淺談巖溶問題導(dǎo)致的壩軸線移動

史海燕 佘小光 楊瑞剛

【摘要】大藤峽水利樞紐工程壩址區(qū)基巖為泥盆系下統(tǒng)的一套潮汐相碎屑沉積巖和中統(tǒng)郁江階泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r等，巖溶發(fā)育，已成為制約該段工程的主要地質(zhì)問題之一。在新選下壩址勘察初期，工作人員根據(jù)地質(zhì)測繪和先期鉆孔勘探資料，并結(jié)合水工建筑物結(jié)構(gòu)布置，綜合分析認(rèn)為泄水閘部分基礎(chǔ)、廠房和船閘基礎(chǔ)均位于巖溶強烈發(fā)育區(qū)，且廠房基礎(chǔ)開挖較深，基礎(chǔ)處理和防滲處理難度大，壩軸線選址不合適。通過綜合勘探工作，現(xiàn)場工作人員提出了壩軸線上移120m的建議。該建議得到了上級部門的認(rèn)可，降低后期施工難度，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

【關(guān)鍵詞】巖溶地質(zhì)；溶洞；巖溶發(fā)育；壩線移動

1.前言

大藤峽水利樞紐工程是一座以防洪、發(fā)電、水資源配置為主，結(jié)合航運，兼顧灌溉的綜合利用工程。水庫正常蓄水位61.00 m，相應(yīng)庫容22.85億m3。防洪起調(diào)水位47.60 m，裝機容量1600 MW。黔江主壩壩型為混凝土重力壩。壩軸線呈折線型。水工建筑物由右岸廠房、泄水閘、左岸廠房和船閘組成。泄水閘基礎(chǔ)開挖至9 m高程，左岸廠房基礎(chǔ)開挖至-17.51 m高程，船閘基礎(chǔ)開挖至0 m高程。

壩址區(qū)基巖為泥盆系下統(tǒng)的一套潮汐相碎屑沉積巖和中統(tǒng)郁江階泥質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r等。軟弱夾層、斷層、褶曲、節(jié)理發(fā)育，構(gòu)造形跡復(fù)雜。尤其是新選下壩址壩軸線地勘工作量相對少，壩基左岸又有灰?guī)r出露，使壩基工程地質(zhì)條件更為復(fù)雜。

新選下壩址壩軸線左岸壩基灰?guī)r的巖溶發(fā)育程度，是新選下壩址壩軸線能否成立的關(guān)鍵，是地質(zhì)工作的重點，也是工作的難點[2]。為了確保地勘資料工作做到完整、準(zhǔn)確、及時，為設(shè)計提供準(zhǔn)確可靠地質(zhì)依據(jù)，外業(yè)工作期間在時間緊、任務(wù)重、工作條件十分艱苦的條件下，地質(zhì)人員克服種種困難，在工作現(xiàn)場及時收集、整理、分析地質(zhì)資料。通過現(xiàn)場工作，發(fā)現(xiàn)設(shè)計選定的壩軸線壩基灰?guī)r巖溶十分發(fā)育，壩基基礎(chǔ)處理及防滲處理都存在較大困難，如果選用該壩線不但會增加工程處理的難度，而且必將增加工程投資。為此，在充分掌握地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，在計劃勘探工作量尚未完成的情況下，及時向上級主管領(lǐng)導(dǎo)反映情況。上級主管領(lǐng)導(dǎo)按地質(zhì)建議上移了壩軸線。

2.野外地質(zhì)資料的收集

2.1 工作布置、勘察手段及計劃工作量

本階段地質(zhì)勘察的目的為：調(diào)查壩址區(qū)主要水工建筑物場地的工程地質(zhì)條件，并對有關(guān)的主要工程地質(zhì)問題作出初步評價。為選定壩址、壩線、基本壩型和樞紐布置方案進(jìn)行地質(zhì)論證，提供工程地質(zhì)資料。

