六股河攔河閘址區工程地質條件分析及評價

劉懷利

（綏中縣水利局，遼寧綏中125200）

六股河攔河閘址區工程地質條件分析及評價

劉懷利

（綏中縣水利局，遼寧綏中125200）

六股河攔河閘位于六股河干流綏中縣香磨村下游，場區設備多損壞嚴重，嚴重威脅閘體安全。此外，場區的工程地質條件復雜存在很多工程地質問題。通過初期的勘察資料以及工程施工過程中所掌握的資料對場區存在的問題進行了分析，并對閘址區工程的地質的地形地貌、地層巖性、土層物理力學性質、水文地質條件、閘基滲流和滲透穩定進行了分析。

攔河閘；工程地質；水文地質；評價與分析

1 工程概況

六股河攔河閘位于六股河干流綏中縣香磨村下游，距離綏中縣城東北角1.50 km，閘址距上游京沈高速公路約600 m，距下游102國道公路橋約1 200 m。

攔河閘工程由溢流壩、沖沙閘及渠首進水閘組成：溢流壩總長385.179 m，壩頂高程為14.35 m，壩基高程為13.10 m，堰型為曲線型駝峰堰，底寬12.00 m，中間為砂礫料填心，外包混凝土結構。

沖沙閘位于攔河閘右側，距離右岸邊墻及渠首進水閘進口80.00 m，沖沙閘總寬度20.821 m，從右往左排列，第一孔為人工啟閉鑄鐵閘門，閘孔凈寬1.20 m。

其余9孔均為人工翻轉翻板鋼閘門，其中第二孔至第九孔閘孔寬1.56 m，第十孔閘孔寬1.41 m，共設9個中墩，中墩寬0.50 m，邊墩寬0.6155 m，閘底高程為13.10 m。

進水閘位于攔河閘上游約40.00 m處，進水口軸線與攔河閘軸線呈約60°，進水閘總寬3.90 m，共設2孔1.20 m×1.20 m（寬×高）鑄鐵閘門，閘底高程為13.10 m，進水閘設一中墩，墩寬0.50 m，為鋼筋混凝土結構，兩側邊墩寬0.5 m，為漿砌石結構。

2 存在的問題

目前，攔河閘的消能設備損壞嚴重，不能發揮作用，威脅壩體、閘室安全。經過多年運行，海漫段早已沖毀，消力池段由于反淘，已經塌陷，防滲板樁外露，嚴重威脅閘體安全［1－2］。溢流壩體表層混凝土裂紋、脫落，局部內部填料淘空。沖沙閘閘門銹蝕嚴重，受結構的約束，啟閉不靈活。閘墩混凝土凍脹破壞嚴重，表層混凝土發生剝蝕，粗骨料、鋼筋外露。兩岸翼墻損毀：攔河閘兩岸上、下游導流墻均為漿砌石重力擋土墻結構。

由于洪水沖淘年久失修，導流墻基礎已經外露，部分被掏空，墻體發生傾斜［3］。右岸（綏中側）下游導流墻在2010年8月4日大水中基礎被淘空，后背填土亦被沖走，形成約2.00 m深、40.00 m2的深坑。

翻板鋼閘門埋件銹蝕；螺栓出現銹蝕；止水局部出現刮傷，老化，出現龜裂；面板局部出現銹蝕［4］。啟閉機存在漏油污跡。進水閘兩側翼墻倒塌，勾縫、石塊脫落。

3 閘址區工程地質條件分析及評價

3.1 地形地貌

綏中縣所處地貌為山前平原及六股河階地，地形平坦開闊，地勢北高南低，地面標高13.10～16.40 m。地貌以六股河漫灘、Ⅰ級階地和丘陵為主。地勢較平緩，河漫灘主要分布在河床中，為裸露的砂礫卵石，地面高程12.30～13.80 m。

兩岸為Ⅰ級階地，左岸寬闊，現為耕地，地面高程15.10～16.50 m；右岸較窄，為林地，地面高程14.20～17.60 m。左岸防洪堤距河道較遠，右岸則較近。

3.2 地層巖性

根據勘察場地內各鉆孔勘探深度內所揭露巖土層的形成時代、成因類型、巖土特征、物理力學性質指標等，將其劃分為如下工程地質層，分述如下：

1）素填土（Q4ml）：褐黃色、黃褐色，松散，主要由中粗砂及粉質黏土組成，見少量礫卵石。層底標高為13.96～15.43 m，厚度為0.90～1.80 m，僅在1、6號鉆孔中揭露。

2）細砂（Q4al＋pl）：黃褐色，松散，稍濕，礦物成分為長石、石英，僅在4、5號鉆孔中揭露。層底標高為13.73～13.82 m，厚度為0.40～0.70 m。

3）中砂（Q4al＋pl）：黃褐色，松散，濕，分選較好，磨圓一般，礦物成分為長石、石英，含20%左右礫石，一般粒徑2～20 mm，僅在1、6號鉆孔中揭露。層底標高為13.36～14.33 m，厚度為0.60～1.10 m。

4）圓礫（Q4al＋pl）：黃褐色，濕～飽和，稍密，分選一般，磨圓一般，成分以安山巖、花崗巖為主，一般粒徑2～20 mm，最大粒徑100 mm，充填15%左右黏性土及少量中粗砂。層底標高為－1.34～1.93 m，厚度為11.80～14.70 m。

