解 縉

（中源勘測設(shè)計研究有限公司，陜西 西安 710000）

高達(dá)水庫位于廣西來賓市武宣縣東鄉(xiāng)鎮(zhèn)東北約12.0 km 的高達(dá)村。為了科學(xué)確定水庫大壩壩型，對水庫壩址處地質(zhì)條件進(jìn)行分析。

1 概況

武宣縣地勢東、西高，中部較低，境內(nèi)中部及西部為巖溶地貌，地質(zhì)復(fù)雜。規(guī)劃建設(shè)的高達(dá)水庫是以供水為主兼顧灌溉效益的綜合利用工程，由攔河壩、泄水建筑物、輸水系統(tǒng)等建筑物組成。水庫正常蓄水位276.0 m，總庫容1 090 萬m3[1]，工程等別為Ⅲ等，水庫工程規(guī)模為中型水庫。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件分析

2.1 地形地貌

壩址位于高達(dá)村下游約250 m 的河段上，壩軸線總體呈東西向，整個壩址長約623 m（按壩頂高程278.50 m 計）。壩址兩岸不對稱，左岸244.0 m 高程以下地形較陡，自然坡度約75°，以上至坡頂自然坡度約26°，往東地勢較為開闊平緩，漸變過渡成一略為凹陷的天然洼地；右岸地形自然坡度18°～20°，往西岸坡地勢逐漸抬升。河谷呈寬闊的不對稱“U”形[2]。左岸255.0 m 高程以下岸坡可見巖石出露，以上為洪坡積層和殘坡積土層覆蓋，右岸從河道往西分別為洪坡積層和坡殘積層所覆蓋。壩區(qū)兩岸植被覆蓋一般，以雜草為主，有少量灌木，為典型的侵蝕型山區(qū)河谷地貌。

2.2 地層巖性及巖土體風(fēng)化特征

2.2.1 地層巖性

壩區(qū)內(nèi)出露的地層有泥盆系下統(tǒng)的蓮花山組、那高嶺組和中統(tǒng)的郁江組以及第四系，地表多為第四系地層覆蓋，各地層的巖性詳見表1。

表1 壩址區(qū)地層簡表

各種巖石的主要礦物成份，據(jù)巖石薄片鑒定如下：粉晶白云巖礦物組份為白云石95%～97%、方解石1%～2%、炭質(zhì)2%～3%、石英小于1%，局部散布有少許的黃鐵礦。

2.2.2 巖土體風(fēng)化特征

壩址區(qū)出露基巖主要為D1n 粉砂質(zhì)砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等碎屑巖，為軟巖—較軟巖，位于覆蓋層之下地層為郁江組D2y1和D2y2灰?guī)r、白云巖，左岸岸坡地形較緩，分布沖洪積及殘坡積覆蓋層，右岸為殘坡積覆蓋層，物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為覆蓋層及巖體風(fēng)化。

為了解壩址區(qū)巖體風(fēng)化卸荷特征，主要采用鉆探、物探等勘察方法，沿壩軸線等共布置了14個鉆孔，結(jié)合可研4個鉆孔，勘探結(jié)果表明：低阻區(qū)含水量豐富，滲透性較大，一般達(dá)到中等至強透水性。壩肩基巖巖性為砂巖，凹陷梯度較大，推測可能有F1-5 斷層裂隙存在。

2.3 巖土體物理力學(xué)性質(zhì)

為了解洪坡積土及殘坡積土層的力學(xué)強度及均勻性，在部分鉆孔進(jìn)行了重型圓錐動力觸探試驗。為查明壩址區(qū)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，在壩址區(qū)取了巖土樣并進(jìn)行有關(guān)試驗，成果統(tǒng)計詳見表2。

表2 壩址區(qū)巖石物理力學(xué)試驗成果統(tǒng)計

2.4 水文地質(zhì)條件

壩區(qū)內(nèi)地下水類型主要有基巖裂隙水、孔隙水和少量巖溶裂隙水[3]。按含水層類型分4層，即第四系松散地層的孔隙含水層、巖溶水含水層、構(gòu)造破碎含水帶和基巖裂隙含水層。鉆孔注水試驗結(jié)果顯示，洪積層的漂石、卵石注水6 段，滲透系數(shù)平均值為4.89E-02 cm/s，為強透水性，詳見表3。

