六股河拦河闸址区工程地质条件分析及评价

刘怀利

（绥中县水利局，辽宁绥中125200）

六股河拦河闸址区工程地质条件分析及评价

刘怀利

（绥中县水利局，辽宁绥中125200）

六股河拦河闸位于六股河干流绥中县香磨村下游，场区设备多损坏严重，严重威胁闸体安全。此外，场区的工程地质条件复杂存在很多工程地质问题。通过初期的勘察资料以及工程施工过程中所掌握的资料对场区存在的问题进行了分析，并对闸址区工程的地质的地形地貌、地层岩性、土层物理力学性质、水文地质条件、闸基渗流和渗透稳定进行了分析。

拦河闸；工程地质；水文地质；评价与分析

1 工程概况

六股河拦河闸位于六股河干流绥中县香磨村下游，距离绥中县城东北角1.50 km，闸址距上游京沈高速公路约600 m，距下游102国道公路桥约1 200 m。

拦河闸工程由溢流坝、冲沙闸及渠首进水闸组成：溢流坝总长385.179 m，坝顶高程为14.35 m，坝基高程为13.10 m，堰型为曲线型驼峰堰，底宽12.00 m，中间为砂砾料填心，外包混凝土结构。

冲沙闸位于拦河闸右侧，距离右岸边墙及渠首进水闸进口80.00 m，冲沙闸总宽度20.821 m，从右往左排列，第一孔为人工启闭铸铁闸门，闸孔净宽1.20 m。

其余9孔均为人工翻转翻板钢闸门，其中第二孔至第九孔闸孔宽1.56 m，第十孔闸孔宽1.41 m，共设9个中墩，中墩宽0.50 m，边墩宽0.6155 m，闸底高程为13.10 m。

进水闸位于拦河闸上游约40.00 m处，进水口轴线与拦河闸轴线呈约60°，进水闸总宽3.90 m，共设2孔1.20 m×1.20 m（宽×高）铸铁闸门，闸底高程为13.10 m，进水闸设一中墩，墩宽0.50 m，为钢筋混凝土结构，两侧边墩宽0.5 m，为浆砌石结构。

2 存在的问题

目前，拦河闸的消能设备损坏严重，不能发挥作用，威胁坝体、闸室安全。经过多年运行，海漫段早已冲毁，消力池段由于反淘，已经塌陷，防渗板桩外露，严重威胁闸体安全［1－2］。溢流坝体表层混凝土裂纹、脱落，局部内部填料淘空。冲沙闸闸门锈蚀严重，受结构的约束，启闭不灵活。闸墩混凝土冻胀破坏严重，表层混凝土发生剥蚀，粗骨料、钢筋外露。两岸翼墙损毁：拦河闸两岸上、下游导流墙均为浆砌石重力挡土墙结构。

由于洪水冲淘年久失修，导流墙基础已经外露，部分被掏空，墙体发生倾斜［3］。右岸（绥中侧）下游导流墙在2010年8月4日大水中基础被淘空，后背填土亦被冲走，形成约2.00 m深、40.00 m2的深坑。

翻板钢闸门埋件锈蚀；螺栓出现锈蚀；止水局部出现刮伤，老化，出现龟裂；面板局部出现锈蚀［4］。启闭机存在漏油污迹。进水闸两侧翼墙倒塌，勾缝、石块脱落。

3 闸址区工程地质条件分析及评价

3.1 地形地貌

绥中县所处地貌为山前平原及六股河阶地，地形平坦开阔，地势北高南低，地面标高13.10～16.40 m。地貌以六股河漫滩、Ⅰ级阶地和丘陵为主。地势较平缓，河漫滩主要分布在河床中，为裸露的砂砾卵石，地面高程12.30～13.80 m。

两岸为Ⅰ级阶地，左岸宽阔，现为耕地，地面高程15.10～16.50 m；右岸较窄，为林地，地面高程14.20～17.60 m。左岸防洪堤距河道较远，右岸则较近。

3.2 地层岩性

根据勘察场地内各钻孔勘探深度内所揭露岩土层的形成时代、成因类型、岩土特征、物理力学性质指标等，将其划分为如下工程地质层，分述如下：

1）素填土（Q4ml）：褐黄色、黄褐色，松散，主要由中粗砂及粉质黏土组成，见少量砾卵石。层底标高为13.96～15.43 m，厚度为0.90～1.80 m，仅在1、6号钻孔中揭露。

2）细砂（Q4al＋pl）：黄褐色，松散，稍湿，矿物成分为长石、石英，仅在4、5号钻孔中揭露。层底标高为13.73～13.82 m，厚度为0.40～0.70 m。

3）中砂（Q4al＋pl）：黄褐色，松散，湿，分选较好，磨圆一般，矿物成分为长石、石英，含20%左右砾石，一般粒径2～20 mm，仅在1、6号钻孔中揭露。层底标高为13.36～14.33 m，厚度为0.60～1.10 m。

4）圆砾（Q4al＋pl）：黄褐色，湿～饱和，稍密，分选一般，磨圆一般，成分以安山岩、花岗岩为主，一般粒径2～20 mm，最大粒径100 mm，充填15%左右黏性土及少量中粗砂。层底标高为－1.34～1.93 m，厚度为11.80～14.70 m。

