水工建筑工程地质条件及评价

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［摘要］以大水溪水库为研究对象，结合工程建设地质条件，对大水溪水库中导流兼取水隧洞工程、取水塔工程、围堰工程、弃渣场工程、施工营地工程以及永久上坝公路工程地质条件进行评价。结果表明，该水库工程取水塔工程、弃渣场工程、施工营地以及永久上坝公路工程的地质条件良好，对于导流兼取水隧洞工程以及围堰工程，则需要做好边坡支护以及防渗处理，以保障工程建设质量。

［关键词］大水溪水库工程；面板堆石坝；地质条件

1工程概况

松桃县大水溪水库最大坝高51m，坝型为面板堆石坝，正常蓄水位高程551m，回水长度1.1km，总库容156万m3。该水库主要功能是解决下游邻近乡村生活用水，同时考虑解决涉及灌面的灌溉用水。即水库以人饮为主，灌溉次之，兼防洪功能。规划水库工程规模为小（1）型工程，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物大坝级别为4级。为确保工程安全顺利施工，对工程导流兼取水隧洞工程、取水塔、围堰、弃渣场、施工营地等进行地质评价。

2大水溪水库工程水工建筑工程地质条件及评价

2.1导流兼取水隧洞工程地质条件评价

导流兼取水隧洞布置于右岸山体内，出露地层岩性为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）中厚层至厚层板岩、变余砂岩等。放空、导流洞为同一隧洞，即导流洞同时起到放空作用，内设引水管道，为无压隧洞，长329m，由进口明挖段、进口段、洞身段，出口段、出口明挖段等五部分组成，洞身直径2.0m，分述如下：（1）进口明挖段（进口洞脸）：桩号0-062.7～0+000m，全长62.7m，从岸坡至闸门井，该段采用明挖方式，进口底板高程843m。该段地表覆盖层厚5～9m，成份为粘土夹少量碎石，结构稍密实，下伏基岩为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）中厚层至厚层板岩、变余砂岩等，岩层倾向左岸，倾角10°左右。开挖后将形成13m以上的边坡，建议采取阶梯式削坡，每级阶高15m，开挖坡比1∶0.5～1∶0.75，且需加强永久护坡及坡体排水处理[1]。（2）进口段：桩号0+000～0+023.1m，全长23.1m，洞室埋深9～17m，岩性同进口明挖段，为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）中厚层至厚层板岩、变余砂岩等，倾角10°左右。岩层走向与洞室轴线走向夹角约41°，围岩类别为Ⅴ类。处在弱风化岩体中，隐节理非常发育，岩体破碎，围岩体为Ⅴ类，成洞条件差，在施工开挖过程中出现严重掉块、垮塌的可能性较大，建议进行有效的支护处理。隧洞处于地下水位附近，开挖时应做好排水工作[2]。（3）洞身段：桩号0+023.1～0+299.2m，全长276.10m，洞轴线方向与洞室走向夹角约87°，洞室埋深32～60m，岩性同进口段，为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）中厚层至厚层板岩、变余砂岩等，倾角10°左右，埋深17～70m，洞线处在新鲜基岩中，岩体为较坚硬岩，层状结构，局部成洞条件较差，围岩体围为Ⅲ～Ⅳ类，其中Ⅲ类约占70%，在施工开挖过程中局部可能会出现掉块、垮塌现象，建议进行有效的支护处理。隧洞处于地下水位以下，开挖时应做好相应排水工作。（4）出口段：桩号0+299.2～0+317m，全长17.8m，洞室埋深5～17m，围岩岩性同进口段，倾角10°左右。岩层走向与洞室轴线走向夹角约63°，洞线处在弱风化岩体内，隐节理非常发育，岩体破碎，围岩体围为Ⅴ类，成洞条件差，在施工开挖过程中出现严重掉块、垮塌的可能性较大，建议进行有效的支护处理。隧洞处于地下水位附近，开挖时应做好排出工作。（5）出口明挖段（出口洞脸）：桩号0+317～0+329m，全长12m，该段采用明挖方式，洞脸部位上部强风化岩体节理裂隙较发育，工程开挖后将形成大于10m的人工边坡；明挖段地表覆盖层厚1～4m，成份为粘土夹少量碎石，结构稍密实，下伏基岩同进口段，为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）中厚层至厚层板岩、变余砂岩等，岩层倾向左岸，倾角10°左右。建议采取阶梯式削坡，每级阶高15m，开挖坡比1∶0.5～0.75，且需加强永久护坡及坡体排水处理。洞室围岩力学参数如表1所示。

2.2取水塔工程地质条件评价

取水塔布置于大坝右岸取水隧洞进口处，地表覆盖层厚5～9m，成份为粘土夹少量碎石，结构稍密实，下伏基岩为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）中厚层至厚层板岩、变余砂岩等，岩层倾向左岸，倾角10°左右。建议将取水塔基础置于弱风化岩体上，最大开挖深度约12m，基础承载力建议值fk=1500～2500kPa。