表3 洪積層現(xiàn)場注水試驗成果匯總

根據(jù)鉆孔注水試驗結(jié)果，結(jié)合勘探結(jié)果，綜合分析認(rèn)為，壩基的滲漏以第四系松散地層、巖溶裂隙、構(gòu)造破碎含水帶和基巖裂隙的滲漏為主?？傮w來看，壩址的水文地質(zhì)條件較差。

3 壩型選擇

3.1 塑性混凝土心墻土石壩方案

地形、地質(zhì)條件顯示，壩址有較厚覆蓋層，不能作為面板土石壩面板趾墻的持力層，故不采用面板土石壩；通過黏土心墻、瀝青混凝土心墻、塑性混凝土心墻進(jìn)行比選，壩體防滲采用塑性混凝土。

大壩軸線與河道走向基本垂直，走向為東偏南3°。樞紐沿壩軸線從左到右布置依次為：左岸回車場長20.0 m，塑性混凝土心墻土石壩段長565 m；溢流道布置于土石壩右側(cè)，長21 m；溢洪道右岸布置回車場，長14.0 m。供水放水塔結(jié)合導(dǎo)流隧洞布置，通過人行棧橋連接至庫岸。壩頂總長620 m。

3.1.1 大壩

土石壩段長565 m，為塑性混凝土心墻土石壩，壩頂高程278.5 m，防浪墻頂高程279.5 m，壩頂寬6.1 m，最大壩高65.5 m。上游坡為1 級邊坡，坡比1∶2.25，采用C20 混凝土預(yù)制六角塊護(hù)坡；下游坡為3級邊坡，坡比1∶2.0、1∶2.0、1∶2.25，馬道寬度2.0 m，采用草坡護(hù)坡。壩殼填料為料場開挖石渣混合料、壩基開挖土石料，塑性混凝土心墻厚度0.8 m。

3.1.2 溢洪道

溢洪道位于大壩右壩端，樁號為壩0+565—0+586，為岸邊正槽式溢洪道，開挖山體而成。平面上溢洪道中心線先與壩軸線垂直再轉(zhuǎn)向下游河床，轉(zhuǎn)角約32.740，轉(zhuǎn)彎半徑240 m。溢洪道由進(jìn)水渠、控制段、泄槽和海漫組成，中心線水平長度401.5 m（不含海漫）。進(jìn)水渠長40.5 m，為矩形斷面，底寬17.0～20.35 m，渠底高程269.7 m；控制段包括溢流堰及兩側(cè)邊墻，長度16.0 m，溢流前沿凈寬17.0 m；溢流堰為駝峰堰，堰頂高程271.0 m，堰高1.3 m，設(shè)3 孔閘，每孔凈寬5.0 m，中墩厚1.0 m，左、右側(cè)邊墩厚2.0 m，每孔設(shè)1 扇露頂式弧形鋼閘門（B×H＝5.0 m×5.5 m）作為工作閘門，閘門頂高程276.5 m，啟閉機（固定卷揚機）安裝在啟閉機排架上；閘后泄槽長292.80 m，底高程269.7～214.00 m，底寬17.0 m。泄槽末端設(shè)置消力池，消力池長50 m，深3.0 m，寬17～35 m，底板前半段厚3.4 m、后半段厚1.7 m，其后設(shè)置海漫，長86.8 m。

3.1.3 基礎(chǔ)處理

大壩左岸及右岸溢洪道右側(cè)的防滲采用塑性混凝土防滲墻與帷幕灌漿相結(jié)合的方式[4]，上部土質(zhì)覆蓋層采用C5 塑性混凝土防滲墻，厚0.8 m，墻體深度12～46.5 m不等；下部基巖采用防滲帷幕灌漿，孔距2.0 m，深度9.0～65 m 不等。右岸河槽至溢洪道段防滲采用帷幕灌漿。