5）－1全风化混合花岗岩（mγ1）：棕黄色，原岩结构已破坏，岩芯呈散砂状，矿物成分以石英、长石及暗色矿物组成。层顶标高为－1.34～1.93 m，揭露厚度为0.50～1.30 m。

6）2强风化混合花岗岩（mγ1）：棕黄色、肉红色，块状结构，中粒结构，岩芯呈碎块状，矿物成分以石英、长石及暗色矿物组成。层顶标高为－0.67～－2.44 m，仅在1、6号钻孔中揭露，最大揭露厚度为1.00 m。

拦河闸场地地质结构双层结构－上粗粒土下岩石结构，粗粒土由①填土（Q4ml）、④圆砾（Q4al＋pl）构成。

根据拦河闸基础及河道滩地地层分布及地质结构类型，由于①素填土（Q4ml）、②细砂（Q4al＋pl）、③中砂（Q4al＋pl）层埋藏浅、分布不连续等不宜作为闸基础持力层。

⑤－1全风化混合花岗岩（mγ1）、⑤－2强风化混合花岗岩（mγ1）层位稳定，承载力高，但埋藏较深，也不适合作为拦河闸基础持力层。而稳定性良好的④圆砾（Q4al＋pl）分布连续，层位稳定，承载力高，适宜作为基础持力层。

建议基础型式采用浅基础，基础埋深应在河流最大冲刷深度以下。

3.3 土层物理力学性质

闸基场地圆砾层颗分试验成果见表1；闸基场地圆砾层岩土层物理力学指标统计见表2。依据表2，闸基圆砾层承载力建议值240kPa，闸基础底面与圆砾层的摩擦系数建议值为0.50。

表1 闸基圆砾层颗分试验成果统计表

表2 闸基圆砾层物理力学指标统计表

3.4 水文地质条件

工程区地下水类型主要为孔隙潜水和基岩裂隙水。前者广泛分布于整个场区，与河水连通好，水力关系密切，主要受大气降水补给。局部为基岩裂隙水，分布在基岩上部裂隙相对发育的部位，主要受孔隙潜水的补给［5］。

地下水位埋深0.40～4.60 m，水位标高11.16～14.37 m，为赋存于第四系松散岩类的孔隙水，具有潜水特征。地下水的主要补给来源为大气降水与河水的补给，以地下径流的方式排泄。根据对河水化验分析，水化学类型为HCO3·SO4－Ca·mg型。对勘察河段河水进行了取样及水质分析，取样点为1号钻孔附近河道。

根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）附录L环境水腐蚀性评价方法对本次勘察河段环境水腐蚀性进行评价。通过分析，环境水对混凝土无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。详细结果见表3～表5。

表3 环境水对混凝土的腐蚀性评价表

表4 环境水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价表

表5 环境水对钢结构的腐蚀性评价表

3.5 闸基渗流和渗透稳定分析

3.5.1 渗流系数

闸基土主要为圆砾层，根据现场简易注水试验、室内渗透试验、据颗分试验计算和抽水试验综合确定该层的渗透系数，详见表6。闸基圆砾层的渗透系数建议值为8.80×10－2cm／s。

表6 闸基砂砾卵石层渗透系数确定表

3.5.2 渗透稳定

闸基圆砾渗透变形型式判别采用《水利水电工程地质勘察与技术规范》（GB50287—99）中附录m的方法判别。

由于圆砾为不连续级配土，其不均匀系数为69.80＞5，根据规范要求，土的细粒颗粒含量pc≤25%，圆砾层的渗透变形为管涌型。

4 结论和建议

经过收集资料、野外调查、工程地质钻探等手段，并结合原位测试、室内试验成果，进行综合整理、计算、统计和分析，结论与建议如下：

1）区域地貌以构造剥蚀地形、侵蚀堆积地形为主，沟谷发育。

2）区域地层岩性以太古界和中生界地层为主。

3）区域构造相对稳定。

4）地震基本烈度为VI度。

闸址区地层分布较稳定，各层力学性质较好，均可作天然地基持力层，适宜作为水工建筑物场地。河水对混凝土无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。

本区标准冻土深度1.10 m。闸基地层主要为细砂、中砂和圆砾等，渗透系数较大，均为强透水性层。闸基土的渗透变形均以管涌为主，圆砾允许水力比降值为0.15。

［1］景林珍.贵州省长寨水电站坝址工程地质分析［J］.山西水利科技，2011（03）：52－53.

［2］付长明，于顺山，王春江，孙莉萍.天花板水电站坝址区工程地质条件评价［J］.水力发电，2011，37（06）：37－38.

［3］孙丽娜，水利工程施工中高边坡支护与开挖技术的应用［J］，黑龙江水利科技，2012，40（11）：81－82.

［4］王建华，王耿，张茂军.某水电站坝址区工程地质条件评价［J］.土工基础，2011（03）：56－57.

［5］孙付坤，乔新颖，陈艳朋.辉县市龙门水库工程地质问题分析［J］.河南水利与南水北调，2011（14）：176－177.

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1007－7596（2015）05－0112－03

2015－01－24

刘怀利（1970－），男，辽宁绥中人，工程师。