沙石分干渠灌主堰配水枢纽工程地质条件探讨

廖军兆

(四川省都江堰勘测设计院, 四川都江堰 611800)

沙石分干渠灌主堰配水枢纽工程地质条件探讨

廖军兆

(四川省都江堰勘测设计院, 四川都江堰 611800)

通过对沙石分干渠灌主堰配水枢纽工程的地质勘察，查明了其工程地质条件。工程区断裂的活动性和地震活动性主要受龙门山断裂带和龙泉山断裂带地震活动控制。配水枢纽地震烈度为Ⅷ度，区域稳定性较差地区。配水枢纽拦水坝工程地质条件简单，可分为三段。基础置于弱风化砂质泥岩上，建基面以下属弱透水层。存在基坑的涌水问题，建议采取相应的工程措施，在两坝肩库岸作防渗工程。

灌主堰； 配水枢纽； 基坑涌水

沙石分干渠灌主堰配水枢纽工程位于四川省邛崃市高何镇王家村，是四川省玉溪河灌区沙石分干渠的渠首工程。水源从玉溪河干渠镇西山引水隧洞出口泄水闸分流到文井江。灌主堰配水枢纽拦文井江而建，由拦水坝和闸房组成。

沙石分干渠沿北东向经高何镇、火井镇、油榨镇、水口镇、大同镇，注入大同乡陈祠堂水库，设计流量2.85 m3/s。渠线走向北东，总长39.017 km。

1 区域地质条件

1.1 地形地貌

区内以构造剥蚀地貌为主，次为侵蚀堆积地貌单元。构造剥蚀地貌主要分布于工程区内丘陵及山区，主要表现为馒头山、桌状山、不规则条形山脊等与侵蚀洼地相间分布的地貌形态。

河流两岸不对称发育有 Ⅰ～Ⅱ 级阶地，其中河漫滩和 Ⅰ 级阶地尤为发育。Ⅰ 级阶地沿河两岸呈长条状分布，宽度数十米至数千米不等，阶面高出河水面5～10 m，阶面平坦，微向河流倾斜。Ⅱ 级阶地高出河水面10～20 m，宽度数十米至上百米。

1.2 地层岩性

工程区地层主要有第四系全新统人工填土层、坡、崩积层、冲、洪积层，基岩层为侏罗系和白垩系地层(表1)。

1.3 区域地质构造

工程区位于成都平原西南部，处于新华夏系第三沉积带——成都凹陷盆地西南边缘。西北受龙门山构造带控制，东南紧临龙泉山构造(图1)。

图1 区域地质构造纲要

1.4 水文地质

该区为侏罗系及白垩系红层分布区，岩层富水性及透水性差，地下水贫乏，区内水文地质条件简单，按含水层性质和埋藏条件可分为松散层中孔隙潜水和基岩裂隙水。区内地表水与地下水化学类型：地表水化学类型为HCO3.-Ca.K+Na型水，地下水化学类型为HCO3.SO4.-Ca.K+Na型水，对各种水泥拌制的混凝土无任何腐蚀性。

1.5 区域构造稳定性

工程区断裂的活动性和地震活动性主要受龙门山断裂带和龙泉山断裂带地震活动控制。历史上，工程区域曾遭受多次6级以上大地震(表2)。

工程区所遭受的最大历史地震为2013年4月20日发生的芦山“4·20”7.0级大地震。该地地震震中位于芦山县龙门山乡(北纬30.3°，东经103°)，震源深度13 km，震中最大影响烈度达Ⅸ，地震造成房屋倾倒、山体崩塌、河流堵塞、山河移位。震中龙门山乡距本项目渠首枢纽直线距离仅约20 km，工程区在该次地震中为重灾区。

据中国地震局发布的《四川芦山“4·20”7.0级地震烈度图》、GB 18306-2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单，工程区配水枢纽地震烈度为Ⅷ度。按DL/T5335-2006《水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程》判定该区为区域稳定性较差地区。

2 灌主堰工程地质条件评价

2.1 基本地质条件

表1 区域地层岩性特征

表2 工程区遭受的近期地震统计

2.2 岩土体工程地质特性

块碎石土，厚约2.5～5.6m，块石粒径一般10～30cm，最大1m以上，次棱状，成分以灰白色砂岩，紫红色泥岩为主，多为强、弱风化状，块石含量约60 %～80 %。部分粉质黏土充填，稍湿，可塑～硬塑。块碎石之间有架空结构，这种结构不利于地基持力层的完整性，建议清除该层，或进行地基处理。

场址区基岩为侏罗系中统遂宁组(J2sn)。岩层以棕红色泥岩为主，偶夹钙质粉、细砂岩，底部为中厚层状长石石英砂岩。强风化带厚度3～6m，弱风化带5～8m。岩石强度低，属较软岩。泥岩开挖后易遇水崩解、失水开裂，易风化。在用泥岩作为地基持力层时，基坑开挖至建基面后，应及时施工或者采用混凝土封闭，避免其快速风化。

2.3 配水枢纽拦水坝及闸房工程地质分段评价

按拦水坝及闸房轴线从左岸向右岸，工程地质条件分段如下：

2.3.1 第一段

桩号0+00～0+030，左岸段，长度30m。左岸为Ⅰ级阶地，地面高程678～676m，岸坡为原状河堤，地形坡度38°～66°，表层为块碎石夹黏土厚度5～5.6m，结构松散，局部有架空结构。其下为侏罗系中统遂宁组(J2sn)砂质泥岩，强风化带下限铅直深度3～6m。弱风化带下限铅直深渡2～4m。砂质泥岩渗透系数K=1.1×10-5cm/s，属弱透水层。综上所述，进水闸设计建基高程672.5 m，冲砂闸设计建基高程670.1 m，溢流坝设计建基高程670.9 m,左岸进水闸及冲砂闸，溢流坝坝肩置于弱风化砂质泥岩上，强度能够满足地基要求，可作闸基及坝基持力层，其开挖深度7.5 m左右。上部为冲洪积块碎石，强风化砂质泥岩结构松散。该段地下水深4 m，对开挖边坡稳定不利，建议采取相应工程处理措施。建基面以下属弱透水层。

