沙石分干渠灌主堰配水樞紐工程地質條件探討

廖軍兆

(四川省都江堰勘測設計院, 四川都江堰 611800)

沙石分干渠灌主堰配水樞紐工程地質條件探討

廖軍兆

(四川省都江堰勘測設計院, 四川都江堰 611800)

通過對沙石分干渠灌主堰配水樞紐工程的地質勘察，查明了其工程地質條件。工程區斷裂的活動性和地震活動性主要受龍門山斷裂帶和龍泉山斷裂帶地震活動控制。配水樞紐地震烈度為Ⅷ度，區域穩定性較差地區。配水樞紐攔水壩工程地質條件簡單，可分為三段。基礎置于弱風化砂質泥巖上，建基面以下屬弱透水層。存在基坑的涌水問題，建議采取相應的工程措施，在兩壩肩庫岸作防滲工程。

灌主堰； 配水樞紐； 基坑涌水

沙石分干渠灌主堰配水樞紐工程位于四川省邛崍市高何鎮王家村，是四川省玉溪河灌區沙石分干渠的渠首工程。水源從玉溪河干渠鎮西山引水隧洞出口泄水閘分流到文井江。灌主堰配水樞紐攔文井江而建，由攔水壩和閘房組成。

沙石分干渠沿北東向經高何鎮、火井鎮、油榨鎮、水口鎮、大同鎮，注入大同鄉陳祠堂水庫，設計流量2.85 m3/s。渠線走向北東，總長39.017 km。

1 區域地質條件

1.1 地形地貌

區內以構造剝蝕地貌為主，次為侵蝕堆積地貌單元。構造剝蝕地貌主要分布于工程區內丘陵及山區，主要表現為饅頭山、桌狀山、不規則條形山脊等與侵蝕洼地相間分布的地貌形態。

河流兩岸不對稱發育有 Ⅰ～Ⅱ 級階地，其中河漫灘和 Ⅰ 級階地尤為發育。Ⅰ 級階地沿河兩岸呈長條狀分布，寬度數十米至數千米不等，階面高出河水面5～10 m，階面平坦，微向河流傾斜。Ⅱ 級階地高出河水面10～20 m，寬度數十米至上百米。

1.2 地層巖性

工程區地層主要有第四系全新統人工填土層、坡、崩積層、沖、洪積層，基巖層為侏羅系和白堊系地層(表1)。

1.3 區域地質構造

工程區位于成都平原西南部，處于新華夏系第三沉積帶——成都凹陷盆地西南邊緣。西北受龍門山構造帶控制，東南緊臨龍泉山構造(圖1)。

圖1 區域地質構造綱要

1.4 水文地質

該區為侏羅系及白堊系紅層分布區，巖層富水性及透水性差，地下水貧乏，區內水文地質條件簡單，按含水層性質和埋藏條件可分為松散層中孔隙潛水和基巖裂隙水。區內地表水與地下水化學類型：地表水化學類型為HCO3.-Ca.K+Na型水，地下水化學類型為HCO3.SO4.-Ca.K+Na型水，對各種水泥拌制的混凝土無任何腐蝕性。

1.5 區域構造穩定性

工程區斷裂的活動性和地震活動性主要受龍門山斷裂帶和龍泉山斷裂帶地震活動控制。歷史上，工程區域曾遭受多次6級以上大地震(表2)。

工程區所遭受的最大歷史地震為2013年4月20日發生的蘆山“4·20”7.0級大地震。該地地震震中位于蘆山縣龍門山鄉(北緯30.3°，東經103°)，震源深度13 km，震中最大影響烈度達Ⅸ，地震造成房屋傾倒、山體崩塌、河流堵塞、山河移位。震中龍門山鄉距本項目渠首樞紐直線距離僅約20 km，工程區在該次地震中為重災區。

據中國地震局發布的《四川蘆山“4·20”7.0級地震烈度圖》、GB 18306-2001《中國地震動參數區劃圖》國家標準第1號修改單，工程區配水樞紐地震烈度為Ⅷ度。按DL/T5335-2006《水電水利工程區域構造穩定性勘察技術規程》判定該區為區域穩定性較差地區。

