宋俊波

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽(yáng) 550002)

櫻桃坪水庫(kù)壩基地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)分析

宋俊波

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽(yáng) 550002)

針對(duì)水路壩基地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)，結(jié)合櫻桃坪水庫(kù)實(shí)例，在簡(jiǎn)單介紹勘察流程與設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對(duì)櫻桃坪水庫(kù)進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)勘察，提出水庫(kù)切實(shí)存在的問(wèn)題和隱患，并通過(guò)勘察報(bào)告與試驗(yàn)成果，得出產(chǎn)生問(wèn)題的具體原因，明確了后期除險(xiǎn)加固工作的重點(diǎn)和對(duì)象，為坪水庫(kù)穩(wěn)定運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)，也為類(lèi)似工程提供參考和借鑒。

櫻桃坪水庫(kù)；水庫(kù)壩基；地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)；除險(xiǎn)加固

近年來(lái)，貴州加大了對(duì)水庫(kù)工程進(jìn)行的地質(zhì)勘察力度，為在實(shí)際工作中選出最佳的勘察手段，科學(xué)布置實(shí)際勘察任務(wù)量，明確壩體、壩基存在的各類(lèi)隱患及其產(chǎn)生原因，必須對(duì)勘察流程有著足夠的認(rèn)識(shí)和重視，并將其良好的落實(shí)到實(shí)際工作中，以確保地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)發(fā)揮出應(yīng)有的作用和效果，為后期除險(xiǎn)加固工作的順利進(jìn)行提供基礎(chǔ)保障?，F(xiàn)圍繞櫻桃坪水庫(kù)，對(duì)地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)工作進(jìn)行分析研究，具體內(nèi)容如下。

1 水庫(kù)壩基地質(zhì)勘察流程

水庫(kù)壩基地質(zhì)勘察是指對(duì)現(xiàn)有建成工程實(shí)施再次勘察，在得到相應(yīng)處理的地基上實(shí)施，不能完成開(kāi)挖等施工，主要勘察對(duì)象不僅只有壩基，還包括壩體等部位[1]。此外，除了基本的地質(zhì)勘察，還需對(duì)工程的加固效果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，所以其具有一定特殊性，需考慮的問(wèn)題更加廣泛，水庫(kù)壩基地質(zhì)勘察流程如圖1所示。

圖1 水庫(kù)壩基地質(zhì)勘察流程

1.1 資料收集

資料主要包括水庫(kù)大壩地質(zhì)報(bào)告、設(shè)計(jì)方案、施工方案、檢測(cè)報(bào)告以及驗(yàn)收?qǐng)?bào)告等，除此之外，還要對(duì)區(qū)域性資料進(jìn)行收集，要確保資料的完整性、可靠性與準(zhǔn)確性，這是后續(xù)設(shè)計(jì)工作的首要環(huán)節(jié)，如果資料不準(zhǔn)確，還會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果造成嚴(yán)重的影響，相關(guān)人員必須予以足夠的重視。

1.2 隱患排查

首先，整理匯總收集到的各類(lèi)資料，尤其是前期地質(zhì)勘察報(bào)告與施工記錄；其次，按要求落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，并對(duì)水庫(kù)的管理與施工人員進(jìn)行隨機(jī)走訪，掌握水庫(kù)大壩的實(shí)際情況，并對(duì)大壩依然存在的問(wèn)題和隱患進(jìn)行初步的了解；最后，根據(jù)走訪和調(diào)查結(jié)果，制定具體的應(yīng)對(duì)計(jì)劃，形成文件，以供后續(xù)設(shè)計(jì)工作隨時(shí)取用。

1.3 隱患形成原因初判

根據(jù)前兩個(gè)程序收集到的資料，確定出水庫(kù)大壩新階段存在隱患的具體位置，然后由專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)對(duì)隱患形成原因進(jìn)行分析和判斷，同時(shí)充分考慮大壩周?chē)匀画h(huán)境等因素帶來(lái)的實(shí)際影響，要求做到統(tǒng)籌分析，詳細(xì)到位。

1.4 編制勘察方案

根據(jù)前兩個(gè)程序收集到的資料，結(jié)合水庫(kù)大壩實(shí)際情況與隱患存在位置，妥善選取勘察方法，并在此基礎(chǔ)上科學(xué)布置作業(yè)，編制完善的勘察方案，最后進(jìn)行全面的落實(shí)和執(zhí)行。

