老口航运枢纽一期泄水闸坝工程地质及其坝基处理

玉华柱

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况

广西郁江老口航运枢纽是郁江综合利用规划十个梯级中自上而下的第七个梯级，是一座以航运、防洪为主，结合发电兼顾改善南宁市水环境等效益的水资源综合利用工程，是右江实现III级航道目标的重要工程，也是实施郁江流域防洪规划的关键性工程。枢纽坝址位于左江和右江汇合口下游4.7 km 的郁江上游河段上，上游距右江金鸡滩水电站坝址121 km、距左江山秀水电站坝址84 km，下游距西津水电站坝址204 km。

老口航运枢纽为低水头闸坝型拦河工程，水库正常蓄水位75.50 m，校核洪水位85.49 m，总库容为25.87 亿m3，工程等别为I 等，属大（1）型工程，枢纽主要建筑物由拦河坝、船闸、电站厂房、副坝、鱼道等组成。坝轴线长度为1565 m，最大坝高48 m，溢流闸坝共设13 孔、每孔净宽22 m 的溢流闸孔。拦河坝、泄水闸坝均按1级建筑物设计，其设计洪水标准为500 年一遇，校核洪水标准为2000 年一遇，泄水闸坝消能防冲按100年一遇洪水标准设计。

老口航运枢纽主体工程于2012 年5 月开工，2016 年10 月基本建成、并实现水库蓄水发电及船闸通航。工程建成运行至今，各建筑物运行安全良好，未出现工程安全问题。

2 枢纽泄水闸坝布置特点

枢纽主体建筑物布置沿坝轴线从左岸到右岸依次有：左岸接头土坝、门库坝、左岸船闸、左岸重力坝、左9孔泄水闸坝、纵向导墙、右4孔泄水闸坝、电站厂房、鱼道、右岸重力坝、右岸接头土坝等，其中泄水闸坝段布置在主河床中部，位于坝轴线桩号B0+603.15 m～B0+940.38 m，由泄水闸坝及消力池、海漫等消能防冲建筑物组成，左侧由15 m长混凝土重力坝与船闸上闸首相连接，右侧与电站厂房坝段紧接。

泄水闸坝轴线方向为S44°E，总长度为337.23 m，坝顶高程92.0 m，坝顶宽度38.8 m，共设13孔、每孔净宽22 m的溢流闸孔，泄水闸坝横缝设在闸孔中心线上。溢流堰为宽顶堰型，堰顶高程61.5 m，堰体56.5 m高程设置城门洞型灌浆廊道。为了满足施工导流需要，泄水闸坝分二期施工建设：一期施工右4孔泄水闸坝，二期施工左9孔泄水闸坝。一、二期泄水闸坝采用纵向导墙进行分隔，导墙上、下游与纵向混凝土施工围堰相接。

枢纽一期泄水闸坝段位于主河床右侧、即坝轴线桩号B0+819.76 m～B0+940.38 m 段，总长度为120.62 m，其下游底流式消力池长52.5 m，沿坝轴线方向设三道纵缝，分缝桩号分别为坝下0+037.55、0+047.55、0+062.55，顺水流向横缝间距12 m。

3 坝址泄水闸坝段工程地质条件

在泄水闸坝地基各类岩体中，泥岩类岩体强度均较低，大部分岩体天然单轴抗压强度不超过10 MPa，甚至低于5 MPa，属软～极软岩类岩体，具有一定的胀缩性，若开挖暴露后遇水易软化，失水易干裂；而泥质粉砂岩、灰岩等岩体较坚硬，力学强度较高。闸坝基础置于弱风化基岩之上，坝基岩体质量分类总体为CⅣ类，基坑开挖工程量不是很大，允许承载力为0.60～0.80 MPa，其它主要物理力学指标建议值见表1，基本可满足设计要求。

