大洲湖水閘白堊系-第三系礫巖閘基巖溶地質(zhì)綜合勘察

賈建紅，向家菠

（1.長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010； 2.長江三峽勘測研究院有限公司（武漢），湖北 武漢 430074）

大洲湖是咸寧市主要調(diào)蓄水體之一，主要承納橫溝河及支流官埠河、濱湖港的洪水[1]。大洲湖水閘是退垸環(huán)湖后湖區(qū)生態(tài)蓄水的主要工程措施，對調(diào)節(jié)大洲湖生態(tài)水位，恢復(fù)湖泊水域面積，增加湖泊調(diào)蓄容積，改善湖泊生態(tài)環(huán)境有重要作用[2]。

大洲湖閘閘址區(qū)兩岸地形高差大，巖土空間分布不均，覆蓋層深度大，下伏白堊系-第三系泥鈣質(zhì)膠結(jié)礫巖巖溶強(qiáng)發(fā)育，溶洞隱蔽、規(guī)模大[3]，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，因而查明閘址區(qū)巖溶發(fā)育機(jī)制和分布規(guī)律，對閘基的穩(wěn)定性及滲漏條件的評價具有重要意義[4-5]。

本文以大洲湖水閘工程為依托，提出利用高密度電法與鉆孔勘探結(jié)合的綜合勘察技術(shù)，揭示了閘址區(qū)白堊系-第三系礫巖巖溶分布規(guī)律，解決了巖溶閘基穩(wěn)定性問題，可為相似工程的地質(zhì)勘察提供借鑒。

1 工程概況

大洲湖位于咸寧市主城區(qū)與咸寧新城的連接處，北靠武漢城市圈外環(huán)線（薪嘉高速），西接途河，南至咸安區(qū)齊心垸及向陽垸，地處涂河和橫溝河的交匯處。

大洲湖生態(tài)建設(shè)示范區(qū)項(xiàng)目大洲湖閘包含水閘和船閘兩部分，其中大洲湖閘工程是大洲湖生態(tài)示范區(qū)涉水工程的重要組成部分，主要功能是節(jié)制橫溝河河水和攔蓄上游來水。工程采用水閘與船閘下閘首并聯(lián)布置，閘室順?biāo)飨蜷L15m，總寬78.9m，閘孔為七孔，單孔凈寬8m，上、下閘首間閘室段長40m，閘頂為環(huán)湖北路橫溝河橋，橋?qū)?0m。

2 閘基巖土結(jié)構(gòu)

大洲湖周邊一帶出露地層以第四系沖積層為主，少量人工填土；右岸崗丘一帶為上中更新統(tǒng)地層。人工填土（Qs）主要為堤防填筑層，厚3.2m～4.8m；沖積層（Q4al）由上至下為黏性土、砂土及卵石層，厚6m～10m 為主，最大約18m；上中更新統(tǒng)地層主要為紫紅色含礫粉質(zhì)黏土和卵石夾土，厚度6m～25m。

第四系下伏基巖為白堊系-下第三系（K2-E）紫紅色、紅褐色砂巖、礫巖等，埋深9m～21m，頂面高程一般10m 左右。其中礫巖呈礫石碎屑結(jié)構(gòu)，厚層狀，礫石母巖主要為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，少量砂巖，卵礫石約占80%，卵礫石一般呈次圓狀～次棱角狀，磨圓度一般，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，中風(fēng)化巖石膠結(jié)較好，錘擊聲較清脆。砂巖呈粉細(xì)砂顆粒結(jié)構(gòu)，層理不明顯，泥砂質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較差，巖質(zhì)較軟，指甲及刀可刻劃，錘擊聲啞，易斷裂，局部泥質(zhì)含量較高，失水暴曬后干裂現(xiàn)象，水閘一帶泥質(zhì)粉砂巖主要分布在礫巖中下部，呈夾層狀分布。

工程區(qū)附近地表未見白堊系-下第三系砂巖、礫巖出露，鉆孔揭露基巖局部可見一定層面特征，總體近水平，傾角一般5°左右，巖層傾向不明，未見明顯裂隙發(fā)育。

