呂興民

(機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安710043)

淺談國(guó)外BOT水電工程勘察特點(diǎn)
——以柬埔寨達(dá)岱河水電站工程為例

呂興民

(機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安710043)

通過(guò)分析柬埔寨達(dá)岱水電站勘察過(guò)程中遇到的區(qū)域構(gòu)造特征及地震，巖石和水樣試驗(yàn)分析及工程區(qū)地應(yīng)力測(cè)試等工程地質(zhì)問(wèn)題及解決方法，總結(jié)在國(guó)外從事水電勘察特點(diǎn)，認(rèn)為當(dāng)工程出現(xiàn)勘察周期壓縮，工作量加大時(shí)，需要借助同行和國(guó)內(nèi)其它單位的力量，取樣試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意其時(shí)效性。

柬埔寨;水電勘察;工程地質(zhì)問(wèn)題

隨著中國(guó)綜合國(guó)力的強(qiáng)盛，國(guó)內(nèi)勘察企業(yè)在國(guó)外的勘察項(xiàng)目越來(lái)越多，在進(jìn)行勘察工作時(shí)會(huì)遇到一些新問(wèn)題，而這些問(wèn)題順利地解決不僅體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)地質(zhì)工作者的工作能力和水平，也為國(guó)家的形象在國(guó)際同行中贏得了聲譽(yù)。以國(guó)外水電工程—柬埔寨達(dá)岱水電站勘察為例，淺談在國(guó)外水電工程勘察中的體會(huì)和認(rèn)識(shí)。

柬埔寨達(dá)岱水電站位于柬埔寨國(guó)公省達(dá)岱河干流和STUNG KEP支流匯合口以上約1.3 km處，分別在干、支流上筑壩，擬建大壩為混凝土面板堆石壩，主、支流大壩壩高分別為110 m和77 m，水庫(kù)庫(kù)容為4.04億 m3，屬大(2)型水利工程。其地理坐標(biāo)為東經(jīng) 103°16′，北緯 11°38′。距首都金邊350 km，距國(guó)公省50 km。

該工程為中國(guó)重型機(jī)械總公司的國(guó)外BOT項(xiàng)目，2007年初踏勘選點(diǎn)，并完成項(xiàng)建階段勘測(cè)工作，2009年10月開始，至2010年6月完成初設(shè)階段勘察工作，同年夏天開始施工。由于該工程勘察時(shí)間緊，任務(wù)重，且在后期存在邊勘察，邊設(shè)計(jì)，邊施工現(xiàn)象，所以在前期資料較少的情況下，勘察任務(wù)對(duì)地勘人員形成巨大挑戰(zhàn)。

1 區(qū)域構(gòu)造特征及地震評(píng)價(jià)

1.1 區(qū)域構(gòu)造特征及評(píng)價(jià)

由于該項(xiàng)目為第一個(gè)承擔(dān)東南亞水利工程，可以利用和收集的資料較少，并且柬埔寨國(guó)內(nèi)不太穩(wěn)定，給外業(yè)工作帶來(lái)了很大的麻煩。為了搞清水庫(kù)周圍不小于150 km范圍內(nèi)區(qū)域構(gòu)造情況和地震活動(dòng)性，查閱了近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外在柬埔寨從事科研和建設(shè)單位的資料，為完成水庫(kù)區(qū)域穩(wěn)定評(píng)價(jià)做了充分的準(zhǔn)備。柬埔寨地跨東印支板塊(Ⅰ3)、毛淡棉－金邊移動(dòng)板塊(Ⅱ2)兩個(gè)二級(jí)大地構(gòu)造單元。境內(nèi)分界以北西向洞里薩湖斷裂帶為界，三、四級(jí)構(gòu)造單元?jiǎng)澐忠姳?和圖1。庫(kù)壩區(qū)主要為北西向的豆蔻山斷裂帶和洞里薩斷裂帶。

1)豆蔻山斷裂，也稱基里翁－韋倫(編號(hào)③)、波貝－朱篤斷裂帶(編號(hào)④)，由這兩條平行斷裂組成，是北端拜林地塊、中部菩薩中生代拗陷(基底為華力西褶皺帶)和南段芹宜(越南)第四紀(jì)盆地的邊界，燕山期后褶皺抬升，形成現(xiàn)今豆蔻山脈。

2)洞里薩湖斷裂帶(編號(hào)⑤)，是泰緬邊界賓河平移斷裂帶的南東延伸段.現(xiàn)今表現(xiàn)為一向西南傾斜的正斷層，控制洞里薩湖及湄公河新生代沉積中心，北東盤向北西推移使大片上新世－更新世玄武巖錯(cuò)位。

