櫻桃坪水庫壩基地質(zhì)勘察設(shè)計分析

宋俊波

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002)

櫻桃坪水庫壩基地質(zhì)勘察設(shè)計分析

宋俊波

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002)

針對水路壩基地質(zhì)勘察設(shè)計，結(jié)合櫻桃坪水庫實例，在簡單介紹勘察流程與設(shè)計內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對櫻桃坪水庫進行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察，提出水庫切實存在的問題和隱患，并通過勘察報告與試驗成果，得出產(chǎn)生問題的具體原因，明確了后期除險加固工作的重點和對象，為坪水庫穩(wěn)定運行奠定了良好的基礎(chǔ)，也為類似工程提供參考和借鑒。

櫻桃坪水庫；水庫壩基；地質(zhì)勘察設(shè)計；除險加固

近年來，貴州加大了對水庫工程進行的地質(zhì)勘察力度，為在實際工作中選出最佳的勘察手段，科學(xué)布置實際勘察任務(wù)量，明確壩體、壩基存在的各類隱患及其產(chǎn)生原因，必須對勘察流程有著足夠的認(rèn)識和重視，并將其良好的落實到實際工作中，以確保地質(zhì)勘察設(shè)計發(fā)揮出應(yīng)有的作用和效果，為后期除險加固工作的順利進行提供基礎(chǔ)保障?，F(xiàn)圍繞櫻桃坪水庫，對地質(zhì)勘察設(shè)計工作進行分析研究，具體內(nèi)容如下。

1 水庫壩基地質(zhì)勘察流程

水庫壩基地質(zhì)勘察是指對現(xiàn)有建成工程實施再次勘察，在得到相應(yīng)處理的地基上實施，不能完成開挖等施工，主要勘察對象不僅只有壩基，還包括壩體等部位[1]。此外，除了基本的地質(zhì)勘察，還需對工程的加固效果進行分析和評價，所以其具有一定特殊性，需考慮的問題更加廣泛，水庫壩基地質(zhì)勘察流程如圖1所示。

圖1 水庫壩基地質(zhì)勘察流程

1.1 資料收集

資料主要包括水庫大壩地質(zhì)報告、設(shè)計方案、施工方案、檢測報告以及驗收報告等，除此之外，還要對區(qū)域性資料進行收集，要確保資料的完整性、可靠性與準(zhǔn)確性，這是后續(xù)設(shè)計工作的首要環(huán)節(jié)，如果資料不準(zhǔn)確，還會對設(shè)計結(jié)果造成嚴(yán)重的影響，相關(guān)人員必須予以足夠的重視。

1.2 隱患排查

首先，整理匯總收集到的各類資料，尤其是前期地質(zhì)勘察報告與施工記錄；其次，按要求落實現(xiàn)場踏勘，并對水庫的管理與施工人員進行隨機走訪，掌握水庫大壩的實際情況，并對大壩依然存在的問題和隱患進行初步的了解；最后，根據(jù)走訪和調(diào)查結(jié)果，制定具體的應(yīng)對計劃，形成文件，以供后續(xù)設(shè)計工作隨時取用。

1.3 隱患形成原因初判

根據(jù)前兩個程序收集到的資料，確定出水庫大壩新階段存在隱患的具體位置，然后由專業(yè)人員負(fù)責(zé)對隱患形成原因進行分析和判斷，同時充分考慮大壩周圍自然環(huán)境等因素帶來的實際影響，要求做到統(tǒng)籌分析，詳細(xì)到位。

1.4 編制勘察方案

根據(jù)前兩個程序收集到的資料，結(jié)合水庫大壩實際情況與隱患存在位置，妥善選取勘察方法，并在此基礎(chǔ)上科學(xué)布置作業(yè)，編制完善的勘察方案，最后進行全面的落實和執(zhí)行。

