截潛流工程地質分析及評價

楊新愛 張永強

【摘 要】攔截地下潛流灌溉農田，保證農業灌溉，提高群眾的經濟收入，截潛流工程是一種行之有效的技術，是綜合開發河道地表和地下徑流的一種地下集水工程，其中工程區地質條件分析，是工程設計的重要基礎。本文以行唐縣九口子鄉截潛流工程為例，對該工程地質結構進行分析及評價。

【關鍵詞】截潛流；潛水儲存量；基坑涌水量；分析及評價

1 基本情況

該截潛流工程位于郜河支流上，周邊植被覆蓋較好。該支流到枯水年和枯水季就會出現斷流情況，而村民灌溉大多依靠郜河支流的地表水，為解決耕地在枯水年和枯水季的灌溉問題進行了本次截潛流工程。

該工程構筑物有截潛構筑物和集潛構筑物。截潛構筑物為混凝土防滲墻（截潛壩），集潛構筑物為一口大口井。

2 地形地貌

工程位于縣城城北方向，距縣城約35km，屬于太行山區，境內有淺山區和深山區，擬建工程位于九口子鄉上連莊村西南方向郜河支流上，總體流向為由西向東方向，河灘寬度約50m，河床高程約216.5～217.9m。河流兩岸山體較為對稱，工程區兩岸高程約220～222m，山體較為陡峭。河床寬闊，坡度較緩。

河床兩側漫灘及階地不發育。僅局部地段高出灘地0.5～2.0m，連續性差，推測為原階地被侵蝕或人工改造所致。

3 地層巖性

為查明工程地質條件，在截潛壩中心線布置4個鉆孔，主要揭露的地層巖性有太古界阜平群灣子組（Arw1）片麻巖，第四系全新統沖洪積（Q4pal）礫砂，第四系人工堆積（QS）素填土；地質剖面詳見圖1。

圖1 截潛流工程地質剖面圖

通過初步勘察，截潛壩橫跨郜河支流，河谷寬度約160m，覆蓋層厚度5.3～13.5m，巖性主要為礫砂層，僅河道右側梯田表層2.0m范圍內為第四系人工堆積的素填土；礫砂層下伏強～弱風化片麻巖。

4 工程地質分析及評價

4.1 礫砂層透水性分析及評價

河床礫砂層滲透系數k建議值7.0×10-2cm/s，具強透水性；礫砂層多呈稍密～中密狀態，無軟弱下臥層，承載力建議值260kPa。

修建截潛壩，礫砂層被全部截斷，對壩基的滲透穩定無不利影響。鉆孔揭露截潛壩址地下水位埋深1.1～6.0m，含水層（只計算礫砂層）厚度7.4～7.8m。

①潛水儲存量計算，根據潛水儲存量計算公式：

Q儲=μHF

式中，μ—含水層給水度，工程區為礫砂，查表取0.25；

H—不透水層頂板至正常年開發后最低潛水位的厚度（m），取7m；

F—區域面積（m2），經推算截潛壩上游區域約為26000m2。

根據上述數據，計算結果約為4.55萬m3。

儲存量的作用為調節補給量和開采量的關系，在枯水年時，補給量減小，抽水量增多，這時需要動用儲存水量，而在豐水年時再進行補充恢復。在補給量計算時需考慮降雨入滲補給、徑流補給、河流入滲補給及年灌溉用水、蒸發量等因素。

②基坑涌水量計算，根據設計方案，本工程截潛方案為地下連續墻，基坑主要為上部導槽開挖及其他臨時工程所用，假設主河槽處基坑長60m，寬5m，深3m。根據《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2012）附錄E潛水完整井的計算公式：

式中，K—滲透系數（m/d），取7.0×10-2cm/s（合60.5m/d）；

H0—潛水含水層厚度（m），取7m；

S0—基坑水位降深（m），假設水位降至坑底0.5m，即埋深3.5m處，地下水位埋深取1.3m，則S0為3.5-1.3=2.2m；

R—降水影響半徑（m），取河寬130m；

r0—基坑等效半徑（m），取30m。

根據上述數據，計算結果為2948m3/d。

因此，在基坑內作業時，為保證干場作業，每約4000m2的河底面積涌水量約為2948 m3/d。建議采用坑底開挖排水溝強排與集水井相結合的降排水方式，并請設計根據施工組織設計方案確定集水井的數量及水泵型號，確保施工中基坑涌水得到有效、及時排放。

4.2 基巖地質特性評價

壩基下伏片麻巖，勘察揭露強、弱兩種風化狀態。

強風化片麻巖巖體較破碎，節理裂隙較發育，承載力建議值800kPa，巖體與混凝土接觸面抗剪斷強度建議值：f'=0.70、c'=0.35MPa，巖體的抗剪斷強度建議值：f'=0.60、c'=0.35MPa，抗剪強度指標偏低。

弱風化片麻巖巖體較完整，承載力建議值1200kPa，巖體與混凝土接觸面的抗剪斷強度f'=0.95、c'=0.80MPa，巖體的抗剪斷強度f'=1.0、c'=0.90MPa，抗剪切強度指標較高。

4.3 壩基滲漏分析及評價

勘探過程中，壩址區未揭露大的斷裂、破碎帶等地質構造，也未發現軟弱夾層，巖體中普遍存在節理，產狀不穩定，節理貫通性較差，推斷壩基巖層存在強滲漏情況的可能性不大。

4.4 左右壩肩繞滲分析及評價

左右壩肩均為巖體，表層強風化層厚2～3m，節理裂隙較為發育，巖體較為破碎，透水性較強，存在壩肩繞滲問題，建議進行防滲處理；弱風化巖體結合鉆孔巖芯及壓水試驗成果，推測透水率小于3Lu，可視為相對隔水層。

5 結 語

截潛流工程建成后，能有效地解決農田灌溉問題；截潛壩頂高程與河底平齊，不抬高河床，使得洪水能夠安全下泄；與其他壩型相比，減少了水面蒸發損失，水的利用率能得到很大提高。

參考文獻：

[1] 駱鴻固.截潛流工程[M].水利出版社，1981：39～44.

[2] JGJ120-2012，建筑基坑支護技術規程[S].

[3] GB50487-2008，水利水電工程地質勘察規范[S].

[4] SL 251-2000，水利水電工程天然建筑材料勘察規程[S].