2 灌主堰工程地質條件評價

2.1 基本地質條件

表1 區域地層巖性特征

表2 工程區遭受的近期地震統計

2.2 巖土體工程地質特性

塊碎石土，厚約2.5～5.6m，塊石粒徑一般10～30cm，最大1m以上，次棱狀，成分以灰白色砂巖，紫紅色泥巖為主，多為強、弱風化狀，塊石含量約60 %～80 %。部分粉質黏土充填，稍濕，可塑～硬塑。塊碎石之間有架空結構，這種結構不利于地基持力層的完整性，建議清除該層，或進行地基處理。

場址區基巖為侏羅系中統遂寧組(J2sn)。巖層以棕紅色泥巖為主，偶夾鈣質粉、細砂巖，底部為中厚層狀長石石英砂巖。強風化帶厚度3～6m，弱風化帶5～8m。巖石強度低，屬較軟巖。泥巖開挖后易遇水崩解、失水開裂，易風化。在用泥巖作為地基持力層時，基坑開挖至建基面后，應及時施工或者采用混凝土封閉，避免其快速風化。

2.3 配水樞紐攔水壩及閘房工程地質分段評價

按攔水壩及閘房軸線從左岸向右岸，工程地質條件分段如下：

2.3.1 第一段

樁號0+00～0+030，左岸段，長度30m。左岸為Ⅰ級階地，地面高程678～676m，岸坡為原狀河堤，地形坡度38°～66°，表層為塊碎石夾黏土厚度5～5.6m，結構松散，局部有架空結構。其下為侏羅系中統遂寧組(J2sn)砂質泥巖，強風化帶下限鉛直深度3～6m。弱風化帶下限鉛直深渡2～4m。砂質泥巖滲透系數K=1.1×10-5cm/s，屬弱透水層。綜上所述，進水閘設計建基高程672.5 m，沖砂閘設計建基高程670.1 m，溢流壩設計建基高程670.9 m,左岸進水閘及沖砂閘，溢流壩壩肩置于弱風化砂質泥巖上，強度能夠滿足地基要求，可作閘基及壩基持力層，其開挖深度7.5 m左右。上部為沖洪積塊碎石，強風化砂質泥巖結構松散。該段地下水深4 m，對開挖邊坡穩定不利，建議采取相應工程處理措施。建基面以下屬弱透水層。

2.3.2 第二段

樁號0+030～0+070 m，為河床段，長度40 m。地面高程674.89～675.26 m，水深0.3～0.5 m。表層為粉土，厚1 m。其下為塊碎石夾黏土，厚約2.5 m，結構松散，局部有架空結構。下伏侏羅系中統遂寧組(J2sn)砂質泥巖，強風化帶下限鉛直深度3～6m。弱風化帶下限鉛直深渡2～4m。砂質泥巖滲透系數K=1.1×10-5cm/s，屬弱透水層。綜上所述，該段溢流壩設計建基高程670.9 m，溢流壩基礎持力層置于弱風化砂質泥巖，強度能夠滿足地基要求，可作壩基持力巖層。開挖深度4.5 m左右。上部為塊碎石夾黏土及強風化砂質泥巖，地下水深2～3 m，對開挖邊坡穩定不利。建基面以下為弱風化砂質泥巖，弱透水層，屬相對隔水層，因此不存在滲漏問題，其允許滲流比降建議值為1.20～1.30。

