張峰水庫總干壓力管線胡底河段地質條件及評價

張保勝

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

張峰水庫位于晉城市沁水縣張峰村沁河干流上，是一座以城市生活、工業用水和農村人畜飲水為主，兼顧防洪、發電等綜合利用的大型水利樞紐工程。工程區地震動峰值加速度值0.05 g，地震動反應譜特征周期0.45 s，地震基本烈度為6度。

張峰水庫輸水工程原設計方案由總干、一干、大陽聯接段、二干和三干組成，主要建筑物有倒虹吸、渡槽、隧洞、明渠、輸水管道、調節水池和揚水站等。

原方案總干始于張峰水庫供水發電洞出口，至晉城市澤州縣東大陽村西北的調壓水池，長50.05 km；后經由聯接段至大陽鎮東1 km處的二、三干分水口，長3.254 km。

根據水利部《關于山西省張峰水庫工程初步設計報告的批復》中的有關內容，于2005年4月至2006年9月，對輸水總干渠后半段煤（鐵）礦采空區及壓煤問題進行了專題性研究，提出了《山西省張峰水庫輸水工程采空區調查報告》，全面調查了工程區煤礦采空區的分布，分析研究了煤礦采空沉陷變形的危害及其影響程度。為了輸水工程的運行安全，工程中調蓄水池、隧洞等建筑物應盡量避開采空區，壓力管道通過采空區時，在設計上應采取相應的工程措施。通過對煤礦采空區的進一步調查分析，其初設方案總干線路未能完全避開采空區。為此，提出了總干輸水線路變更方案，并對輸水總干后半段線路布置進行了多方案比選。

根據2007年1月11日總干輸水線路比選咨詢會專家意見，在掌握的采空區分布情況和地質資料基礎上提出6個設計比選方案，以滿足輸水線路初步方案的比選要求。通過比選，推薦的壓力管線輸水方案具有較大的優越性，是可行的方案。備用方案是對原初步設計方案線路布置進行優化，盡量避開采空區，對無法避開采空區隧洞段采取工程處理。

通過多個方案反復論證，最終選定壓力管線方案，該方案總干輸水工程從渠首至高平市南韓莊總干末端調蓄水池，全長63 km。其中總干前25 km（渠首至沁水縣端氏鎮金峰村20號隧洞出口）仍為原線路設計方案；總干后38 km（沁水縣端氏鎮金峰村20號隧洞出口至高平市南韓莊總干末端調蓄水池）主要采用壓力管道輸水，壓力管道輸水接20號隧洞出口后，穿固縣河，經胡底村、樊莊村、交河村、原村、陳莊村、掌里村，至南韓莊村東南總干末端調蓄水池。

2 總干壓力管線胡底河地段工程地質條件

線路涉及的地層巖性主要為第四系全新統洪沖積（Q4pal）卵石混合土、混合土卵石，偶見漂石，局部夾低液限黏土、含礫低液限黏土透鏡體，礫、卵石主要成份為砂巖，呈次棱角狀，顏色為紅、淡黃、灰綠色。在河漫灘地段，地表普遍覆蓋一層厚約1 m的人工造田形成的人工堆積低液限黏土，呈淡黃色，濕，可塑性高。

樁號0+924.77～14+000地段，胡底河谷底寬一般300 m左右，線路多位于河漫灘，局部地段穿過河床，地面高程641～888 m，河谷兩岸多為第四系中更新統（Q2pl）低液限黏土岸坡，局部地段裸露二疊系上統上石盒子組（P2s）泥巖，基巖強風化帶厚2～5 m。

混合土卵石層實測錐貫錘擊數3～50擊，平均值16.22擊，鉆桿長度修正后，錐貫錘擊數2.67～40.5擊，平均值13.01擊，共錐貫69點次。低液限黏土層實測標準貫入試驗錘擊數5～11擊，平均值8.83擊，修正后標準貫入試驗錘擊數4.58～10.48擊，平均值8.10擊，標貫6點次。