1.5 地質(zhì)勘察

實際勘察過程中，會用到測繪、鉆探、物探等方法，所以必須嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程進行作業(yè)，并力爭在規(guī)定的時間內(nèi)完成指定工作量[2]。勘察過程中，還應(yīng)對獲取的動態(tài)資料實施及時的總結(jié)和整理，充分結(jié)合先前資料，綜合考慮水庫大壩潛在病險，著重研究勘察中發(fā)現(xiàn)的新問題，同時對規(guī)定的工作量實施相應(yīng)的調(diào)節(jié)或補充。在勘察作業(yè)的同時，還要堅持走訪，進而在第一時間知曉水庫實際情況，有效防止病害等問題的發(fā)生。

1.6 勘察資料整理

勘察完成以后，應(yīng)對得到的地質(zhì)圖、鉆孔資料等進行整理，在此基礎(chǔ)上充分結(jié)合試驗數(shù)據(jù)，對壩基巖土力學(xué)性質(zhì)以及分層情況進行研究和統(tǒng)計。

1.7 隱患形成原因終判

根據(jù)勘察資料和試驗結(jié)果，對壩基填土質(zhì)量、防滲效果等施工質(zhì)量進行判定，并明確水庫大壩的地質(zhì)條件，最后對工程建設(shè)所帶來的隱患進行分析，找出產(chǎn)生隱患的具體原因，為后續(xù)設(shè)計工作提供更為完備的資料，間接確保設(shè)計工作可行、有效[3]。

2 水庫壩基基本設(shè)計內(nèi)容

壩基設(shè)計必須始終遵循因地制宜、就地取材、節(jié)能環(huán)保等基本原則，根據(jù)具體的勘察報告，對水庫大壩基礎(chǔ)構(gòu)造、材料以及施工條件等進行綜合考慮，從而進行精心的設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容主要包括以下5個方面。

1)查清地質(zhì)構(gòu)造、土層分布及其基本性狀；查清土洞、溶洞等具體分布情況，并分析其對壩基穩(wěn)定性與防滲造成的影響。

2)查清壩基透水層等的基本信息，如埋深、厚度等，調(diào)查壩基沿線內(nèi)泉、井的具體分布，查清水體水質(zhì)及其對混凝土結(jié)構(gòu)造成的影響。

3)查清堤線周圍古河等的基本情況，并對其為壩基帶來的實際影響進行分析。

4)明確壩基土層力學(xué)性質(zhì)與滲透參數(shù)，對抗滑穩(wěn)定性、變形等進行詳細(xì)逐一的評價，最后分析地質(zhì)條件，給出合理的預(yù)防和處理方案[4]。

5)材料勘察。

3 櫻桃坪水庫壩基地質(zhì)勘察設(shè)計

3.1 工程概況

櫻桃坪水庫工程位于黔西縣甘棠鎮(zhèn)大營村，地處長江流域烏江水系渭河右岸一級支流櫻桃河上，壩址距黔西縣城21km，距畢節(jié)市136km，距離貴陽市138km。壩址以上集水面積57.2km2，多年平均流量0.81m3/s，多年平均徑流量2554萬m3。

工程建設(shè)內(nèi)容包括水源樞紐工程和輸水工程。水源樞紐工程由混凝土面板堆石壩(主壩)、右岸無閘控制岸邊開敞式溢洪道、右岸放空兼導(dǎo)流洞、右岸取水隧洞、黃沙漕沖溝副壩及排洪洞組成，輸水工程由壩后泵站(含出水管及高位水池)、南干管、北干管、1#-5#支管組成。

3.2 水庫壩基資料收集

該水庫前期地質(zhì)勘察資料完整，施工管理與運行資料詳細(xì)，準(zhǔn)確記錄了壩基存在的問題和隱患以及應(yīng)用的處理方法。

3.3 隱患排查與隱患形成原因初判

通過資料匯總走訪得知，本水庫存在以下問題：

1)壩基后腳存在滲水問題，雖已實施壓重處理，但該問題仍未有效解決，經(jīng)判斷主要是壩基存在滲漏導(dǎo)致；

2)大壩施工過程中，在對齒槽進行清理基工作時，抽水設(shè)備故障，齒槽積水難以排空，回填土受水浸泡時間較長，已達(dá)到飽和狀態(tài)，影響填筑效果與施工質(zhì)量。