2.3.2 第二段

桩号0+030～0+070 m，为河床段，长度40 m。地面高程674.89～675.26 m，水深0.3～0.5 m。表层为粉土，厚1 m。其下为块碎石夹黏土，厚约2.5 m，结构松散，局部有架空结构。下伏侏罗系中统遂宁组(J2sn)砂质泥岩，强风化带下限铅直深度3～6m。弱风化带下限铅直深渡2～4m。砂质泥岩渗透系数K=1.1×10-5cm/s，属弱透水层。综上所述，该段溢流坝设计建基高程670.9 m，溢流坝基础持力层置于弱风化砂质泥岩，强度能够满足地基要求，可作坝基持力岩层。开挖深度4.5 m左右。上部为块碎石夹黏土及强风化砂质泥岩，地下水深2～3 m，对开挖边坡稳定不利。建基面以下为弱风化砂质泥岩，弱透水层，属相对隔水层，因此不存在渗漏问题，其允许渗流比降建议值为1.20～1.30。

2.3.3 第三段

桩号0+070～0+080，为右岸坝肩段，长度10 m。地面高程676.6～677.9 m，岸坡为粉土及块碎石夹黏土，厚约3.4 m，结构松散，局部有架空现象。下伏侏罗系中统遂宁组(J2sn)砂质泥岩，强风化带下限铅直深度3～6m。弱风化带下限铅直深渡2～4m。砂质泥岩渗透系数K=1.1×10-5cm/s，属弱透水层。综上所述，溢流坝右坝肩设计建基高程670.9 m，右岸坝肩段坝基置于弱风化砂质泥岩，强度能够满足地基要求，可作坝基持力岩层，其开挖深度5.5 m左右。上部为粉土及块碎石，结构松散，下部为弱风化砂质泥岩，地下水深2～4 m，对开挖边坡稳定不利，建议采取相应工程处理措施。建基面以下为弱透水层。

2.4 主要工程地质问题及评价

(1)闸、坝基持力层。闸基及坝肩段建基面以上为块碎石及粉土，厚度不大，建基面以下持力层为弱风化砂质泥岩，强度满足要求。主要基坑开挖中存在基坑的涌水问题，建议采取相应的工程措施。

(2)闸、坝基抗滑稳定性评价。闸、坝基为弱风化砂质泥岩，其闸、坝基的抗滑稳定取决于混凝土基础与地基砂质泥岩接触面的抗剪强度，建议对基础弱风化砂质泥岩进行稳定性验算，根据验算结果采取相应工程处理措施。

(3)闸、坝基渗漏。弱风化砂质泥岩属弱透水层，允许渗流坡降建议值为1.2～1.3。

(4)绕坝渗漏。溢流坝两肩均为黏土夹砂卵石层，属强透水层，存在库水绕坝肩向下游渗漏的条件，建议在两坝肩库岸作防渗工程。

(5)地基振动液化问题。根据钻探资料，未发现厚度较大砂层分布，坝基直接置于弱风化基岩上，因此不存在地震液化问题。

(6)开挖边坡稳定性及基坑涌水问题。建基面以上为块碎石夹黏土，厚2.5～5.6 m，结构松散，透水性强，位于河水位以下，存在基坑涌水问题，建议采取支护衬砌及排水措施。

(7)下游抗冲刷问题。配水枢纽下游消能地段河床为块碎石夹黏土，表层结构松散，抗冲刷力差，建议将下游消能地段基础置于弱风化基岩上。

3 结论

(1)工程区位于成都平原西南部，处于新华夏系第三沉积带——成都凹陷盆地西南边缘。西北受龙门山构造带控制，东南紧临龙泉山构造。

(2)工程区断裂的活动性和地震活动性主要受龙门山断裂带和龙泉山断裂带地震活动控制。配水枢纽地震烈度为Ⅷ度，区域稳定性较差地区。

(3)配水枢纽拦水坝工程地质条件可分为三段。第一段(0+00～0+030)，左岸段，长度30 m。左岸为Ⅰ级阶地，岸坡为原状河堤，地形坡度38°～66°，基础置于弱风化砂质泥岩上，建基面以下属弱透水层。第二段(0+030～0+070)，为河床段，长度40 m，水深0.3～0.5 m，建基面以下为弱风化砂质泥岩，弱透水层。第三段(0+070～0+080)，为右岸坝肩段，长度10 m，坝基置于弱风化砂质泥岩，属弱透水层，强度能够满足地基要求。

(4)主要基坑开挖中存在基坑的涌水问题，建议采取相应的工程措施。溢流坝两肩均为黏土夹砂卵石层，属强透水层，存在库水绕坝肩向下游渗漏的条件，建议在两坝肩库岸作防渗工程。

[1] 四川省地质局. 区域地质调查报告(邛崃幅)[R]. 1976.

[2] GB 18306-2001 中国地震动参数区划图 (国家标准第1号修改单)[S].

[3] GB 50021-2001(2009) 岩土工程勘察规范[S].

[4] GB 50487-2008 水利水电工程地质勘察规范[S].

[5] DL/T5335-2006 水电水利工程区域构造稳定性勘察技术规程[S].

TV233

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[定稿日期]2016-08-30

[作者信息]廖军兆(1982～)， 男， 硕士研究生，助理工程师，从事工程地质勘察。