浅谈岩溶问题导致的坝轴线移动

史海燕 佘小光 杨瑞刚

【摘要】大藤峡水利枢纽工程坝址区基岩为泥盆系下统的一套潮汐相碎屑沉积岩和中统郁江阶泥质灰岩、灰岩等，岩溶发育，已成为制约该段工程的主要地质问题之一。在新选下坝址勘察初期，工作人员根据地质测绘和先期钻孔勘探资料，并结合水工建筑物结构布置，综合分析认为泄水闸部分基础、厂房和船闸基础均位于岩溶强烈发育区，且厂房基础开挖较深，基础处理和防渗处理难度大，坝轴线选址不合适。通过综合勘探工作，现场工作人员提出了坝轴线上移120m的建议。该建议得到了上级部门的认可，降低后期施工难度，创造了巨大的经济效益和社会效益。

【关键词】岩溶地质；溶洞；岩溶发育；坝线移动

1.前言

大藤峡水利枢纽工程是一座以防洪、发电、水资源配置为主，结合航运，兼顾灌溉的综合利用工程。水库正常蓄水位61.00 m，相应库容22.85亿m3。防洪起调水位47.60 m，装机容量1600 MW。黔江主坝坝型为混凝土重力坝。坝轴线呈折线型。水工建筑物由右岸廠房、泄水闸、左岸厂房和船闸组成。泄水闸基础开挖至9 m高程，左岸厂房基础开挖至-17.51 m高程，船闸基础开挖至0 m高程。

坝址区基岩为泥盆系下统的一套潮汐相碎屑沉积岩和中统郁江阶泥质灰岩、灰岩等。软弱夹层、断层、褶曲、节理发育，构造形迹复杂。尤其是新选下坝址坝轴线地勘工作量相对少，坝基左岸又有灰岩出露，使坝基工程地质条件更为复杂。

新选下坝址坝轴线左岸坝基灰岩的岩溶发育程度，是新选下坝址坝轴线能否成立的关键，是地质工作的重点，也是工作的难点[2]。为了确保地勘资料工作做到完整、准确、及时，为设计提供准确可靠地质依据，外业工作期间在时间紧、任务重、工作条件十分艰苦的条件下，地质人员克服种种困难，在工作现场及时收集、整理、分析地质资料。通过现场工作，发现设计选定的坝轴线坝基灰岩岩溶十分发育，坝基基础处理及防渗处理都存在较大困难，如果选用该坝线不但会增加工程处理的难度，而且必将增加工程投资。为此，在充分掌握地质资料的基础上，在计划勘探工作量尚未完成的情况下，及时向上级主管领导反映情况。上级主管领导按地质建议上移了坝轴线。

2.野外地质资料的收集

2.1 工作布置、勘察手段及计划工作量

本阶段地质勘察的目的为：调查坝址区主要水工建筑物场地的工程地质条件，并对有关的主要工程地质问题作出初步评价。为选定坝址、坝线、基本坝型和枢纽布置方案进行地质论证，提供工程地质资料。

主要勘察手段和工作方法包括：地质测绘、钻探、物探（孔内数字成像、孔内声波测试、地震波测试）、取样试验。

2.2 外业工作重点与要点控制及难点攻关

本次野外工作的重点是调查新选下坝址坝基的工程地质条件，为合理选择坝轴线提供地质资料。尤其是新选下坝址坝基左岸可溶岩岩溶的发育程度是坝基的主要工程地质问题，是关系到坝线能否成立的关键所在。因此，坝基岩溶地质调查是本次工作的重点，同时受勘察手段及工期的限制，该项工作的难度很大。

3.坝址区基本地质条件及坝轴线比选

3.1 基本地质条件

坝址区位于低山丘陵区，坝址左岸为一级阶地，高程一般41 m-43 m。右岸为低山丘陵，高程一般80 m-110 m。河床偏向右岸，枯水期水面宽约400 m，左岸出露宽约20 m的岩滩。见图1。

坝址岩层为那高岭组第11层至第13层和郁江阶第1层至第3层，岩层总体产状倾向下游偏左岸，倾角一般20°～22°。那高岭组岩性为砂岩、泥岩，郁江阶岩性为灰岩。据江边岩滩测绘，坝址区灰岩地层分布于江左岸。