主要勘察手段和工作方法包括：地質(zhì)測繪、鉆探、物探（孔內(nèi)數(shù)字成像、孔內(nèi)聲波測試、地震波測試）、取樣試驗。

2.2 外業(yè)工作重點與要點控制及難點攻關(guān)

本次野外工作的重點是調(diào)查新選下壩址壩基的工程地質(zhì)條件，為合理選擇壩軸線提供地質(zhì)資料。尤其是新選下壩址壩基左岸可溶巖巖溶的發(fā)育程度是壩基的主要工程地質(zhì)問題，是關(guān)系到壩線能否成立的關(guān)鍵所在。因此，壩基巖溶地質(zhì)調(diào)查是本次工作的重點，同時受勘察手段及工期的限制，該項工作的難度很大。

3.壩址區(qū)基本地質(zhì)條件及壩軸線比選

3.1 基本地質(zhì)條件

壩址區(qū)位于低山丘陵區(qū)，壩址左岸為一級階地，高程一般41 m-43 m。右岸為低山丘陵，高程一般80 m-110 m。河床偏向右岸，枯水期水面寬約400 m，左岸出露寬約20 m的巖灘。見圖1。

壩址巖層為那高嶺組第11層至第13層和郁江階第1層至第3層，巖層總體產(chǎn)狀傾向下游偏左岸，傾角一般20°～22°。那高嶺組巖性為砂巖、泥巖，郁江階巖性為灰?guī)r。據(jù)江邊巖灘測繪，壩址區(qū)灰?guī)r地層分布于江左岸。

河床砂礫石層厚度較薄，一般小于1 m。左岸一級階地覆蓋層厚度一般17 m～21 m。兩岸山坡殘積層為含壤土碎石，厚度一般2 m～8 m。

3.2 原壩軸線巖溶發(fā)育情況

勘探工作開展后，在江左岸壩軸線之上共完成9個鉆孔，其中6個鉆孔發(fā)現(xiàn)有灰?guī)r出露，溶蝕發(fā)育，巖體透水量大。其溶蝕發(fā)育情況詳見表1。

根據(jù)巖溶地區(qū)壩基進(jìn)行類比按線溶率及裂隙被溶蝕擴大情況，左岸壩基多為中等溶蝕地基，少數(shù)強烈溶蝕地基、極強烈溶蝕地基 。

為此，結(jié)合現(xiàn)場實際情況制定了切實可行的工作計劃，對工作中的難點進(jìn)行攻關(guān)。具體工作布置如下：

（1）加大野外地質(zhì)測繪的工作力度。野外地質(zhì)測繪工作是地質(zhì)工作的基礎(chǔ)，地質(zhì)測繪的工作質(zhì)量直接關(guān)系到原始地質(zhì)資料的的完整性與準(zhǔn)確性。為此重點調(diào)查灰?guī)r在壩址區(qū)的分布范圍、地表灰?guī)r巖溶發(fā)育程度、各巖溶洞穴的規(guī)模及延伸情況、各巖溶洞穴內(nèi)充填物的性狀、分析各巖溶管道之間相互連通情況等。

（2）加強鉆探地質(zhì)值班。鉆探資料是反映地面以下地質(zhì)條件的直接地質(zhì)資料，是對地質(zhì)測繪工作的必要補充和完善。地質(zhì)值班員對鉆進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)的新情況新問題詳細(xì)記錄并及時分析研究，尤其是在灰?guī)r地層鉆進(jìn)過程中遇到掉鉆、進(jìn)尺加快等特殊情況時，能夠檢查指導(dǎo)機組現(xiàn)場操作人員采取切實有效的鉆探工藝和選用合適的鉆探參數(shù)，以滿足鉆孔任務(wù)書的相關(guān)技術(shù)要求。最終保證鉆探資料的準(zhǔn)確可靠、真實完整。

