基于西山水庫施工過程地質工作中幾個問題的評述

尚哲民，高永靈，曲麗萍

(1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080;2.伊春市西山水業開發有限公司，黑龍江伊春153000)

1 問題提出

黑龍江省伊春市西山水庫壩址位于伊春市翠巒區西北1.5 km處，是一座以防洪、供水為主，兼顧發電、灌溉的大(2)型水利樞紐工程。水庫總庫容1.45億m3。樞紐工程主要由攔河壩、右岸式溢洪道、引水隧洞、電站廠房等組成。

攔河壩為黏土心墻堆石壩，大壩總長961.35 m，自堆石壩防滲體底面起算，最大壩高33.01 m，壩頂寬度8 m。

工程開工時間為2006年10月10日，預計2010年竣工。

工程地質勘察工作中，只靠數個鉆孔(探坑)所獲取的信息來評價場地的工程地質條件，猶如盲人摸象，其結論往往很片面，有些問題要在施工地質工作中才能發現。就西山水庫施工地質工作中遇到的幾個問題，評述如下:

2 溢洪道進口段右邊坡問題

2.1 初步設計階段工程地質勘察的結論

溢洪道位于河床右岸山體邊緣，巖石直接裸露，山體為華力西期晚期侵入巖(γδ43－2b)——花崗閃長巖。巖體可劃分為強、弱、微風化。

強風化巖體鉆探取芯呈砂土狀，造巖礦物已蝕變，厚度為0.40～2.40 m。弱風化巖體鉆探取芯呈碎塊狀和短柱狀，厚度為0.50～3.20 m。

微風化巖體鉆探取芯多為柱狀，巖芯獲得率RQD=30%～80%(常見值)據《水利水電工程地質手冊》p483，巖體質量屬于差～較好級別。

據此資料，溢洪道進口段右邊坡微風化區段內的設計開挖邊坡比為1∶0.05。

2.2 竣工地質條件

溢洪道進口段建基面設計開挖高程為271.30 m。則邊坡在微風化區段高度一般為17.80 m左右。

邊坡開挖后發現，節理主要有3組，按其發育程度排序，發育者先述。

第1組節理，產狀312°∠73°，節理間距呈10～13 cm平行發育，構成層狀結構。節理傾向河床，走向與溢洪道軸線夾角 42°。

第2組節理，產狀139°∠62°，節理走向大致平行于前述節理，節理間距呈10～15 cm平行發育，也呈層狀結構，節理傾向反坡。

第3組節理，產狀243°∠65°，節理傾向上游，節理節理間距一般10～30 cm，斷續發育。

上述節理寬度2～5 mm，由次生礦膜充填，個別礦膜以泥化。

施工單位在用破碎錘整理坡腳時發現，坡上部微風化巖體沿節理面向下滑落，達不到設計要求的邊坡比。無奈，只能在受節理面控制下成坡。微風化段巖體竣工邊坡比1∶03～1∶0.4(對應坡度73°～68°)

上述說明，由于節理產狀為高傾角，造成由鉆孔內取出的巖心柱較長、巖芯獲得率較高、巖體質量較好的假象。在對巖體結構的了解不全面的情況下，僅憑鉆孔之見，設計邊坡比與竣工邊坡比是有一定差距的。

3 攔河壩土基中的問題

3.1 初步設計階段工程地質勘察的結論

攔河壩兩岸為低山。低山及河谷底部基巖均為華力西期晚期侵入巖(γδ43－2b)——花崗閃長巖。

河床靠近右岸。河左側依次為漫灘、階地及臺地。

臺地區:樁號為0+000～0+460。由第四系中更新統沖～洪積層(al+plQ2)構成。上部為低液限黏土，連續分布，厚度4.60～16.60 m。下部為卵石混合土，連續分布，厚度3.00～11.00 m。

階地區:樁號為0+460～0+820。由第四系上更新統沖、洪積層(al+plQ3)構成。上部為低液限黏土，厚度2.00～5.70 m，中部為級配不良中砂，連續分布，厚度 1.10～1.90 m。下部為卵石混合土，厚度5.40～9.00 m，無軟弱夾層。

漫灘區:樁號為0+820～0+854。由第四系全新統沖、洪積層(al+plQ4)構成。上部為低液限黏土，連續分布，厚度0.50～2.00 m。下部為卵石混合土，厚度＞3.50 m，中間無軟弱夾層。

第四系物理力學指標可以滿足土石壩對壩基要求。

3.2 與地質有關的設計指標

清基:壩體樁號0+000－0+398.15段清基厚度0.70 m，樁號0+398.15－0+961.35段清基厚度1.0 m。根據施工現場具體情況，對于清基后仍存在有機質土、粉土、細砂、淤泥等軟弱基礎壩段，為避免承載力過低，需進一步清除。