3)本水庫除險加固是按照VII度地震實施設(shè)計的，壩基砂殼等有一定幾率出現(xiàn)地震液化現(xiàn)象。

3.4 勘察方案編制與開展

根據(jù)本水庫切實存在的問題，結(jié)合相關(guān)規(guī)范的要求，工程決定在壩基上分別沿縱、橫向均勻布設(shè)勘察剖面，縱向1條，橫向3條，并在砂殼等位置布置適量探坑，最后對壩址實施地質(zhì)測繪。

3.5 勘察資料整理與隱患形成原因終判

勘察工作完成后，對試驗分析結(jié)果進行綜合分析，本水庫壩基問題與隱患的產(chǎn)生原因如下：

1)滲漏。壩體心墻填土的技術(shù)參數(shù)不能滿足防滲設(shè)計要求，擋水性能相對較差；齒墻下端存在透水性較強的粗砂層，容易形成滲水通道；壩基局部基巖風(fēng)化侵蝕嚴(yán)重，透水性隨風(fēng)化程度的增加而提高。

2)穩(wěn)定性。抽水設(shè)備故障使齒墻施工質(zhì)量較差，填土難發(fā)揮應(yīng)有作用，含砂量超標(biāo)明顯；齒墻下端存在透水性較強的粗砂層，易引發(fā)滲透變形等現(xiàn)象。

3)壩體變形。防浪墻建在粗砂層上，粗砂層透水性較強，容易出現(xiàn)滲漏或沉降，并伴有不同程度的裂縫；砂殼滑坡，其主要由于背水坡坡度較大，且缺乏橫向排水，雨水集聚沖刷造成，通過復(fù)坡處理，該砂殼和其余壩殼基本相同。

4)抗震。本水庫按照VII度地震進行除險加固設(shè)計，壩址地震動的加速度最大可以達(dá)到0.10g，壩殼填筑不密實，且砂層較為疏松，容易出現(xiàn)地震液化現(xiàn)象。

5)副壩壩基開挖右岸發(fā)現(xiàn)一消水洞，由于破損情況較為嚴(yán)重，本次設(shè)計建議拆除重建，洞身使用鋼筋混凝土方涵，長23.4m，共分兩節(jié)，長度分別為12.9m與10.5m，消力池選用U型槽，寬度逐漸加大，最小寬度0.8m，最大寬度3.0m，消力池總長14.15m，深0.6m。海漫段設(shè)計長度約10m，使用厚度為30cm左右的干砌石進行護砌，干砌石下方墊有20cm碎石，海漫末端設(shè)有防沖槽，深1.5m。

最后，依據(jù)本水庫大壩切實存在的各類問題與產(chǎn)生原因，設(shè)計部門提出一套科學(xué)合理的處理方案，同時還為具體施工提供了詳細(xì)的指標(biāo)參數(shù)，確保除險加固工作順利完成。

4 結(jié) 語

綜上所述，在水庫壩基實際勘察工作中，應(yīng)該充分利用已有的各種資料，并對現(xiàn)場的實際情況進行詳細(xì)的研究調(diào)查，明確勘察目的，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況采用合理的勘察方法，突出需要勘察的重點內(nèi)容，只有這樣才能查明工程存在的病害險情，并分析險情存在的主要原因，提供相應(yīng)的地質(zhì)參數(shù)，最后提出科學(xué)有效的處理建議。

[1]張永貴.已建水庫壩基地質(zhì)勘察設(shè)計分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2010(07):100-102.

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

[3]欒約生,王周萼,易杜,等.病險水庫主要工程地質(zhì)問題與勘察研究[J].人民長江,2011(22):18-19,34.

[4]李靜.中小型病險水庫地質(zhì)勘察分析[J].河南水利與南水北調(diào),2011(24):28-29.

1007-7596(2017)07-0080-03

2017-06-22

宋俊波(1984-)，男，貴州天柱人，工程師，從事水利水電工程項目管理工作。

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