四家子水庫(kù)存在的問(wèn)題與壩址區(qū)工程地質(zhì)條件分析

高曉穎

(遼寧省沈陽(yáng)市鵬展建筑工程有限公司，沈陽(yáng)110176)

1 水庫(kù)概況

四家子水庫(kù)位于興城市釣魚(yú)臺(tái)河，壩址座落在葫蘆島市興城市四家子村，緊鄰興城市，壩址以上河道長(zhǎng)度3.1 km，控制流域面積4.8 km2，河道平均比降15.6‰，壩址以上為低山丘陵。釣魚(yú)臺(tái)河由北向南流入渤海。四家子水庫(kù)是一座以灌溉為主的小(Ⅰ)型水庫(kù)。四家子水庫(kù)工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級(jí)別為4 級(jí)。四家子水庫(kù)始建于1966 年4 月，修建四家子水庫(kù)時(shí)期，基本上沒(méi)有設(shè)計(jì)和施工的資料，是由當(dāng)?shù)卮迕襁吙睖y(cè)、邊設(shè)計(jì)和邊施工，于1969年10 月基本建成。原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)是100 a，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)是500 a。原設(shè)計(jì)死水位16.5m，死庫(kù)容8.5 萬(wàn)m3;正常水位 20m，正常水位庫(kù)容64.7 萬(wàn)m3;設(shè)計(jì)洪水位21.49m，設(shè)計(jì)洪水位庫(kù)容112.5 萬(wàn)m3;校核洪水位21.96m，校核洪水位庫(kù)容131.5 萬(wàn)m3。水庫(kù)樞紐工程由大壩、溢洪道、輸水洞三部分組成。土壩為黏土心墻砂殼壩。溢洪道為開(kāi)敞式寬頂堰。大壩長(zhǎng)370m，壩頂高程23.18m，壩頂寬4m，最大壩高10.7m。溢洪道堰頂高程為20m，溢洪道為開(kāi)敞式寬頂堰，堰凈寬27m。在水庫(kù)大壩中段有輸水洞，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，洞徑0.6m×0.6m，進(jìn)口底高程為16.5m，出口在壩下［1］。

2 存在的主要問(wèn)題

四家子水庫(kù)存在以下5 個(gè)方面的問(wèn)題:

1)土壩迎水坡護(hù)坡塊石薄厚不均，粒徑偏小，經(jīng)過(guò)多年風(fēng)浪沖刷，大部塊石已經(jīng)風(fēng)化、移位、脫落、塌陷等現(xiàn)象，干砌石底下墊層受水力沖刷有缺失現(xiàn)象。

2)土壩背水壩坡遭受風(fēng)吹、雨淋侵蝕坡面沉陷不均，坡面偏陡;溢洪道引水渠兩側(cè)漿砌石導(dǎo)水墻有多處裂縫，在水位變動(dòng)區(qū)更是凍融破損嚴(yán)重，由于引水渠右側(cè)導(dǎo)水墻緊鄰壩體，一旦沖毀將直接威脅大壩安全［2］。

3)控制段漿砌石堰體經(jīng)多年運(yùn)行也出現(xiàn)漲裂破壞，堰體表面多處剝落，底板巖體風(fēng)化、剝蝕劇烈，兩側(cè)漿砌石岸墻也存在不同程度破壞。

4)溢洪道泄水渠左側(cè)150m 范圍內(nèi)僅為原來(lái)山體，沒(méi)有襯砌等保護(hù)措施，山體已多處出現(xiàn)嚴(yán)重風(fēng)化現(xiàn)象，溢洪道右側(cè)漿砌石擋土墻也有多處裂縫，泄水渠底板由于沒(méi)有襯砌，出現(xiàn)多處沖刷坑，末端沒(méi)有消能設(shè)施。

5)溢洪道尾水渠偏低，輸水洞進(jìn)口閘門(mén)和啟閉設(shè)施銹蝕嚴(yán)重，不能正常啟閉，啟閉塔損毀嚴(yán)重，水庫(kù)沒(méi)有觀測(cè)設(shè)施，水庫(kù)管理房已損毀［3］。

3 區(qū)域地形地貌

四家子水庫(kù)位于遼寧省興城市城區(qū)東北部的四家子辦事處境內(nèi)，地貌類型屬丘陵剝蝕地貌。壩體走向?yàn)槟媳毕颍貏?shì)呈東高西低，河谷寬約360m，兩岸有巖石裸露，多為坡積物覆蓋。壩址區(qū)以上兩岸為高地，下游河谷逐漸開(kāi)闊。場(chǎng)地由一級(jí)河流階地和坡積裙兩個(gè)地貌單元組成。整個(gè)工程區(qū)大地構(gòu)造處于陰山東西向復(fù)雜構(gòu)造帶與大興安嶺——太行山脈構(gòu)造帶東緣的交接部位，屬于華夏構(gòu)造體系。本區(qū)位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)的北部，屬于區(qū)域構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。巖性分別為太古代混合花崗巖體，在山坡及溝谷內(nèi)廣泛分布有第四系松散堆積層Q4。壩址區(qū)右岸為高出河床5.00m 臺(tái)地，地面深2.00m 為壤土，2.00m 以下為黏土。左岸為石英砂巖，出露巖體以強(qiáng)風(fēng)化為主，呈灰白色，厚層狀。河床為砂礫石，系河流沖擊而成，以礫石、圓礫為主。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2001)確定本區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，壩址區(qū)地震烈度為Ⅵ度，區(qū)域穩(wěn)定性較好［4］。