3.2 混合壩方案

樞紐總體沿壩軸線（呈直線布置）從左到右布置，依次為：左岸回車場長20.0 m，塑性混凝土心墻土石壩段340 m；右岸非溢流重力壩段228 m，溢流重力壩段28 m；壩頂總長596 m。

左岸土石壩段為塑性混凝土心墻土石壩，壩頂高程280.5 m，壩頂寬6.0 m，最大壩高41.5 m，上游坡坡比1∶2.5，為C20 混凝土預(yù)制六角塊護(hù)坡；下游坡坡比1∶2.0、1∶2.25，為干砌石護(hù)坡。壩殼填料為料場開挖石料及大壩開挖棄碴，塑性混凝土心墻厚0.8 m，墻體深度20～66.5 m 不等，下部基巖采用防滲帷幕灌漿，孔距2 m，深度9.0～65 m不等。

右岸非溢流重力壩段長228 m，最大壩高72.5 m。非溢流重力壩斷面為梯形，壩頂寬6.0 m，上游面237.0 m高程以上為豎直面，以下為坡比1∶0.2斜面；下游面271.00 m 高程以上為豎直面，以下為坡比1∶0.8斜面?；自O(shè)C20混凝土墊層2.0 m。溢流重力壩段總長28 m，最大堰高59 m。重力壩段以墊層為壓漿板并沿其頂面鉆孔進(jìn)行帷幕灌漿，1 排孔，孔距2 m，按封閉式帷幕設(shè)計，帷幕深入相對不透水層5 m（透水率＜5 Lu），底面高程207 m，同時對基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿。

溢流堰為WES實用堰，堰頂高程271.0 m，布置3孔閘門，每孔凈寬5.0 m，中墩厚2.0 m，邊墩厚2.0 m，每孔設(shè)1 扇露頂式弧形鋼閘門（B×H＝5.0 m×5.5 m）作為工作閘門，閘門頂高程276.5 m，采用門機啟閉。堰上交通橋橋面高程280.5 m，寬4.5 m。堰面曲線為WES 型曲線，下游面斜坡坡比為1∶0.8。采用底流消能方式，消力池寬17～35 m、長60 m，末端設(shè)60 m海漫。

重力壩壩體為埋石混凝土，壩體采用C15 埋石混凝土澆筑，上游面防滲層厚0.5～0.7 m，混凝土標(biāo)號為C30，內(nèi)部混凝土標(biāo)號為C15，溢流面板采用硅粉C40 鋼筋混凝土。初定重力壩壩基固結(jié)灌漿孔距、排距均為3 m，灌漿深度5 m。在C15 混凝土墊層澆筑后鉆孔進(jìn)行帷幕灌漿，1 排孔，孔距2.0 m，按封閉式帷幕設(shè)計，帷幕底面高程252.3～160 m，以超過基巖相對抗水線（透水率＜5.0 Lu）以下5 m控制。

3.3 地形地質(zhì)條件對工程布置的影響

壩址左岸255.0 m高程以上地勢開闊平緩，為厚4～40 m 沖洪積層覆蓋，覆蓋層深厚，合適的壩型為土石壩；255 m高程以下至河床面為陡坡及30～40 m高的懸崖陡壁，主河床為砂卵石覆蓋層，右岸岸坡18°～20°，含礫土覆蓋層厚度不均勻，最大厚度10 m，可選用的壩型有重力壩、土石壩等。

由于地形條件，土石壩方案的泄洪問題突出，需布置溢洪道，同時布置輸水建筑物等?；旌蠅畏桨感购榧耙ㄖ锊贾孟鄬唵?，可直接結(jié)合大壩布置?；旌蠅畏桨嘎詢?yōu)。

右岸重力壩方案如下：樁號0+280—0+596 段，壩基應(yīng)坐落在完整基巖上，由于河床砂卵石覆蓋層深厚，兩岸上部巖石風(fēng)化破碎強烈，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，基礎(chǔ)開挖深度10～25 m，河床中心處開挖底高程213～207 m，河槽左岸陡崖風(fēng)化破碎巖石、右岸覆蓋層開挖方量約16萬m3，開挖量大且深度大。同時，存在原生（泥巖）軟弱夾層分布，層面為深層滑動控制性結(jié)構(gòu)面，與裂隙組合，對大壩深層抗滑穩(wěn)定不利。

