宜川木頭溝水庫大壩工程質量評價分析

相里釗

(陜西省延安市宜川縣河道和水庫管護中心，陜西 延安 716200)

1 木頭溝水庫概況

木頭溝水庫工程位于宜川縣境內，地處陜西省北部、延安市東南部，東隔黃河與山西吉縣相望；西以進士廟梁與富縣、洛川接壤；南與黃龍、韓城相毗鄰；北與延長、寶塔區相接。水庫位于宜川縣西北部仕望河支流的西川河上游木頭溝中，與英旺鄉高窯村隔309國道相望，距縣城18.5 km，是一座以供水為主兼有灌溉、防洪等綜合功能的水庫。西川河發源于英旺鄉進士廟梁，向東流至宜川縣城北關虎頭山下，與仕望河交匯， 全長 49.4 km，流域面積516.5 km2，河道平均比降 6.51‰。多年年均流量0.2 m3/s，多年平均徑流量為105萬 m3。西川河上游屬黃土高原稍林區，森林密布，植被較好， 植被覆蓋率高、清水長流，含沙量較小，河道多為土基河床，縣城以下河床下切較深， 基巖出露，形成裸露的石峽谷，基巖出露區植被差，水土流失嚴重。水庫庫區流域面積25 km2，主溝長12 km，溝道比 2.4%。

木頭溝水庫建成投入運行后，產生了一定的社會效益和經濟效益。(1)供下游四個村600畝地及縣城3萬人口供水，是縣城至水庫段供水主要水源。(2)水庫防洪效應，保證縣城、英旺、秋林六萬人的生命財產安全，保證309國道暢通。(3)調節供給下游哨皮、龍灣、甘草三個電站發電及1.5萬畝農田灌溉用水。四是發展養殖水面200畝，可增加漁業收入。水庫位于宜川縣西北部仕望河支流的西川河上游木頭溝中，與英旺鄉高窯村隔309國道相望，距縣城18.5 km，是一座以供水為主兼有灌溉、防洪等綜合功能的水庫。西川河發源于英旺鄉進士廟梁，向東流至宜川縣城北關虎頭山下，與仕望河交匯，全長49.4 km，流域面積516.5 km2，河道平均比降 6.51‰。多年年均流量0.2 m3/s，多年平均徑流量為105萬 m3。

2 水庫大壩工程安全質量評價方法

本次對木頭溝水庫安全質量評價采用現場檢查法和歷史資料分析法。

(1)現場檢查法：通過現場檢査和勘察測量，復核水庫大壩的形體尺寸、外觀質量及運行情況等是否正常，進而評判大壩工程質量。

(2)歷史資料分析法：通過對工程施工質量控制、質量檢測(查)、驗收以及安全鑒定、運行、安全監測等資料的復查和分析，對照現行規范要求，評價大壩工程質量。

3 大壩工程質量評價

3.1 壩址區地質條件

壩址區屬黃土梁峁地貌，山(梁)頂高程一般為 1 050～1 100 m，溝谷狹窄，呈V字形，谷底寬50～100 m，右岸較陡，山坡角80°～85°，左岸較緩，山坡角50°～70°， 坡體破碎，沖刷強烈。

按壩址區巖體的工程特性可分為以下工程地質單元：第四系全新世(Q4)

(1)填筑土(Q4ml)：黃褐～褐黃色，以輾壓粉土為主，粉質粘土次之，含少量砂礫和鈣質結核。堅硬～硬塑，部分土試樣具濕陷性，屬中低壓縮性土。

(2)填筑土(Q4ml)：黃褐～褐黃色，以輾壓粉質粘土為主，含少量砂礫和鈣質結核。可塑(個別土樣硬塑)，屬中低壓縮性土。

(3)黃土(Q3eol)：褐黃色，松散，土質均勻，大孔發育，含云母、蝸牛殼及少量氧化鐵及鈣質結核顆粒等。可塑，屬中壓縮性土。厚度大于10 m。

(4)黃土(Q2eol)：棕黃色，土質均勻，含較多鈣質結核、少量氧化鐵及蝸牛殼碎片等。可塑。在壩址左岸有出露，最高達10多米。

(5)礫砂：雜色，成分以強風化砂巖為主，含少量粘性土、卵礫石。粒徑一般在0.1～0.5 cm。

(6)強風化砂巖：灰黃色。礦物成分以石英、長石為主，鈣質膠結，層理裂隙發育， 巖芯呈薄餅狀，定部較破碎。屬軟巖。

(7)中分化砂巖：灰色。礦物成分以石英、長石為主，鈣質膠結，層理較發育、巖芯呈長柱狀，屬較硬巖。

3.2 壩基評價

根據已有的勘察結果可知，大壩壩基為中風化層狀砂巖，其強度高，滲透性小，壩基總體穩定。基巖的抗剪強度指標和滲透系數采用表1 的數值。

表1 巖體力學性質建議值表

3.3 岸坡評價

2011 年對岸坡除險加固處理，即對右壩肩進行灌漿處理，解決了其滲透安全隱患；對左壩肩進行了削坡處理，解決了其穩定性差的問題。現今通過現場調查可知，左、右壩肩均穩定且不存在明顯滲漏現象。但大壩岸坡上存在冗長雜草，嚴重影響大壩的觀測和維護工作，應對岸坡進行雜草清理和草皮種植處理。

3.4 壩體工程質量評價

大壩壩高22 m，壩頂長188 m，頂寬4 m，壩底寬109 m。壩后設43 m長的棱柱反濾壩，高6.3 m，迎水坡均為草皮護坡。經現場勘測，大壩上游面磨損、風化情況嚴重，散布碎砂石較多。墊層情況良好。下游壩面未發現有滲水，壩體防滲狀況良好。壩頂路面平整，上壩道路通暢。