2.3.3 第三段

樁號0+070～0+080，為右岸壩肩段，長度10 m。地面高程676.6～677.9 m，岸坡為粉土及塊碎石夾黏土，厚約3.4 m，結構松散，局部有架空現象。下伏侏羅系中統遂寧組(J2sn)砂質泥巖，強風化帶下限鉛直深度3～6m。弱風化帶下限鉛直深渡2～4m。砂質泥巖滲透系數K=1.1×10-5cm/s，屬弱透水層。綜上所述，溢流壩右壩肩設計建基高程670.9 m，右岸壩肩段壩基置于弱風化砂質泥巖，強度能夠滿足地基要求，可作壩基持力巖層，其開挖深度5.5 m左右。上部為粉土及塊碎石，結構松散，下部為弱風化砂質泥巖，地下水深2～4 m，對開挖邊坡穩定不利，建議采取相應工程處理措施。建基面以下為弱透水層。

2.4 主要工程地質問題及評價

(1)閘、壩基持力層。閘基及壩肩段建基面以上為塊碎石及粉土，厚度不大，建基面以下持力層為弱風化砂質泥巖，強度滿足要求。主要基坑開挖中存在基坑的涌水問題，建議采取相應的工程措施。

(2)閘、壩基抗滑穩定性評價。閘、壩基為弱風化砂質泥巖，其閘、壩基的抗滑穩定取決于混凝土基礎與地基砂質泥巖接觸面的抗剪強度，建議對基礎弱風化砂質泥巖進行穩定性驗算，根據驗算結果采取相應工程處理措施。

(3)閘、壩基滲漏。弱風化砂質泥巖屬弱透水層，允許滲流坡降建議值為1.2～1.3。

(4)繞壩滲漏。溢流壩兩肩均為黏土夾砂卵石層，屬強透水層，存在庫水繞壩肩向下游滲漏的條件，建議在兩壩肩庫岸作防滲工程。

(5)地基振動液化問題。根據鉆探資料，未發現厚度較大砂層分布，壩基直接置于弱風化基巖上，因此不存在地震液化問題。

(6)開挖邊坡穩定性及基坑涌水問題。建基面以上為塊碎石夾黏土，厚2.5～5.6 m，結構松散，透水性強，位于河水位以下，存在基坑涌水問題，建議采取支護襯砌及排水措施。

(7)下游抗沖刷問題。配水樞紐下游消能地段河床為塊碎石夾黏土，表層結構松散，抗沖刷力差，建議將下游消能地段基礎置于弱風化基巖上。

3 結論

(1)工程區位于成都平原西南部，處于新華夏系第三沉積帶——成都凹陷盆地西南邊緣。西北受龍門山構造帶控制，東南緊臨龍泉山構造。

(2)工程區斷裂的活動性和地震活動性主要受龍門山斷裂帶和龍泉山斷裂帶地震活動控制。配水樞紐地震烈度為Ⅷ度，區域穩定性較差地區。

(3)配水樞紐攔水壩工程地質條件可分為三段。第一段(0+00～0+030)，左岸段，長度30 m。左岸為Ⅰ級階地，岸坡為原狀河堤，地形坡度38°～66°，基礎置于弱風化砂質泥巖上，建基面以下屬弱透水層。第二段(0+030～0+070)，為河床段，長度40 m，水深0.3～0.5 m，建基面以下為弱風化砂質泥巖，弱透水層。第三段(0+070～0+080)，為右岸壩肩段，長度10 m，壩基置于弱風化砂質泥巖，屬弱透水層，強度能夠滿足地基要求。

(4)主要基坑開挖中存在基坑的涌水問題，建議采取相應的工程措施。溢流壩兩肩均為黏土夾砂卵石層，屬強透水層，存在庫水繞壩肩向下游滲漏的條件，建議在兩壩肩庫岸作防滲工程。

[1] 四川省地質局. 區域地質調查報告(邛崍幅)[R]. 1976.

[2] GB 18306-2001 中國地震動參數區劃圖 (國家標準第1號修改單)[S].

[3] GB 50021-2001(2009) 巖土工程勘察規范[S].

[4] GB 50487-2008 水利水電工程地質勘察規范[S].

[5] DL/T5335-2006 水電水利工程區域構造穩定性勘察技術規程[S].

TV233

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[定稿日期]2016-08-30

[作者信息]廖軍兆(1982～)， 男， 碩士研究生，助理工程師，從事工程地質勘察。