4 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件分析

4.1 壩體條件分析

四家子水庫(kù)大壩為黏土心墻砂殼壩。心墻由黏土組成，土料質(zhì)量一般。壩殼由碎石、粗砂、砂石料組成。其中，心墻以外30 cm 厚為粗砂，粗砂以外20 cm厚為碎石，其余全部為砂礫料。庫(kù)區(qū)廣泛分布太古代混合花崗巖和第四系松散堆積層Q4。

4.2 壩基條件分析

壩址基礎(chǔ)為二長(zhǎng)花崗巖，埋深2.5 ～3 m，二長(zhǎng)花崗巖:肉紅色，細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，鉀長(zhǎng)石約55%，斜長(zhǎng)石約40%，石英約10%，角閃石約5%。壩址左端為高出河床15.00m 的山峰，右端為高出河床5.00m 臺(tái)地，地面深2.00m 為壤土，2.00m 以下為黏土。

4.3 壩肩條件分析

兩壩端地質(zhì)條件較為復(fù)雜，左壩肩為二長(zhǎng)花崗巖，表面風(fēng)化嚴(yán)重。右壩端為臺(tái)地，土壤層主要為砂質(zhì)粉土、礫質(zhì)粉質(zhì)黏土，均為花崗巖風(fēng)化產(chǎn)物，黃褐色，可塑，土質(zhì)均勻性差，厚度1.5 ～2m。現(xiàn)在觀測(cè)左、右壩肩與壩體接觸良好，沒(méi)有繞壩滲漏現(xiàn)象。

4.4 溢洪道工程地質(zhì)條件分析

溢洪道位于主壩最左端，堰頂高程為20.00m，堰頂寬30.00m，凈寬27.00m，堰上有2 個(gè)橋墩，堰型為開(kāi)敞式寬頂堰。地質(zhì)巖性為二長(zhǎng)花崗巖，為強(qiáng)風(fēng)化巖，有發(fā)育裂隙。溢洪道利用山坡開(kāi)鑿而成，表面強(qiáng)風(fēng)化，地質(zhì)條件一般。穩(wěn)定性不好。溢洪道沒(méi)有滲漏現(xiàn)象。

4.5 輸水洞工程地質(zhì)分析

輸水洞位于主壩右端，為壩下埋管，輸水洞全長(zhǎng)64m，洞徑0.6×0.4m，進(jìn)水口底板高程16.5m。輸水洞涵管地基主要為強(qiáng)風(fēng)化二長(zhǎng)花崗巖，厚4.0 ～6.0m，地基允許承載力滿足涵管的承載力要求，涵管不會(huì)因地基承載力不滿足要求而發(fā)生斷裂和錯(cuò)位，不會(huì)發(fā)生不均勻沉降。沒(méi)有漏水現(xiàn)象。

5 結(jié)論及建議

1)庫(kù)區(qū)內(nèi)近時(shí)期以來(lái)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，區(qū)域穩(wěn)定性較好。本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震裂度為6°建筑物結(jié)構(gòu)計(jì)算可不進(jìn)行抗震復(fù)核。

2)在正常蓄水位范圍內(nèi)地形封閉，組成庫(kù)盤(pán)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。庫(kù)區(qū)未見(jiàn)有大的裂隙通向庫(kù)外，水庫(kù)不存在永久性滲漏問(wèn)題，庫(kù)區(qū)山坡多為巖質(zhì)邊坡，邊坡有發(fā)育裂縫。庫(kù)區(qū)植被較好，固體逕流甚微。

3)壩址區(qū)出露的地層巖性主要風(fēng)化巖、地質(zhì)條件單一，表部巖石風(fēng)化嚴(yán)重，有大量裂隙發(fā)育。壩肩與兩岸接觸良好，沒(méi)有繞壩滲漏問(wèn)題。

4)大壩為黏土心墻壩型，其中心墻土主要為黏土組成，但在施工過(guò)程中黏土與壩殼砂料摻雜，使心墻質(zhì)量降低。

5)溢洪道是利用山坡開(kāi)鑿而成，為開(kāi)敞式溢洪道，靠山一側(cè)強(qiáng)風(fēng)化，溢洪道岸坡有滑坡、岸崩的危險(xiǎn)。溢洪道底部嚴(yán)重沖溝，護(hù)坡左側(cè)建有居民與工廠，因此建議溢洪道底部及左側(cè)都要采取加固措施。

6)輸水洞為壩下埋管，全長(zhǎng)64m，洞徑0.6×0.4m。洞下為強(qiáng)風(fēng)化二長(zhǎng)花崗巖，力學(xué)性質(zhì)一般，沒(méi)有漏水現(xiàn)象。

［1］張艷麗.海龍川水庫(kù)溢洪道加固設(shè)計(jì)與計(jì)算分析［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2015(01):49－51.

［2］姚旭初，張琦偉.王巍三家店水庫(kù)水文地質(zhì)特征及其對(duì)工程施工的影響［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2013(03):38－40.

［3］羅興建，呂鋒，陳海鵬.重慶市秀山縣隘口水庫(kù)工程壩基工程地質(zhì)條件研究［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2010(05):94－96.

［4］任妍儒.節(jié)水增糧項(xiàng)目地質(zhì)及水文地質(zhì)條件分析［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014(10):37－38，61.