3.5 壩體填筑質量評價

根據本次勘察鉆探揭露和調查訪問，壩體土為就地黃土填筑，屬均質粘土壩，成份整體較均勻，但含少量有砂礫及鈣質結核。壩體土填筑質量較好。壩體土的物理力學性質試驗成果見表2。

表2 壩體土的物理力學性質試驗成果表

3.6 溢洪道質量評價

3.6.1 地層巖性

溢洪道位于河溝右岸，經原先的較陡山坡開鑿而成。右側依附山體，左側和出口為直立陡壁，高度在 8～15 m 之間。根據現場工程地質測繪，溢洪道區分布的地層主要包括第四紀沖洪積堆積物、風積黃土及三迭系砂巖，現按層序分述如下：

(1)沖洪積堆積物 Q4al+pl：分布于溢洪道泄流槽槽底部位。灰黃色黃土，土質均勻性差, 結構疏松,含大量卵石土、砂粒及植物根等。堅硬～可塑。工程性質差。

(2)黃土 Q3 eol：分布于溢洪道右側邊坡坡頂部位。黃褐色，土質均勻性差，含大量有機質，針狀孔隙及大孔隙發育，具濕陷性和自重濕陷性。工程性質一般。

(3)黃土 Q2eol：為溢洪道區的主要工程地質層，分布于溢洪道右側高邊坡中低部和溢洪道底部。褐黃～棕黃色，土質較均勻，針狀孔隙及大孔隙均較發育，上部土層具自重濕陷性和濕陷性，含大量鈣質結核，堅硬。工程性質較好。

(4)砂巖 T：為溢洪道區的主要工程地質層,伏于 Q2eol 之下。灰色，薄～中層狀構造， 裂隙節理發育，成份以石英為主，含云母片等暗色礦物，鈣質膠結。工程性質好。

3.6.2 溢洪道工程地質條件

通過已有的勘察資料可知，溢洪道區存在的邊坡穩定問題已得到解決。經現場調查可知，溢洪道區工程地質條件良好，不存在坍塌、掉塊等安全隱患。進水段無坍塌、岸崩、淤堵或其他阻水現象，堰頂、溢流面、底板均完好，不存在裂縫、滲水、剝落、沖刷、磨損、空蝕等不良現象，伸縮縫、排水孔均完好。出口段未進入河槽，已形成邊坡沖刷。

3.6.3 溢洪道質量評價

根據現場檢查結果，溢洪道整體情況良好，但在其出口段沖刷嚴重，使引水無法未進入河槽而容易造成水漫灘。需要對邊坡進行加固和修復，可修建翼墻將溢洪道下泄水流引至河槽。

3.7 輸水洞質量評價

大壩輸水洞位于壩右端，采用臥管放水。現狀輸水洞斷面為 50×60 cm 矩形砌石涵洞，全長90 m。臥管斷面為 50×50 cm 矩形砌石臥管。蓋板為50 cm 厚的砼板。放水孔徑20 cm，單排孔涵洞最大泄量為0.4 m3/s。輸水洞、臥管基礎座落在三迭系砂巖層上， 表層覆蓋有0.5～1.0 m左右的坡積堆積物。

根據木頭溝水庫歷史除險加固資料可知，2011年對臥管重新修建、對臥管右側迎水坡做加固處理，輸水洞滿足運行要求，且運行至今，未發現安全隱患。

4 質量評價結果分析

(1)壩基與岸坡：大壩壩基與岸坡均未發現有滲漏現象。岸坡植物冗雜，嚴重影響大壩運行和觀測， 建議進行雜草清理和草皮種植處理。

(2)壩體與壩面：大壩壩高22 m，壩頂長188 m，頂寬4 m，壩底寬109 m。壩后設43 m 長的棱柱反濾壩，高6.3 m，迎水坡均為草皮護坡。目前大壩運行情況良好，壩體不存在滲漏等不良現象。據現場調查，壩面腐蝕程度較高，經沖刷后壩面磨損嚴重，墊層情況良好，建議進行壩面修復。

溢洪道能夠滿足泄水要求。溢洪道出口未進入河槽，下泄水流對邊坡沖刷嚴重，建議修建引流翼墻將水流引向河槽，并對邊坡進行修復加固處理。

(4)輸水洞：輸水洞位于壩右肩，采用臥管放水。臥管采用共24級臺階，每級0.6m，取水斷面0.4×0.4 m；涵洞為無壓涵洞，采用φ500鋼管頂管，按現狀比降1/150，長90 m，進口高程989.2 m，泄水最大流量0.4 m3/s。臥管出口周邊無滲水現象，拱型砌石涵洞與壩體土壤接觸良好，結合緊密。涵洞結構穩定，與周邊土壤和巖石接觸良好，能滿足泄水需求。輸水洞可滿足運行需要， 運行安全可靠。

5 結語

綜上評價可知，木頭溝水庫大壩大部分工程質量滿足設計和規范要求，運行中暴露的質量缺陷和問題較小，針對存在的岸坡上植物過多、大壩壩面風化嚴重和溢洪道出口未進入河槽，已形成邊坡沖刷需要處理等問題，可采取種植草皮、建議修建引流翼墻和對邊坡進行修復和加固處理等修復措施予以合理處理。總體分析，工程質量基本滿足設計和規范要求，且運行中暴露局部質量缺陷，但不影響工程安全，工程質量評為基本合格。