5）－1全風化混合花崗巖（mγ1）：棕黃色，原巖結構已破壞，巖芯呈散砂狀，礦物成分以石英、長石及暗色礦物組成。層頂標高為－1.34～1.93 m，揭露厚度為0.50～1.30 m。

6）2強風化混合花崗巖（mγ1）：棕黃色、肉紅色，塊狀結構，中粒結構，巖芯呈碎塊狀，礦物成分以石英、長石及暗色礦物組成。層頂標高為－0.67～－2.44 m，僅在1、6號鉆孔中揭露，最大揭露厚度為1.00 m。

攔河閘場地地質結構雙層結構－上粗粒土下巖石結構，粗粒土由①填土（Q4ml）、④圓礫（Q4al＋pl）構成。

根據攔河閘基礎及河道灘地地層分布及地質結構類型，由于①素填土（Q4ml）、②細砂（Q4al＋pl）、③中砂（Q4al＋pl）層埋藏淺、分布不連續等不宜作為閘基礎持力層。

⑤－1全風化混合花崗巖（mγ1）、⑤－2強風化混合花崗巖（mγ1）層位穩定，承載力高，但埋藏較深，也不適合作為攔河閘基礎持力層。而穩定性良好的④圓礫（Q4al＋pl）分布連續，層位穩定，承載力高，適宜作為基礎持力層。

建議基礎型式采用淺基礎，基礎埋深應在河流最大沖刷深度以下。

3.3 土層物理力學性質

閘基場地圓礫層顆分試驗成果見表1；閘基場地圓礫層巖土層物理力學指標統計見表2。依據表2，閘基圓礫層承載力建議值240kPa，閘基礎底面與圓礫層的摩擦系數建議值為0.50。

表1 閘基圓礫層顆分試驗成果統計表

表2 閘基圓礫層物理力學指標統計表

3.4 水文地質條件

工程區地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水。前者廣泛分布于整個場區，與河水連通好，水力關系密切，主要受大氣降水補給。局部為基巖裂隙水，分布在基巖上部裂隙相對發育的部位，主要受孔隙潛水的補給［5］。

地下水位埋深0.40～4.60 m，水位標高11.16～14.37 m，為賦存于第四系松散巖類的孔隙水，具有潛水特征。地下水的主要補給來源為大氣降水與河水的補給，以地下徑流的方式排泄。根據對河水化驗分析，水化學類型為HCO3·SO4－Ca·mg型。對勘察河段河水進行了取樣及水質分析，取樣點為1號鉆孔附近河道。

根據《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487—2008）附錄L環境水腐蝕性評價方法對本次勘察河段環境水腐蝕性進行評價。通過分析，環境水對混凝土無腐蝕性，對鋼結構有弱腐蝕性。詳細結果見表3～表5。

表3 環境水對混凝土的腐蝕性評價表

表4 環境水對鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕性評價表

表5 環境水對鋼結構的腐蝕性評價表

3.5 閘基滲流和滲透穩定分析

3.5.1 滲流系數

閘基土主要為圓礫層，根據現場簡易注水試驗、室內滲透試驗、據顆分試驗計算和抽水試驗綜合確定該層的滲透系數，詳見表6。閘基圓礫層的滲透系數建議值為8.80×10－2cm／s。

表6 閘基砂礫卵石層滲透系數確定表

3.5.2 滲透穩定

閘基圓礫滲透變形型式判別采用《水利水電工程地質勘察與技術規范》（GB50287—99）中附錄m的方法判別。

由于圓礫為不連續級配土，其不均勻系數為69.80＞5，根據規范要求，土的細粒顆粒含量pc≤25%，圓礫層的滲透變形為管涌型。

4 結論和建議

經過收集資料、野外調查、工程地質鉆探等手段，并結合原位測試、室內試驗成果，進行綜合整理、計算、統計和分析，結論與建議如下：

1）區域地貌以構造剝蝕地形、侵蝕堆積地形為主，溝谷發育。

2）區域地層巖性以太古界和中生界地層為主。

3）區域構造相對穩定。

4）地震基本烈度為VI度。

閘址區地層分布較穩定，各層力學性質較好，均可作天然地基持力層，適宜作為水工建筑物場地。河水對混凝土無腐蝕性，對鋼結構有弱腐蝕性。

本區標準凍土深度1.10 m。閘基地層主要為細砂、中砂和圓礫等，滲透系數較大，均為強透水性層。閘基土的滲透變形均以管涌為主，圓礫允許水力比降值為0.15。

［1］景林珍.貴州省長寨水電站壩址工程地質分析［J］.山西水利科技，2011（03）：52－53.

［2］付長明，于順山，王春江，孫莉萍.天花板水電站壩址區工程地質條件評價［J］.水力發電，2011，37（06）：37－38.

［3］孫麗娜，水利工程施工中高邊坡支護與開挖技術的應用［J］，黑龍江水利科技，2012，40（11）：81－82.

［4］王建華，王耿，張茂軍.某水電站壩址區工程地質條件評價［J］.土工基礎，2011（03）：56－57.

［5］孫付坤，喬新穎，陳艷朋.輝縣市龍門水庫工程地質問題分析［J］.河南水利與南水北調，2011（14）：176－177.

TV221.2

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1007－7596（2015）05－0112－03

2015－01－24

劉懷利（1970－），男，遼寧綏中人，工程師。