老口航運樞紐一期泄水閘壩工程地質及其壩基處理

玉華柱

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況

廣西郁江老口航運樞紐是郁江綜合利用規劃十個梯級中自上而下的第七個梯級，是一座以航運、防洪為主，結合發電兼顧改善南寧市水環境等效益的水資源綜合利用工程，是右江實現III級航道目標的重要工程，也是實施郁江流域防洪規劃的關鍵性工程。樞紐壩址位于左江和右江匯合口下游4.7 km 的郁江上游河段上，上游距右江金雞灘水電站壩址121 km、距左江山秀水電站壩址84 km，下游距西津水電站壩址204 km。

老口航運樞紐為低水頭閘壩型攔河工程，水庫正常蓄水位75.50 m，校核洪水位85.49 m，總庫容為25.87 億m3，工程等別為I 等，屬大（1）型工程，樞紐主要建筑物由攔河壩、船閘、電站廠房、副壩、魚道等組成。壩軸線長度為1565 m，最大壩高48 m，溢流閘壩共設13 孔、每孔凈寬22 m 的溢流閘孔。攔河壩、泄水閘壩均按1級建筑物設計，其設計洪水標準為500 年一遇，校核洪水標準為2000 年一遇，泄水閘壩消能防沖按100年一遇洪水標準設計。

老口航運樞紐主體工程于2012 年5 月開工，2016 年10 月基本建成、并實現水庫蓄水發電及船閘通航。工程建成運行至今，各建筑物運行安全良好，未出現工程安全問題。

2 樞紐泄水閘壩布置特點

樞紐主體建筑物布置沿壩軸線從左岸到右岸依次有：左岸接頭土壩、門庫壩、左岸船閘、左岸重力壩、左9孔泄水閘壩、縱向導墻、右4孔泄水閘壩、電站廠房、魚道、右岸重力壩、右岸接頭土壩等，其中泄水閘壩段布置在主河床中部，位于壩軸線樁號B0+603.15 m～B0+940.38 m，由泄水閘壩及消力池、海漫等消能防沖建筑物組成，左側由15 m長混凝土重力壩與船閘上閘首相連接，右側與電站廠房壩段緊接。

泄水閘壩軸線方向為S44°E，總長度為337.23 m，壩頂高程92.0 m，壩頂寬度38.8 m，共設13孔、每孔凈寬22 m的溢流閘孔，泄水閘壩橫縫設在閘孔中心線上。溢流堰為寬頂堰型，堰頂高程61.5 m，堰體56.5 m高程設置城門洞型灌漿廊道。為了滿足施工導流需要，泄水閘壩分二期施工建設：一期施工右4孔泄水閘壩，二期施工左9孔泄水閘壩。一、二期泄水閘壩采用縱向導墻進行分隔，導墻上、下游與縱向混凝土施工圍堰相接。

樞紐一期泄水閘壩段位于主河床右側、即壩軸線樁號B0+819.76 m～B0+940.38 m 段，總長度為120.62 m，其下游底流式消力池長52.5 m，沿壩軸線方向設三道縱縫，分縫樁號分別為壩下0+037.55、0+047.55、0+062.55，順水流向橫縫間距12 m。

3 壩址泄水閘壩段工程地質條件

在泄水閘壩地基各類巖體中，泥巖類巖體強度均較低，大部分巖體天然單軸抗壓強度不超過10 MPa，甚至低于5 MPa，屬軟～極軟巖類巖體，具有一定的脹縮性，若開挖暴露后遇水易軟化，失水易干裂；而泥質粉砂巖、灰巖等巖體較堅硬，力學強度較高。閘壩基礎置于弱風化基巖之上，壩基巖體質量分類總體為CⅣ類，基坑開挖工程量不是很大，允許承載力為0.60～0.80 MPa，其它主要物理力學指標建議值見表1，基本可滿足設計要求。