表1 泄水闸坝地基岩层主要物理力学指标建议值表

4 一期泄水闸坝建基面开挖揭露地质情况

根据水工布置方案，一期工程泄水闸坝4 个坝块建基面高程为39.5～54.0 m，其基坑开挖揭露地质情况见图1。

图1 一期泄水闸坝轴线地质剖面示意图

5 一期泄水闸坝主要工程地质评价及其坝基处理

5.1 闸坝地基承载力及处理措施

5.2 坝基渗漏评价及处理措施

泄水闸坝地基岩性主要以泥岩类岩石为主，属第三系半成岩，虽然局部地段节理裂隙较发育，但多呈闭合状，富水性差，具有天然良好的隔水性能，岩体允许渗透坡降值较低，为4.0～6.0，故设计上尽量不在坝基内做排水措施。

根据勘探资料，坝基岩体的透水性随着深度的增加而减弱，弱风化岩体多属弱～微透水性，其透水率一般小于8 Lu，在闸坝段地基岩体透水率5 Lu下限界线起伏较大，埋深从5～38 m 不等。为了减少坝基扬压力，避免坝基岩体出现渗漏破坏，设计上对泄水闸坝基础采用水泥帷幕灌浆进行防渗处理，即在闸底板56.5 m高程的灌浆廊道内进行钻孔灌浆，灌浆孔单排布置，孔距2 m，灌浆深度按伸入到透水率q≤5 Lu 的相对不透水层以下5 m 控制，并与左侧重力坝及右侧主机间的帷幕灌浆连为整体。经灌浆后布置检查孔检测灌浆效果，各检测孔段透水率皆小于5 Lu，灌浆效果达到设计防渗要求。通过对基岩进行帷幕灌浆，可大大地减少来自闸坝上游的渗流量，降低闸坝底部的渗透压力。

5.3 坝基抗滑稳定评价及处理措施

（1）浅层抗滑稳定。一般来说，对坝基浅层抗滑稳定有影响的因素主要是节理裂隙发育程度以及开挖后泥岩快速风化形成的微裂隙。从前期勘察阶段现场直剪试验的各混凝土与岩体接触面破坏情况来看，岩体节理裂隙欠发育，或裂隙微小、闭合的泥岩，试验基本上沿混凝土与岩体接触面破坏；而节理裂隙等结构面较发育的泥岩，则主要沿裂隙面破坏。因此，在对建基面节理裂隙局部槽挖、快速喷混凝土对建基面保护及采取固结灌浆等处理后，提高了地基岩体完整程度，在一定程度对浅层抗滑稳定也起到了有利作用。

表2 泄水闸坝地基岩体及结构面抗剪指标建议值表

设计上根据地质专业提供基岩、结构面抗剪强度等参数值，结合水工模型试验，进行坝基深层稳定计算，得出一期泄水闸坝抗滑稳定安全系数均满足规范要求，而且得出抗浮稳定安全系数也满足规范要求，这说明泄水闸坝基础整体是稳定、安全的。

6 结语

老口航运枢纽泄水闸坝地基岩性为第三系泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、钙质砂岩、灰岩等。由于第三系岩层形成时间相对较短，大多成岩作用差、呈半成岩状，抗风化能力差，特别是泥岩类岩石较软，且泡水膨胀、失水易开裂，具有一定的胀缩性，力学强度较低，局部含较多炭质或发育煤层（线）等软弱夹层，岩石硬相间，场地工程地质条件较复杂。

施工开挖掲露一期泄水闸坝各坝块地质情况与前期勘察成果基本一致，基础置于弱风化含钙（含砾）泥岩、泥质粉砂岩以及（含砾）砂岩之上，坝基岩体质量分类大多为CⅣ类。针对闸坝基础局部存在的一些地质缺陷，设计、施工时采取了有效的工程措施，对基础地基进行了固结灌浆和帷幕灌浆处理，对地基局部弱软岩层采取槽挖、深挖及回填混凝土等措施，基础处理手段安全可靠，可有效地消除闸坝地基可能存在的地质隐患，使其地基承载力、变形模量等力学强度能满足设计要求，保证了泄水闸坝基础的稳定安全，目前枢纽工程运行状况良好。