3 高密度電法測試

根據(jù)橫跨橫溝河高密度電法測試成果，河床偏左岸存在一帶狀低值區(qū)，推測為溶蝕發(fā)育區(qū)，巖體破碎，溶洞較發(fā)育，右岸坡腳處存在一低值區(qū)，根據(jù)分布高程位于基巖與覆蓋層界面一帶，推測為一溶槽。

4 鉆孔勘探

根據(jù)閘址區(qū)高密度電法巖土電阻特征分析結(jié)果，針對各巖土電阻特征的差異進(jìn)行精準(zhǔn)鉆孔布置，得到閘址區(qū)巖溶發(fā)育特征。

根據(jù)鉆孔揭露結(jié)果（圖1），區(qū)內(nèi)巖溶形態(tài)以溶洞和溶蝕孔隙為主，部分形成串珠狀溶蝕縫隙或溶蝕溝槽，局部呈蜂窩狀。根據(jù)鉆孔揭露，洞徑一般1.5m～7m。閘區(qū)鉆孔揭露巖溶特征見表1。溶蝕孔隙直徑0.5cm～3cm 不等，深度一般1cm～5cm。

圖1 水閘軸線地質(zhì)剖面示意圖

表1 鉆孔揭露巖芯溶蝕特征一覽表

礫巖一般深埋地下，地表未出露，埋藏深度10m～25m，屬于深覆蓋型巖溶地基。閘址區(qū)（含橫溝河橋）共計(jì)完成了34 個鉆孔，共有12 個鉆孔遇到溶洞，左岸2 個鉆孔，河床及右岸分別5 個鉆孔，右岸及河床溶洞相對左岸發(fā)育，鉆孔見洞隙率為35%，溶洞累計(jì)進(jìn)尺46.1m，可溶巖總進(jìn)尺612m，線巖溶率7.5%，從鉆孔線溶蝕率統(tǒng)計(jì)成果看，閘址區(qū)（含橫溝河橋）巖溶中等發(fā)育。

5 巖溶發(fā)育特征及評價

綜合分析，從發(fā)育層位看，閘址區(qū)巖溶主要發(fā)育于強(qiáng)風(fēng)化地層中，占83%，中風(fēng)化地層中發(fā)育2 個溶洞。從發(fā)育高程看，主要分布兩層，上層主要分布在高程2m～7m，下層主要分布在高程-2m～-6m，鉆孔揭露最深-10.8m。

根據(jù)巖溶塌落高度經(jīng)驗(yàn)公式H=H0/（K-1），K 為巖石松散系數(shù)，灰?guī)r取1.2，H0 為溶洞高度[6]，鉆孔揭露溶洞高度1m～6m，巖溶塌落高度5m～30m，閘基底板開挖高程15m～16.5m，距離上層溶洞一般8m～15m，初步判斷規(guī)模較大的溶洞產(chǎn)生塌落對閘基存在不利影響。

依此為基礎(chǔ)，提出水閘閘室上游側(cè)、船閘閘室、上下游翼墻采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)置于溶洞以下，確保巖溶閘基穩(wěn)定，并在水閘上游側(cè)、船閘上及下閘首上游側(cè)、船閘閘室段臨水側(cè)設(shè)置鉆孔素砼樁，形成咬合樁防滲墻，并在防滲墻后布置雙軸攪拌樁。

6 結(jié)論

本文以大洲湖水閘工程為依托，提出利用高密度電法與鉆孔勘探結(jié)合的綜合勘察技術(shù)，揭示了閘基白堊系-第三系礫巖巖溶復(fù)雜的分布規(guī)律。物探結(jié)果顯示，河床偏左岸及右岸坡腳處存在一低值區(qū)。鉆探結(jié)果表明，大洲湖水閘閘基下部巖溶覆蓋深度10m～25m，最大溶洞高度6m，主要發(fā)育于強(qiáng)風(fēng)化地層中主要分布兩層，上層主要分布在高程2m～7m，下層主要分布在高程-2m～-6m，估算巖溶塌落高度5m～30m，初步判斷規(guī)模較大的溶洞產(chǎn)生塌落對閘基存在不利影響。