表1 泄水閘壩地基巖層主要物理力學指標建議值表

4 一期泄水閘壩建基面開挖揭露地質情況

根據水工布置方案，一期工程泄水閘壩4 個壩塊建基面高程為39.5～54.0 m，其基坑開挖揭露地質情況見圖1。

圖1 一期泄水閘壩軸線地質剖面示意圖

5 一期泄水閘壩主要工程地質評價及其壩基處理

5.1 閘壩地基承載力及處理措施

5.2 壩基滲漏評價及處理措施

泄水閘壩地基巖性主要以泥巖類巖石為主，屬第三系半成巖，雖然局部地段節理裂隙較發育，但多呈閉合狀，富水性差，具有天然良好的隔水性能，巖體允許滲透坡降值較低，為4.0～6.0，故設計上盡量不在壩基內做排水措施。

根據勘探資料，壩基巖體的透水性隨著深度的增加而減弱，弱風化巖體多屬弱～微透水性，其透水率一般小于8 Lu，在閘壩段地基巖體透水率5 Lu下限界線起伏較大，埋深從5～38 m 不等。為了減少壩基揚壓力，避免壩基巖體出現滲漏破壞，設計上對泄水閘壩基礎采用水泥帷幕灌漿進行防滲處理，即在閘底板56.5 m高程的灌漿廊道內進行鉆孔灌漿，灌漿孔單排布置，孔距2 m，灌漿深度按伸入到透水率q≤5 Lu 的相對不透水層以下5 m 控制，并與左側重力壩及右側主機間的帷幕灌漿連為整體。經灌漿后布置檢查孔檢測灌漿效果，各檢測孔段透水率皆小于5 Lu，灌漿效果達到設計防滲要求。通過對基巖進行帷幕灌漿，可大大地減少來自閘壩上游的滲流量，降低閘壩底部的滲透壓力。

5.3 壩基抗滑穩定評價及處理措施

（1）淺層抗滑穩定。一般來說，對壩基淺層抗滑穩定有影響的因素主要是節理裂隙發育程度以及開挖后泥巖快速風化形成的微裂隙。從前期勘察階段現場直剪試驗的各混凝土與巖體接觸面破壞情況來看，巖體節理裂隙欠發育，或裂隙微小、閉合的泥巖，試驗基本上沿混凝土與巖體接觸面破壞；而節理裂隙等結構面較發育的泥巖，則主要沿裂隙面破壞。因此，在對建基面節理裂隙局部槽挖、快速噴混凝土對建基面保護及采取固結灌漿等處理后，提高了地基巖體完整程度，在一定程度對淺層抗滑穩定也起到了有利作用。

表2 泄水閘壩地基巖體及結構面抗剪指標建議值表

設計上根據地質專業提供基巖、結構面抗剪強度等參數值，結合水工模型試驗，進行壩基深層穩定計算，得出一期泄水閘壩抗滑穩定安全系數均滿足規范要求，而且得出抗浮穩定安全系數也滿足規范要求，這說明泄水閘壩基礎整體是穩定、安全的。

6 結語

老口航運樞紐泄水閘壩地基巖性為第三系泥巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、鈣質砂巖、灰巖等。由于第三系巖層形成時間相對較短，大多成巖作用差、呈半成巖狀，抗風化能力差，特別是泥巖類巖石較軟，且泡水膨脹、失水易開裂，具有一定的脹縮性，力學強度較低，局部含較多炭質或發育煤層（線）等軟弱夾層，巖石硬相間，場地工程地質條件較復雜。

施工開挖掲露一期泄水閘壩各壩塊地質情況與前期勘察成果基本一致，基礎置于弱風化含鈣（含礫）泥巖、泥質粉砂巖以及（含礫）砂巖之上，壩基巖體質量分類大多為CⅣ類。針對閘壩基礎局部存在的一些地質缺陷，設計、施工時采取了有效的工程措施，對基礎地基進行了固結灌漿和帷幕灌漿處理，對地基局部弱軟巖層采取槽挖、深挖及回填混凝土等措施，基礎處理手段安全可靠，可有效地消除閘壩地基可能存在的地質隱患，使其地基承載力、變形模量等力學強度能滿足設計要求，保證了泄水閘壩基礎的穩定安全，目前樞紐工程運行狀況良好。