彌勒壩水庫大壩斷層確認過程及處理方案探討

張 磊

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津300250）

1 概況

彌勒壩在建水庫位于云南省滇西北高原的怒江州蘭坪縣境內，地處瀾滄江水系的支流清河上，西距瀾滄江11km。 水庫總庫容為497.5萬m3，屬?。?）型水庫，正常蓄水位2978.7m，壩頂高程2982.7m，上游設1.0m防浪墻， 壩頂寬6.0m、 長219.0m， 最大壩高54.7m，大壩為瀝青混凝土心墻土石分區壩型。

水庫所在滇西北高原的區域地質構造背景：由于印度板塊與歐亞大陸的強烈碰撞作用， 對云南也產生了強烈影響， 以致造成云南地殼在喜馬拉雅期受到了強烈的改造，在滇西北地區產生了規模宏大、范圍廣泛的逆沖-推覆和走滑運動，造成了地塊之間的相互疊覆和水平位移， 使原有構造格局受到了強烈的變形，地殼大規模壓縮，這是云南地質構造中的一個顯著特點。也正由于這一過程一直延續至今，以致造成了云南地質構造極其復雜。

壩址區附近發育的斷層主要有兩條， 一條是蘭坪—云龍斷裂帶（F13），另一條順清河發育斷層（f1）。其中，蘭坪—云龍斷裂帶（F13）：夾持于瀾滄江斷裂帶和維西—喬后斷裂帶之間，長約135km，走向近南北，傾向東，北端在維西河西至通甸被德欽—雪龍山斷裂帶斷裂所切，南端在云龍一帶與北西向斷裂交匯。 斷裂具擠壓性質，產狀為NE0°～20°，SE∠50°～70°，張性，有多條次級斷裂平行排列，距壩址最近距離1.8km。該斷裂帶（F13）遠離壩址，且位于庫區之外，對水庫無影響。故本文僅針對大壩有影響的順清河發育斷層（f1）展開。

2 f1斷層情況介紹

可行性研究勘察階段， 查閱區域地質調查報告（蘭坪幅）得知壩址區發育了一條順清河斷層（f1），調查報告描述該斷層東端與蘭坪—云龍斷裂帶（F13）相交于三家村河匯入口附近，西端延伸至壩址區下游，延伸長度約6km，斷層性質為扭性平移斷層。

初步設計勘察階段， 依據區域地質資料結合現場實際情況， 在壩址區針對f1斷層做了大量勘察工作， 包括沿區域調查報告標注的斷層走向位置針對性的開展地質測繪及坑探工作。 通過地質測繪及坑探工作， 在壩線上游約1.5km左岸溝內發現疑似f1斷層，斷層走向NW280°，傾向SW，傾角60～70°，斷層影響帶寬度3～5m，多為泥夾巖屑，沿著該走向追蹤至壩址區， 但限于壩址區左岸覆蓋層較厚 （10.2～12.4m）、巖石露頭極少，且礙于庫區交通條件限制，挖掘機無法抵達壩址區（人工開挖探坑深度有限），故僅通過地質測繪及人工探坑開挖難以在壩址區確定f1斷層確切位置。區域地質顯示壩址區右岸為白堊系下統景星組下段（K1j1）砂巖地層，左岸為白堊系上統南新組（K2n）泥、砂巖互層地層，從壩址區左、右岸基巖出露的不同時代、巖性，上游左岸溝內發現的疑似f1斷層走向，壩軸線鉆孔揭露地層情況，基于以上3點綜合分析，判斷斷層位于左岸靠近河床部位。

初步設計階段針對f1斷層的結論為： 斷層性質為扭性平移斷層，且斷層兩盤巖層（泥、砂巖）主要為相對隔水巖層， 故沿該斷層及破碎帶的滲漏量總體不大，亦不會產生滲透破壞。

3 施工揭露斷層情況

2020年3月， 施工心墻壩基開挖過程中發現，攔河壩樁號0+080.9～0+111.0m范圍基礎開挖揭露的巖體相對破碎，呈碎塊狀，完整性差，該段心墻基面已開挖至設計高程， 設計坡比1∶3.5。 樁號0+080.9～0+096.0m段為泥巖地基， 基面平整、 密實； 樁號0+096.0～0+111.0m段主要為砂巖地基， 表層破碎、松散、夾泥，不宜直接作為壩基。

為進一步查明松散巖體分布深度及范圍，首先從0+096.0m向河床方向進行試探后發現下部巖體破碎，黃綠色，呈粗砂狀巖屑，較純凈，分布寬度約1m。 松散巖屑揭露位置起始于0+098.0m，先沿上游側壁向下游水平段延伸，再呈不對稱U字型斜向穿越心墻基礎后，終止于0+110.0m下游側壁，消失高程約2924m。

4 斷層性狀分析

根據初步設計勘察成果和施工階段坑探、 觀察分析，判定該段破碎巖質地基是受f1斷層影響所致。

根據區域地質資料，f1斷層為扭性平移斷層，斷層走向NW280°，傾向SW，傾角60°～70°，斷層影響帶寬度3～5m，多為泥夾巖屑。 以f1斷層為界，左岸為白堊系上統南新組（K2n） 泥巖、泥質砂巖地層，右岸為白堊系下統景星組下段（K1j1）砂巖地層為主。

從施工開挖心墻基槽上游側斷面可見， 樁號0+098m附近有一條斜豎向擠壓變形帶，與f1斷層特征極為相似：寬度1～3m，泥巖質，夾巖屑，致密（相對隔水），斷層左右側巖體、巖性、產狀迥異（左岸泥巖，右岸砂巖），傾向SW。據此判斷，此異常變形帶正是f1斷層。 其實際影響范圍主要位于砂巖一側（0+098.0m～0+111.0m），影響寬度6.9～9.6m，影響區巖體破碎，巖體完整性差，透水性強。

5 施工處理措施建議

為徹底清除受f1斷層影響松散巖屑地基，選擇相對堅實、平整的壩基，建議如下：

（1）水平段基礎高程保持不變，向左岸延長至樁號0+101m，再向上順坡至樁號0+080.9m，最終坡比約1∶2.3。 處理后樁號0+080.9～0+101m段壩基主要為白堊系下統泥巖，完整，致密，可以作為天然地基。其中樁號0+095.5～0+100m （下游側樁號0+098.6～0+101m）為f1斷層帶，泥巖質，夾砂巖碎石，因擠壓和剪扭作用性質堅實， 性質同相臨泥巖， 無需處理。 0+101～0+111m段為斷層影響帶，清除上部松散巖屑和砂巖孤石后，基礎為砂泥巖互層巖基，砂巖為主，基面巖體相對完整、堅實，可作為壩基基礎。

圖1 壩基f1斷層展示圖

圖2 壩基f1斷層處理示意圖

（2）考慮到斷層影響區巖體較破碎，透水性較強，對壩基抗滲不利， 因此建議對該段壩基采取帷幕灌漿、 固結灌漿等防滲、 補強措施。 同時，0+111～0+134.1m段壩基同為脆性砂巖為主的互層巖基， 完整性較差，透水較強，因此建議一并加強灌漿處理。

6 結語

斷層是常見的構造現象之一， 常對工程巖體的穩定性和滲漏造成很大的危害。 本文從前期查閱區域地質資料發現f1斷層，到初設階段針對性的開展勘察工作進而推測其位置及性質， 再到施工開挖揭露并確定f1斷層的具體位置、規模、性質及其對壩基巖體的不利影響，最終針對該斷層提出科學、合理的工程處理措施建議。 對類似工程斷層開展前期勘察及后期施工復核、處理具有較強的指導意義。