混合土卵石層的漂卵石含量33.1%～63.0%，平均值56.3%；礫石含量18.6%～36.7%，平均值26.7%；砂含量11.7%～28.9%，平均值16.1%；粉黏粒含量0.2%～2%，平均值0.9%；不均勻系數68.1～420.9，平均值142.5；曲率系數 0.1～7.8，平均值 2.7。

混合土卵石層滲透系數9～23m/d，平均值15.0m/d，大值平均值19.5 m/d。鉆孔注水試驗統計結果見表1。

表1 樁號0+0+924.77～14+000地段鉆孔注水試驗成果

地基承載力建議值：混合土卵石300～400 kPa，低液限黏土、含礫低液限黏土80～100 kPa。基坑臨時開挖邊坡：混合土卵石水上 1∶1.0～1∶1.25，水下 1∶1.25～1∶1.5，低液限黏土、含礫低液限黏土 1∶0.75。

該段地下水位埋深一般0～5m。其中樁號0+924.77～6+582.50地段壓力管線多位于地下水位以下，或接近地下水位。樁號6+582.50～14+000地段壓力管線多位于地下水位水上，或接近地下水位?；旌贤谅咽瘜訚B透系數大，屬強透水地層，存在基坑涌水問題，基坑開挖時需采取排水和抗沖刷措施。

此外，局部地段地形地質條件比較特殊，應引起注意。其中在樁號5+050～5+127地段，線路位于胡底河左岸陡坎邊緣，地面高程705 m左右，該陡坎地層巖性為含礫低液限黏土，管線左側為一電站，施工場地不夠寬闊。在樁號5+869.18～6+138.10地段附近，存在含礫低液限黏土透鏡體，埋深約3 m，厚0～1.5 m。在樁號 7+917.15～7+971.50 地段，地表為生活垃圾，厚0～2 m，其下為混合土卵石。在樁號 10+846.87～12+220.33地段及樁號 12+944.58～13+959.752地段，通過玉溪村、王回村一帶胡底河右岸灘地，分布有含礫低液限黏土地層，埋深 3～3.5 m，厚 0～2.2 m。

樁號14+000～17+653.2地段位于沁水縣樊莊村西至河北村西的胡底河谷中，河谷底寬50～100 m，線路地面高程887～970 m。溝底常年有水，地下水位埋深0～3 m，局部地段穿過河床。

線路涉及的基巖地層巖性為二疊系上統上石盒子組（P2s），以綠黃色泥質砂巖為主，夾紫紅色泥巖、鈣質砂巖、礫巖等，強風化帶厚2～4 m。其中樁號14+448.52～15+063.16地段，分布有低液限黏土透鏡體，埋深 4～6 m，厚 0～4 m。

混合土卵石層漂卵石含量58.9%～65.0%，平均值61.7%；礫石含量23.4%～27.0%，平均值25.4%；砂含量10.6%～14.3%，平均值12.2%；粉黏粒含量0.2%～1.1%，平均值0.7%；不均勻系數92.7～133.1，平均值111.6；曲率系數 2.6～6.1，平均值 3.8。

混合土卵石層實測錐貫錘擊數2～14擊，平均值7.38擊，修正后錐貫錘擊數1.92～12.37擊，平均值5.54擊，共錐貫29點次。

地基承載力建議值：混合土卵石200～300 kPa，低液限黏土、含礫低液限黏土80～100 kPa?；旌贤谅咽瘜踊优R時開挖邊坡：水上 1∶1.0～1∶1.25，水下 1∶1.25～1∶1.5，低液限黏土、含礫低液限黏土 1∶0.75。

混合土卵石層滲透系數為19.5 m/d，屬強透水地層，存在基坑涌水問題，開挖時需采取排水措施。

3 結語

張峰水庫輸水工程總干位于呂梁—太行斷塊、沁水塊坳的沾尚武鄉—陽城北北東向褶帶的南部。工程區內地質構造簡單，主要構造形跡為褶皺，無活動性斷裂。輸水線路沿線無滑坡或潛在不穩定邊坡存在，場地穩定性好。

輸水線路壓力管道主要從第四系松散覆蓋層通過，在交河以前地段管線涉及的地層巖性以混合土卵石、卵石混合土為主，局部地段為低液限黏土，線路多位于河床或河漫灘，存在防洪抗沖問題。