右岸土石壩方案如下：心墻土石壩可直接坐落于土石層，但需要布置溢洪道、施工導(dǎo)流隧洞、引水建筑物。

根據(jù)地形地質(zhì)條件，混合壩方案重力壩段壩體在左岸陡崖處上下游需設(shè)置高度15～41.5 m 的擋土壩來銜接土石壩，上下游長度約100 m，且重力壩段與土石壩段有一段搭接長度。從大壩布置方案來看，全土石壩方案較優(yōu)。

綜上所述，從地形地質(zhì)條件及工程布置、建筑材料、工期、工程量及工程投資等方面看，全土石壩方案略優(yōu)或優(yōu)于混合壩方案；在征地移民、運行條件等方面，兩種壩型方案無明顯差異。因此，本工程推薦壩型為全土石壩方案。

3.4 防滲處理

對于土石壩的壩體及壩基上部第四系覆蓋層，建議采用混凝土防滲墻進(jìn)行防滲；對于基巖采取帷幕灌漿進(jìn)行防滲，基巖防滲底界和端點均嵌深至微風(fēng)化—新鮮巖體，并以巖體透水率≤5 Lu作為控制標(biāo)準(zhǔn)[5]，考慮滲透破壞影響，按0.5 倍壩高考慮，同時考慮對深部存在裂隙承壓水位置（ZK18）進(jìn)行防滲。對于F1、F1-1 和F1-2 斷裂及節(jié)理發(fā)育密集帶，應(yīng)根據(jù)其影響范圍及深度采取專門的防滲措施，同時結(jié)合壩基帷幕灌漿進(jìn)行防滲處理。

左壩肩為較雄厚的山體，設(shè)計正常蓄水位276.00 m 線下部分布厚層碎石土層、殘坡積土，深部為弱風(fēng)化巖。其中，碎石土及殘坡積土層為中等透水性，深部弱風(fēng)化巖為弱至微透水性，存在繞壩滲漏問題，須進(jìn)行截滲處理。

右壩肩為較雄厚山體[6]，樁號0+560—0+700 段設(shè)計正常蓄水位276.00 m 線下分布厚層殘坡積土、深厚強風(fēng)化巖，下部為弱風(fēng)化基巖；其中，強風(fēng)化巖及殘坡積土層厚度大，為中等透水性，深部弱風(fēng)化巖為弱至微透水性，地下水水位埋深與地形基本一致。樁號 0+700—0+980 段受 F1-3、F1-4 和 F1-5 斷裂及節(jié)理發(fā)育密集帶影響，隨著地形升高，地下水位埋深越大，地下水位標(biāo)高從BZK25 號鉆孔的272.29 m 至BZK27 號鉆孔的261.9 m，低于設(shè)計正常蓄水位276.00 m，存在繞壩滲漏，須進(jìn)行截滲處理。

4 結(jié)語

通過地質(zhì)調(diào)查及測繪，結(jié)合鉆孔勘探及相關(guān)試驗，對水庫壩址區(qū)地質(zhì)條件及水庫壩型選擇進(jìn)行了探討，經(jīng)綜合比較，推薦壩型為瀝青混凝土心墻土石壩。由于壩基中的碎石土及殘坡積土的厚度在縱向和橫向變化較大，壩基存在孔隙性滲漏、巖溶裂隙滲漏、構(gòu)造影響帶滲漏及節(jié)理裂隙滲漏四種方式，建議采用混凝土防滲墻進(jìn)行防滲，對于基巖采取帷幕灌漿防滲，對壩基中灰?guī)r及白云巖發(fā)育溶洞區(qū)域進(jìn)行充填灌漿處理，對存在較大的空洞區(qū)域回灌碎石灌漿處理，確保大壩建設(shè)方案科學(xué)。