直徑2.0 m，分述如下：

（1）進口明挖段（進口洞臉）：樁號0-062.7～0+000 m，全長62.7 m，從岸坡至閘門井，該段采用明挖方式，進口底板高程843 m。該段地表覆蓋層厚5～9 m，成份為粘土夾少量碎石，結構稍密實，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，巖層傾向左岸，傾角10°左右。開挖后將形成13 m以上的邊坡，建議采取階梯式削坡，每級階高15 m，開挖坡比1∶0.5～1∶0.75，且需加強永久護坡及坡體排水處理[1]。

（2）進口段：樁號0+000～0+023.1 m，全長23.1 m，洞室埋深9～17 m，巖性同進口明挖段，為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，傾角10°左右。巖層走向與洞室軸線走向夾角約41°，圍巖類別為Ⅴ類。處在弱風化巖體中，隱節理非常發育，巖體破碎，圍巖體為Ⅴ類，成洞條件差，在施工開挖過程中出現嚴重掉塊、垮塌的可能性較大，建議進行有效的支護處理。隧洞處于地下水位附近，開挖時應做好排水工作[2]。

（3）洞身段：樁號0+023.1～0+299.2 m，全長276.10 m，洞軸線方向與洞室走向夾角約87°，洞室埋深32～60 m，巖性同進口段，為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，傾角10°左右，埋深17～70 m，洞線處在新鮮基巖中，巖體為較堅硬巖，層狀結構，局部成洞條件較差，圍巖體圍為Ⅲ～Ⅳ類，其中Ⅲ類約占70%，在施工開挖過程中局部可能會出現掉塊、垮塌現象，建議進行有效的支護處理。隧洞處于地下水位以下，開挖時應做好相應排水工作。

（4）出口段：樁號0+299.2～0+317 m，全長17.8 m，洞室埋深5～17 m，圍巖巖性同進口段，傾角10°左右。巖層走向與洞室軸線走向夾角約63°，洞線處在弱風化巖體內，隱節理非常發育，巖體破碎，圍巖體圍為Ⅴ類，成洞條件差，在施工開挖過程中出現嚴重掉塊、垮塌的可能性較大，建議進行有效的支護處理。隧洞處于地下水位附近，開挖時應做好排出工作。

（5）出口明挖段（出口洞臉）：樁號0+317～0+329 m，全長12 m，該段采用明挖方式，洞臉部位上部強風化巖體節理裂隙較發育，工程開挖后將形成大于10 m的人工邊坡；明挖段地表覆蓋層厚1～4 m，成份為粘土夾少量碎石，結構稍密實，下伏基巖同進口段，為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，巖層傾向左岸，傾角10°左右。建議采取階梯式削坡，每級階高15 m，開挖坡比1∶0.5～0.75，且需加強永久護坡及坡體排水處理。洞室圍巖力學參數如表1所示。

表1 洞室圍巖力學參數建議表

2.2 取水塔工程地質條件評價

取水塔布置于大壩右岸取水隧洞進口處，地表覆蓋層厚5～9 m，成份為粘土夾少量碎石，結構稍密實，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，巖層傾向左岸，傾角10°左右。建議將取水塔基礎置于弱風化巖體上，最大開挖深度約12 m，基礎承載力建議值fk=1500～2500kPa。

2.3 圍堰工程地質條件評價

根據工程區總體布置情況，本工程需在大壩上、下游各設置一座圍堰。

（1）上游圍堰：上游圍堰位于大壩軸線上游107m處，設計堰頂高程523.5m，堰頂寬3.0m，堰底寬15.25m，最大堰高4.5m，為土石心墻圍堰。

圍堰位置地形平坦，覆蓋層厚度10～15 m，成分為沖洪積砂卵礫石層，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等。根據建筑物規模，建議將基礎置于中部砂卵石層上，但由于砂卵石透水性較強，滲透系數可達100～150 m/d，建議對建基面以下覆蓋層和強風化巖體作防滲處理，基礎承載力建議值fk=300～400 kPa。