河床砂砾石层厚度较薄，一般小于1 m。左岸一级阶地覆盖层厚度一般17 m～21 m。两岸山坡残积层为含壤土碎石，厚度一般2 m～8 m。

3.2 原坝轴线岩溶发育情况

勘探工作开展后，在江左岸坝轴线之上共完成9个钻孔，其中6个钻孔发现有灰岩出露，溶蚀发育，岩体透水量大。其溶蚀发育情况详见表1。

根据岩溶地区坝基进行类比按线溶率及裂隙被溶蚀扩大情况，左岸坝基多为中等溶蚀地基，少数强烈溶蚀地基、极强烈溶蚀地基 。

为此，结合现场实际情况制定了切实可行的工作计划，对工作中的难点进行攻关。具体工作布置如下：

（1）加大野外地质测绘的工作力度。野外地质测绘工作是地质工作的基础，地质测绘的工作质量直接关系到原始地质资料的的完整性与准确性。为此重点调查灰岩在坝址区的分布范围、地表灰岩岩溶发育程度、各岩溶洞穴的规模及延伸情况、各岩溶洞穴内充填物的性状、分析各岩溶管道之间相互连通情况等。

（2）加强钻探地质值班。钻探资料是反映地面以下地质条件的直接地质资料，是对地质测绘工作的必要补充和完善。地质值班员对钻进过程中发现的新情况新问题详细记录并及时分析研究，尤其是在灰岩地层钻进过程中遇到掉钻、进尺加快等特殊情况时，能够检查指导机组现场操作人员采取切实有效的钻探工艺和选用合适的钻探参数，以满足钻孔任务书的相关技术要求。最终保证钻探资料的准确可靠、真实完整。

（3） 及时整理分析物探、试验资料。本次地勘外业工作十分重视物探、试验工作。物探、试验成果资料为定性定量评价坝基工程地质条件提供了依据。坝基每个钻孔终孔后，均进行孔内数字成像和孔内声波测试工作，对钻孔岩芯进行了取样试验。为了调查坝基左岸灰岩岩溶发育程度，在坝基左岸沿坝轴线采取地震波测试。原位测试及试验成果资料完成后及时整理分析物探、试验资料。从而能够全面客观地反映坝基的工程地质条件。

3.3 坝轴线比选

在新选下坝址坝轴线地质勘察过程中，通过对收集到的各种地质资料及时整理与分析，认为：原设计坝轴线长1405.82 m，灰岩段长度为620.23 m。灰岩地层岩溶发育，属于强烈溶蚀地基，且泄水闸的部分基础、左岸厂房、船闸均位于岩溶强烈溶蚀区，泄左岸厂房基础开挖至-17.51 m高程，基坑开挖深，防渗和抽排水均比较困难，若选用此坝轴线，坝基基础处理及防渗处理都将变得复杂，工作难度大，必将增加工程投资。若将坝轴线向上游移动约120 m结合泄水闸和厂房基础开挖则可避开强烈溶蚀地基，而船闸基础虽依然位于强烈溶蚀区，但是开挖相对较浅，且强烈溶蚀区的基坑面积变小，从而可减少基础处理及防渗处理工程量，降低工程投资。原坝轴线及上移后的坝轴线位置详见图1。

新坝线位于原坝线上游120 m处，地层主要为潮汐相沉积的泥盆系下统那高岭组，地层相变大，软、硬岩互层较多，岩性以细砂岩、含泥细砂岩、泥质粉砂岩及泥岩为主，岩层倾向下游偏左岸。移后坝线主要出露泥盆系那高岭组第11～13层，岩层倾角较陡，地层分布连续、完整，且河谷相对开阔，有利于建筑物布置。综合考虑坝址的地形、地质条件，认为推荐此坝址是合适的。

4.结论

通过野外岩溶地质调查，及时对收集到的各种地质资料进行整理与分析，发现了影响坝轴线成立重大工程地质问题。上移坝轴线是通过努力工作提出的建设性地质建议，为科学合理进行坝轴线的选择提供了充分的地质依据。为本单位及工程项目创造了巨大的经济效益和潜在的社会效益，取得了良好的效果。

参考文献：

[1] 程裕淇主编.中国区域地质概论[M]. 北京：地质出版社，1994.

[2] 水利电力部水利水电规划设计院主编. 水利水电工程地质手册[M].北京：水利电力出版社，1985.

[3] 中华人民共和国水利部.GB50487-2008 水利水电工程地质勘察规范[S] .北京：中国计划出版社，2009.

[4]沈春勇主编. 水利水电工程岩溶勘察与处理[M]. 北京：中国水利水电出版社，2015.

[5] 王汉荣. 广西基础地质若干问题[J].南方国土资源报，2004，（03）：20-22.

[6]李世富.广西桂平市白沙坑韧性剪切带特征.南方国土资源.2004，（10）：25-26.

[7]袁道先.岩溶地区的地质环境和水文生态问题.南方国土资源.2003（1）：22-25.

[8]韩行瑞.岩溶水文地质学[M].1版. 北京：科技出版社，2015.

作者简介：史海燕（1985-），男，吉林长春人，学士，工程师，研究方向为工程地质。