1.5 地質(zhì)勘察

實(shí)際勘察過(guò)程中，會(huì)用到測(cè)繪、鉆探、物探等方法，所以必須嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行作業(yè)，并力爭(zhēng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成指定工作量[2]?？辈爝^(guò)程中，還應(yīng)對(duì)獲取的動(dòng)態(tài)資料實(shí)施及時(shí)的總結(jié)和整理，充分結(jié)合先前資料，綜合考慮水庫(kù)大壩潛在病險(xiǎn)，著重研究勘察中發(fā)現(xiàn)的新問(wèn)題，同時(shí)對(duì)規(guī)定的工作量實(shí)施相應(yīng)的調(diào)節(jié)或補(bǔ)充。在勘察作業(yè)的同時(shí)，還要堅(jiān)持走訪，進(jìn)而在第一時(shí)間知曉水庫(kù)實(shí)際情況，有效防止病害等問(wèn)題的發(fā)生。

1.6 勘察資料整理

勘察完成以后，應(yīng)對(duì)得到的地質(zhì)圖、鉆孔資料等進(jìn)行整理，在此基礎(chǔ)上充分結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)壩基巖土力學(xué)性質(zhì)以及分層情況進(jìn)行研究和統(tǒng)計(jì)。

1.7 隱患形成原因終判

根據(jù)勘察資料和試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)壩基填土質(zhì)量、防滲效果等施工質(zhì)量進(jìn)行判定，并明確水庫(kù)大壩的地質(zhì)條件，最后對(duì)工程建設(shè)所帶來(lái)的隱患進(jìn)行分析，找出產(chǎn)生隱患的具體原因，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作提供更為完備的資料，間接確保設(shè)計(jì)工作可行、有效[3]。

2 水庫(kù)壩基基本設(shè)計(jì)內(nèi)容

壩基設(shè)計(jì)必須始終遵循因地制宜、就地取材、節(jié)能環(huán)保等基本原則，根據(jù)具體的勘察報(bào)告，對(duì)水庫(kù)大壩基礎(chǔ)構(gòu)造、材料以及施工條件等進(jìn)行綜合考慮，從而進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括以下5個(gè)方面。

1)查清地質(zhì)構(gòu)造、土層分布及其基本性狀；查清土洞、溶洞等具體分布情況，并分析其對(duì)壩基穩(wěn)定性與防滲造成的影響。

2)查清壩基透水層等的基本信息，如埋深、厚度等，調(diào)查壩基沿線內(nèi)泉、井的具體分布，查清水體水質(zhì)及其對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成的影響。

3)查清堤線周?chē)藕拥鹊幕厩闆r，并對(duì)其為壩基帶來(lái)的實(shí)際影響進(jìn)行分析。

4)明確壩基土層力學(xué)性質(zhì)與滲透參數(shù)，對(duì)抗滑穩(wěn)定性、變形等進(jìn)行詳細(xì)逐一的評(píng)價(jià)，最后分析地質(zhì)條件，給出合理的預(yù)防和處理方案[4]。

5)材料勘察。

3 櫻桃坪水庫(kù)壩基地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)

3.1 工程概況

櫻桃坪水庫(kù)工程位于黔西縣甘棠鎮(zhèn)大營(yíng)村，地處長(zhǎng)江流域?yàn)踅滴己佑野兑患?jí)支流櫻桃河上，壩址距黔西縣城21km，距畢節(jié)市136km，距離貴陽(yáng)市138km。壩址以上集水面積57.2km2，多年平均流量0.81m3/s，多年平均徑流量2554萬(wàn)m3。

工程建設(shè)內(nèi)容包括水源樞紐工程和輸水工程。水源樞紐工程由混凝土面板堆石壩(主壩)、右岸無(wú)閘控制岸邊開(kāi)敞式溢洪道、右岸放空兼導(dǎo)流洞、右岸取水隧洞、黃沙漕沖溝副壩及排洪洞組成，輸水工程由壩后泵站(含出水管及高位水池)、南干管、北干管、1#-5#支管組成。

3.2 水庫(kù)壩基資料收集

該水庫(kù)前期地質(zhì)勘察資料完整，施工管理與運(yùn)行資料詳細(xì)，準(zhǔn)確記錄了壩基存在的問(wèn)題和隱患以及應(yīng)用的處理方法。

3.3 隱患排查與隱患形成原因初判

通過(guò)資料匯總走訪得知，本水庫(kù)存在以下問(wèn)題：

1)壩基后腳存在滲水問(wèn)題，雖已實(shí)施壓重處理，但該問(wèn)題仍未有效解決，經(jīng)判斷主要是壩基存在滲漏導(dǎo)致；

2)大壩施工過(guò)程中，在對(duì)齒槽進(jìn)行清理基工作時(shí)，抽水設(shè)備故障，齒槽積水難以排空，回填土受水浸泡時(shí)間較長(zhǎng)，已達(dá)到飽和狀態(tài)，影響填筑效果與施工質(zhì)量。