（3） 及時整理分析物探、試驗資料。本次地勘外業(yè)工作十分重視物探、試驗工作。物探、試驗成果資料為定性定量評價壩基工程地質(zhì)條件提供了依據(jù)。壩基每個鉆孔終孔后，均進(jìn)行孔內(nèi)數(shù)字成像和孔內(nèi)聲波測試工作，對鉆孔巖芯進(jìn)行了取樣試驗。為了調(diào)查壩基左岸灰?guī)r巖溶發(fā)育程度，在壩基左岸沿壩軸線采取地震波測試。原位測試及試驗成果資料完成后及時整理分析物探、試驗資料。從而能夠全面客觀地反映壩基的工程地質(zhì)條件。

3.3 壩軸線比選

在新選下壩址壩軸線地質(zhì)勘察過程中，通過對收集到的各種地質(zhì)資料及時整理與分析，認(rèn)為：原設(shè)計壩軸線長1405.82 m，灰?guī)r段長度為620.23 m。灰?guī)r地層巖溶發(fā)育，屬于強烈溶蝕地基，且泄水閘的部分基礎(chǔ)、左岸廠房、船閘均位于巖溶強烈溶蝕區(qū)，泄左岸廠房基礎(chǔ)開挖至-17.51 m高程，基坑開挖深，防滲和抽排水均比較困難，若選用此壩軸線，壩基基礎(chǔ)處理及防滲處理都將變得復(fù)雜，工作難度大，必將增加工程投資。若將壩軸線向上游移動約120 m結(jié)合泄水閘和廠房基礎(chǔ)開挖則可避開強烈溶蝕地基，而船閘基礎(chǔ)雖依然位于強烈溶蝕區(qū)，但是開挖相對較淺，且強烈溶蝕區(qū)的基坑面積變小，從而可減少基礎(chǔ)處理及防滲處理工程量，降低工程投資。原壩軸線及上移后的壩軸線位置詳見圖1。

新壩線位于原壩線上游120 m處，地層主要為潮汐相沉積的泥盆系下統(tǒng)那高嶺組，地層相變大，軟、硬巖互層較多，巖性以細(xì)砂巖、含泥細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及泥巖為主，巖層傾向下游偏左岸。移后壩線主要出露泥盆系那高嶺組第11～13層，巖層傾角較陡，地層分布連續(xù)、完整，且河谷相對開闊，有利于建筑物布置。綜合考慮壩址的地形、地質(zhì)條件，認(rèn)為推薦此壩址是合適的。

4.結(jié)論

通過野外巖溶地質(zhì)調(diào)查，及時對收集到的各種地質(zhì)資料進(jìn)行整理與分析，發(fā)現(xiàn)了影響壩軸線成立重大工程地質(zhì)問題。上移壩軸線是通過努力工作提出的建設(shè)性地質(zhì)建議，為科學(xué)合理進(jìn)行壩軸線的選擇提供了充分的地質(zhì)依據(jù)。為本單位及工程項目創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和潛在的社會效益，取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程裕淇主編.中國區(qū)域地質(zhì)概論[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1994.

[2] 水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計院主編. 水利水電工程地質(zhì)手冊[M].北京：水利電力出版社，1985.

[3] 中華人民共和國水利部.GB50487-2008 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S] .北京：中國計劃出版社，2009.

[4]沈春勇主編. 水利水電工程巖溶勘察與處理[M]. 北京：中國水利水電出版社，2015.

[5] 王漢榮. 廣西基礎(chǔ)地質(zhì)若干問題[J].南方國土資源報，2004，（03）：20-22.

[6]李世富.廣西桂平市白沙坑韌性剪切帶特征.南方國土資源.2004，（10）：25-26.

[7]袁道先.巖溶地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境和水文生態(tài)問題.南方國土資源.2003（1）：22-25.

[8]韓行瑞.巖溶水文地質(zhì)學(xué)[M].1版. 北京：科技出版社，2015.

作者簡介：史海燕（1985-），男，吉林長春人，學(xué)士，工程師，研究方向為工程地質(zhì)。