混凝土防滲墻:自 0+398.15至 0+945.5，長度為547.35 m，采用黏土心墻下接塑性混凝土防滲墻，并與壩基天然水平鋪蓋防滲重疊。混凝土防滲墻底部伸入弱風化基巖內1 m。

3.3 竣工地質條件及工程措施

1)樁號0+420～0+450，地貌單元為臺地的前緣。在黏土心墻及下游壩殼建基面處，清基后各見有卵石混合土出露(地質資料中“低洼的塔頭帶”處，該帶的源頭位于壩左岸上游。)，面積為14 m2左右。

據樁號0+430下游壩腳處施工集水井觀察(井深4.00 m)，由原始地表向下:深度0～0.60 m，黑色有機質土;0.60～2.10 m，黃色低液限黏土;2.10～4.00 m，黃色卵石混合土。據此分析，卵石混合土在個別處埋藏較淺。

為防止壩上游的“低洼的塔頭帶”中存也在卵石混合土埋藏較淺情況，而造成庫水外漏。設計將壩腳上游150 m范圍內“低洼的塔頭帶”清除表層有機質土后用低液限黏土覆蓋。

2)樁號0+720－0+800，其地貌單元為階地。在清除壩基上游表層有機質土后，發現有一層有機質土，厚度0.8～1.30 m，幾乎連續分布于整個壩段。該土呈灰色、有腥味、軟塑狀態，含水率w(%)=28～32，含植物根莖。

工程上采取了挖除措施?；仡^反思，由于卵石混合土出露范圍較小，如果勘探期間鉆孔布置其上部，它可被發現。否則，只能在施工開挖時被揭示。

勘探期間受經費所限，鉆孔間距為100 m，正好跨過了有機質土的分布區域。如果鉆孔加密到間距50 m左右，樁號0+720－0+800處的有機質土是可以被查明的。

4 電站廠房外圍后邊坡問題

4.1 初步設計階段工程地質勘察的結論

電站廠房位于壩址下游右岸低山前緣區。山體為華力西期晚期侵入巖(γδ43－2b)——花崗閃長巖。電站廠房區巖體可劃分為強、弱、微風化。

強風化巖體鉆探取芯呈砂土狀，造巖礦物已蝕變，厚度為0.50～1.50 m。

弱風化巖體鉆探取芯呈碎塊狀和短柱狀，厚度為2.80～4.00 m。

微風化巖體鉆探取芯多為柱狀，巖芯獲得率RQD=30%～80%(常見值)。

電站廠房外圍邊坡設計開挖邊坡比為1∶0.75。

4.2 竣工地質條件

后邊坡長度75 m左右，邊坡高度19 m左右。

由坡頂向下:0～1.0 m全～強風化巖體;1.2～2.8 m弱風化巖體;再下為微風化巖體。

邊坡節理發育無規律，巖體多呈10～50 cm塊狀。未見不利于邊坡穩定的結構面存在。

由坡底向上10 m為界，上部邊坡比1∶0.85，下部邊坡比1∶0.3 ～1∶0.5，平均邊坡比 1∶0.69。

由于邊坡沒有達到設計邊坡比，用機械削坡已經不可能。當時，電站廠房主體已建成，房頂已蓋上彩鋼板，爆破削坡勢必要對電站廠房造成破壞。因此，業主提出2個問題:①是否要按設計邊坡比進行削坡;②見于巖體現狀是否需要采取噴混凝土、系統錨桿加鋼筋網支護工程措施。

2009年6月3日筆者對邊坡進行詳細地質編錄后，認為:“廠房外圍邊坡的主體以挖成2 a，未見失穩問題。雖然近期對邊坡進行了整形，還可以認為是穩定性好，清理干凈表層活動浮石即可，不必采取加固工程措施。”同時設計院主管總工也同意了筆者的意見。

此項，節約工時約1個月，節省資金大約230萬元。

另外，截止到2009年12月底，邊坡竣工已6個月，坡腳下僅見有個別墜落碎石存在，邊坡穩定性良好。

上述說明，施工中的第一手地質資料，是保證工程優化設計的基礎。

5 結論

大自然經過億萬年的鬼斧神工，造就了我們目前所見的地質現象。想要對它重新剪裁，首先是要了解它。目前人類所掌握的了解場地工程地質條件的方法，只有遙感、物探、測繪、鉆探等幾種。其中遙感、物探，屬于間接的了解問題;測繪只能觀察到地質體的表面;鉆探能獲取的信息也很有局限性。對地質體最佳的觀察、分析時期，是在施工開挖過程中。

因此，只有隨著工程的進展，細致地觀察地質體的巖性及結構等的變化，及時與有關部門溝通，才能優化設計，指導工程安全運行和充分發揮工程的目標效益。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省伊春市西山水庫竣工工程地質(施工地質)報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2010.