3)本水庫(kù)除險(xiǎn)加固是按照VII度地震實(shí)施設(shè)計(jì)的，壩基砂殼等有一定幾率出現(xiàn)地震液化現(xiàn)象。

3.4 勘察方案編制與開(kāi)展

根據(jù)本水庫(kù)切實(shí)存在的問(wèn)題，結(jié)合相關(guān)規(guī)范的要求，工程決定在壩基上分別沿縱、橫向均勻布設(shè)勘察剖面，縱向1條，橫向3條，并在砂殼等位置布置適量探坑，最后對(duì)壩址實(shí)施地質(zhì)測(cè)繪。

3.5 勘察資料整理與隱患形成原因終判

勘察工作完成后，對(duì)試驗(yàn)分析結(jié)果進(jìn)行綜合分析，本水庫(kù)壩基問(wèn)題與隱患的產(chǎn)生原因如下：

1)滲漏。壩體心墻填土的技術(shù)參數(shù)不能滿足防滲設(shè)計(jì)要求，擋水性能相對(duì)較差；齒墻下端存在透水性較強(qiáng)的粗砂層，容易形成滲水通道；壩基局部基巖風(fēng)化侵蝕嚴(yán)重，透水性隨風(fēng)化程度的增加而提高。

2)穩(wěn)定性。抽水設(shè)備故障使齒墻施工質(zhì)量較差，填土難發(fā)揮應(yīng)有作用，含砂量超標(biāo)明顯；齒墻下端存在透水性較強(qiáng)的粗砂層，易引發(fā)滲透變形等現(xiàn)象。

3)壩體變形。防浪墻建在粗砂層上，粗砂層透水性較強(qiáng)，容易出現(xiàn)滲漏或沉降，并伴有不同程度的裂縫；砂殼滑坡，其主要由于背水坡坡度較大，且缺乏橫向排水，雨水集聚沖刷造成，通過(guò)復(fù)坡處理，該砂殼和其余壩殼基本相同。

4)抗震。本水庫(kù)按照VII度地震進(jìn)行除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)，壩址地震動(dòng)的加速度最大可以達(dá)到0.10g，壩殼填筑不密實(shí)，且砂層較為疏松，容易出現(xiàn)地震液化現(xiàn)象。

5)副壩壩基開(kāi)挖右岸發(fā)現(xiàn)一消水洞，由于破損情況較為嚴(yán)重，本次設(shè)計(jì)建議拆除重建，洞身使用鋼筋混凝土方涵，長(zhǎng)23.4m，共分兩節(jié)，長(zhǎng)度分別為12.9m與10.5m，消力池選用U型槽，寬度逐漸加大，最小寬度0.8m，最大寬度3.0m，消力池總長(zhǎng)14.15m，深0.6m。海漫段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度約10m，使用厚度為30cm左右的干砌石進(jìn)行護(hù)砌，干砌石下方墊有20cm碎石，海漫末端設(shè)有防沖槽，深1.5m。

最后，依據(jù)本水庫(kù)大壩切實(shí)存在的各類(lèi)問(wèn)題與產(chǎn)生原因，設(shè)計(jì)部門(mén)提出一套科學(xué)合理的處理方案，同時(shí)還為具體施工提供了詳細(xì)的指標(biāo)參數(shù)，確保除險(xiǎn)加固工作順利完成。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在水庫(kù)壩基實(shí)際勘察工作中，應(yīng)該充分利用已有的各種資料，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的研究調(diào)查，明確勘察目的，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況采用合理的勘察方法，突出需要勘察的重點(diǎn)內(nèi)容，只有這樣才能查明工程存在的病害險(xiǎn)情，并分析險(xiǎn)情存在的主要原因，提供相應(yīng)的地質(zhì)參數(shù)，最后提出科學(xué)有效的處理建議。

[1]張永貴.已建水庫(kù)壩基地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2010(07):100-102.

[2]羅興建,呂鋒,陳海鵬.重慶市秀山縣隘口水庫(kù)工程壩基工程地質(zhì)條件研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2010(05):94-96.

[3]欒約生,王周萼,易杜,等.病險(xiǎn)水庫(kù)主要工程地質(zhì)問(wèn)題與勘察研究[J].人民長(zhǎng)江,2011(22):18-19,34.

[4]李靜.中小型病險(xiǎn)水庫(kù)地質(zhì)勘察分析[J].河南水利與南水北調(diào),2011(24):28-29.

1007-7596(2017)07-0080-03

2017-06-22

宋俊波(1984-)，男，貴州天柱人，工程師，從事水利水電工程項(xiàng)目管理工作。

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