2.3围堰工程地质条件评价

根据工程区总体布置情况，本工程需在大坝上、下游各设置一座围堰。（1）上游围堰：上游围堰位于大坝轴线上游107m处，设计堰顶高程523.5m，堰顶宽3.0m，堰底宽15.25m，最大堰高4.5m，为土石心墙围堰。围堰位置地形平坦，覆盖层厚度10～15m，成分为冲洪积砂卵砾石层，下伏基岩为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）中厚层至厚层板岩、变余砂岩等。根据建筑物规模，建议将基础置于中部砂卵石层上，但由于砂卵石透水性较强，渗透系数可达100～150m/d，建议对建基面以下覆盖层和强风化岩体作防渗处理，基础承载力建议值fk=300～400kPa。（2）下游围堰：下游围堰位于大坝轴线上游111m处，设计堰顶高程516.2m，堰顶宽4.0m，堰底宽14.5m，最大堰高3.5m，为土石心墙围堰[3]。围堰位置地形平坦，覆盖层厚度10～15m，成分为冲洪积砂卵砾石层，下伏基岩为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）中厚层至厚层板岩、变余砂岩等。根据建筑物规模，建议将基础置于中部砂卵石层上，但由于砂卵石透水性较强，渗透系数可达100～150m/d，建议对建基面以下覆盖层和强风化岩体作防渗处理，基础承载力建议值fk=300～400kPa。

2.4弃渣场工程地质条件评价

本工程弃渣主要为大坝、溢洪道及取水口等基础土石方开挖和辅助企业、施工便道及输水管线土石方开挖、石料场无用层剥离等弃渣。坝区主体工程开挖量25.51万m3，施工便道及辅助建筑基础等开挖弃渣约为0.15万m3，大坝次堆区回填利用1.93万m3，其他部位弃渣回填利用1.53万m3，主体工程施工区弃渣量合计22.20万m3，折合堆渣量29.97万m3。结合地形条件、施工交通条件，场地选在下坝址下游约700m处右岸冲沟内。覆盖层主要为残坡积粘土层，厚1~5m，下伏基岩为寒武系下统金顶山至明心寺组（∈1m~j）：上部为灰绿、黄绿色页岩及砂质页岩，下部为灰黑、黑色薄至中厚层砂岩夹炭质页岩，底部为深灰色薄至厚层灰岩，岩层产状N45°～55°E/SE∠20°~30°。场地内无构造发育，整体稳定性较好，弃渣堆置于覆盖层之上，沿河床岸边设立挡墙，挡墙基础置于基岩上即可，墙身、墙基需防洪水影响，挡墙顶部高程需高于洪水位。挡墙地基综合承载力：fk=400～600kPa；岩/砼抗剪断参数：f’=0.4～0.5，c’=0.1～0.2MPa，摩擦系数f=0.35～0.4。

2.5施工营地工程地质条件评价

施工营地布置于大坝下游约600m右岸坡，分布高程600m～615m，地形较缓。该处地形坡度10°～25°，覆盖层厚0～5m。下伏基岩为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）板岩、变余砂岩等，岩层产状N60°～75°W/NE∠10°～15°。场地内无构造发育，整体稳定性较好。营地开挖基坑稳定性较好，基础可置于基岩上，建议承载力fk=600～800kPa，摩擦系数f=0.35～0.4。2.6永久上坝公路工程地质条件评价永久上坝公路布置于大坝右岸下游，宽6.5m，沿线覆盖层厚0m～5m，下伏基岩为前震旦系乌叶组第一亚段（Ptbnbw1-a）板岩、变余砂岩等，岩层产状N60°～75°W/NE∠10°～15°。场地内无构造发育，整体稳定性较好。公路最大开挖边坡高度约6m～8m，因岩层产状平缓，岩体强度较高，整体稳定性较好。建议公路开挖坡比：覆盖层，1∶1.25；基岩，0.5～0.75。

3结语

综上所述，该水库工程取水塔工程成份为粘土夹少量碎石，结构稍密实；弃渣场工程场地内无构造发育，整体稳定性较好；施工营地整体稳定性较好；永久上坝公路工程岩体强度较高，整体稳定性较好。但是，导流兼取水隧洞工程出露地层岩性为前震旦系乌叶组第一亚段中厚层至厚层板岩、变余砂岩等，需要做好边坡支护和排水处理；另外，围堰工程地形平坦，成分为冲洪积砂卵砾石层，透水性较强，因此需要做好防渗处理。

作者:朱江 单位:贵州中水建设股份有限公司

参考文献

[1]张少武.三维排水柔性生态边坡工程在水利工程中的应用[J].价值工程，2012，31（10）：93-93.

[2]陈刚，李春艳，陈宙，等.向家坝地下电站机组引水隧洞排水方式探讨[J].水电站机电技术，2012，35（5）：106-108.

[3]张洁，刘懿辉.溪洛渡水电站高土工膜心墙土石围堰设计[J].黑龙江水利科技，2013，41（3）：67-69.