（2）下游圍堰：下游圍堰位于大壩軸線上游111 m處，設計堰頂高程516.2m，堰頂寬4.0m，堰底寬14.5m，最大堰高3.5m，為土石心墻圍堰[3]。

圍堰位置地形平坦，覆蓋層厚度10～15 m，成分為沖洪積砂卵礫石層，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）中厚層至厚層板巖、變余砂巖等。根據建筑物規模，建議將基礎置于中部砂卵石層上，但由于砂卵石透水性較強，滲透系數可達100～150 m/d，建議對建基面以下覆蓋層和強風化巖體作防滲處理，基礎承載力建議值fk=300～400 kPa。

2.4 棄渣場工程地質條件評價

本工程棄渣主要為大壩、溢洪道及取水口等基礎土石方開挖和輔助企業、施工便道及輸水管線土石方開挖、石料場無用層剝離等棄渣。壩區主體工程開挖量25.51萬m3，施工便道及輔助建筑基礎等開挖棄渣約為0.15萬m3，大壩次堆區回填利用1.93萬m3，其他部位棄渣回填利用1.53萬m3，主體工程施工區棄渣量合計22.20萬m3，折合堆渣量29.97萬m3。

結合地形條件、施工交通條件，場地選在下壩址下游約700 m處右岸沖溝內。覆蓋層主要為殘坡積粘土層，厚1～5 m，下伏基巖為寒武系下統金頂山至明心寺組（∈1m～j）：上部為灰綠、黃綠色頁巖及砂質頁巖，下部為灰黑、黑色薄至中厚層砂巖夾炭質頁巖，底部為深灰色薄至厚層灰巖，巖層產狀N45°～55°E/SE∠20°～30°。場地內無構造發育，整體穩定性較好，棄渣堆置于覆蓋層之上，沿河床岸邊設立擋墻，擋墻基礎置于基巖上即可，墻身、墻基需防洪水影響，擋墻頂部高程需高于洪水位。擋墻地基綜合承載力：fk=400～600kPa；巖/砼抗剪斷參數：f’=0.4～0.5，c’=0.1～0.2MPa，摩擦系數f=0.35～0.4。

2.5 施工營地工程地質條件評價

施工營地布置于大壩下游約600m右岸坡，分布高程600m～615 m，地形較緩。該處地形坡度10°～25°，覆蓋層厚0～5 m。下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）板巖、變余砂巖等，巖層產狀N60°～75°W/NE∠10°～15°。場地內無構造發育，整體穩定性較好。營地開挖基坑穩定性較好，基礎可置于基巖上，建議承載力fk=600～800kPa，摩擦系數f=0.35～0.4。

2.6 永久上壩公路工程地質條件評價

永久上壩公路布置于大壩右岸下游，寬6.5 m，沿線覆蓋層厚0 m～5 m，下伏基巖為前震旦系烏葉組第一亞段（Ptbnbw1-a）板巖、變余砂巖等，巖層產狀N60°～75°W/NE∠10°～15°。場地內無構造發育，整體穩定性較好。公路最大開挖邊坡高度約6 m～8 m，因巖層產狀平緩，巖體強度較高，整體穩定性較好。建議公路開挖坡比：覆蓋層，1∶1.25；基巖，0.5～0.75。

3 結語

綜上所述，該水庫工程取水塔工程成份為粘土夾少量碎石，結構稍密實；棄渣場工程場地內無構造發育，整體穩定性較好；施工營地整體穩定性較好；永久上壩公路工程巖體強度較高，整體穩定性較好。但是，導流兼取水隧洞工程出露地層巖性為前震旦系烏葉組第一亞段中厚層至厚層板巖、變余砂巖等，需要做好邊坡支護和排水處理；另外，圍堰工程地形平坦，成分為沖洪積砂卵礫石層，透水性較強，因此需要做好防滲處理。

[1]張少武.三維排水柔性生態邊坡工程在水利工程中的應用[J].價值工程，2012，31（10）：93-93.

[2]陳剛，李春艷，陳宙，等.向家壩地下電站機組引水隧洞排水方式探討[J].水電站機電技術，2012，35（5）：106-108.

[3]張潔，劉懿輝.溪洛渡水電站高土工膜心墻土石圍堰設計[J].黑龍江水利科技，2013，41（3）：67-69.

TV221.2

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1673-9000（2017）02-0091-02

2016-11-08

朱江（1986-），男，貴州畢節人，工程師，主要從事工程地質和水文地質工作。