圖1 柬埔寨地區(qū)簡(jiǎn)要地質(zhì)圖

工程區(qū)在大地構(gòu)造上隸屬于東印支板塊、毛淡棉－金邊移動(dòng)板塊兩個(gè)二級(jí)大地構(gòu)造單元(場(chǎng)區(qū)位于后者范圍內(nèi))。兩個(gè)板塊以賓河—洞里薩斷裂為分界，該斷裂為左旋走滑斷裂，具有板塊轉(zhuǎn)換帶性質(zhì)。其斷裂強(qiáng)烈走滑時(shí)期可能為印支至燕山早期，后期活動(dòng)以抬升為主。

從中、新生代地層沉積特點(diǎn)與接觸關(guān)系來(lái)看，區(qū)內(nèi)自印支運(yùn)動(dòng)以來(lái)，以差異升降運(yùn)動(dòng)為主，陸內(nèi)變形不明顯。造成侏羅系、白堊系地層與下覆三疊系地層成平行不整合接觸，新生代地層之間也為整合或平行不整合接觸。但值得注意的是，在新生代，海陸交替碎屑沉積及火山巖—玄武熔巖在柬埔寨全境分布面積很廣，且?guī)r漿噴發(fā)活動(dòng)主要集中在上新世末與更新世初，即在喜山運(yùn)動(dòng)第三幕，說(shuō)明在此地質(zhì)歷史時(shí)期，該區(qū)域地殼活動(dòng)還是比較強(qiáng)烈的。

表1 柬埔寨大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾?jiǎn)表

1.2 地震穩(wěn)定性及評(píng)價(jià)

為了查明地震穩(wěn)定性，我院將該工程地震安全性評(píng)價(jià)工作委托給國(guó)家地震局下屬北京中震創(chuàng)業(yè)工程科技研究所。據(jù)地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告可知:達(dá)岱河水電站近場(chǎng)區(qū)范圍位于中生代坳陷區(qū)上，區(qū)內(nèi)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)具有整體性掀斜式抬升運(yùn)動(dòng)、不發(fā)育斷裂構(gòu)造，屬構(gòu)造穩(wěn)定地區(qū)以及在近場(chǎng)東部邊緣地帶基性巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈等基本特點(diǎn)。在近場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)，地層分布單一，自燕山運(yùn)動(dòng)晚期已基本上處于構(gòu)造穩(wěn)定狀態(tài)，不存在明顯的差異性斷陷或褶皺?，F(xiàn)場(chǎng)剖面觀察也顯示，除了局部地段可見輕微撓曲現(xiàn)象，未見反映強(qiáng)烈變形的構(gòu)造現(xiàn)象。從區(qū)內(nèi)的水系發(fā)育特征，亦可以認(rèn)為:區(qū)內(nèi)不發(fā)育具有新活動(dòng)性的斷裂構(gòu)造。

另?yè)?jù)我們查閱中國(guó)地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)，美國(guó)、歐洲等地震臺(tái)網(wǎng)(《世界地震目錄》(1900—1980)、《亞歐地區(qū)強(qiáng)震目錄》及美國(guó)USGS、Harvard等提供的全球地震目錄簡(jiǎn)目(1975—2007))，均未記錄到水電站200 km范圍內(nèi)有破壞性地震。因此認(rèn)為:區(qū)內(nèi)不存在M≥5.5級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造。

2 巖石和水樣試驗(yàn)情況及分析

由于國(guó)外項(xiàng)目距離國(guó)內(nèi)一般較遠(yuǎn)，并且水利工程一般位于交通不方便地區(qū)，對(duì)于巖土和水樣的取樣，保存和運(yùn)輸都存在諸多不便，當(dāng)運(yùn)到國(guó)內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)已經(jīng)超過(guò)規(guī)范要求的期限，致使試驗(yàn)成果存在不合理的情況。

2.1 巖石的物理力學(xué)性質(zhì)及評(píng)價(jià)

該項(xiàng)目工程區(qū)巖石可分兩大類型，一為長(zhǎng)石石英砂巖和玄武巖，為堅(jiān)硬巖石;一為泥巖(包括粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂質(zhì))，為軟巖。根據(jù)巖石試驗(yàn)成果，不同風(fēng)化帶及不同巖性的物理力學(xué)性質(zhì)匯總成果見表2。

試驗(yàn)表明不同風(fēng)化帶巖石試驗(yàn)指標(biāo)規(guī)律性差，特別是泥質(zhì)粉砂巖、泥巖弱風(fēng)化帶巖石試驗(yàn)指標(biāo)反而比微風(fēng)化試驗(yàn)指標(biāo)高。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是巖石的取樣及試驗(yàn)受樣品的濕度變化、應(yīng)力釋放和人為擾動(dòng)等因素影響，難以獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)值。所以試驗(yàn)指標(biāo)代表性較差，但泥質(zhì)粉砂巖、泥巖微風(fēng)化帶內(nèi)風(fēng)化程度相對(duì)均一，試驗(yàn)成果具有一定的代表性，但由于取樣與試驗(yàn)間隔時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定的影響，使得飽和單軸抗壓強(qiáng)度值稍偏低。

建議地質(zhì)工作者在以后遇到同類情況時(shí)，一定需要考慮到客觀情況，不能按國(guó)內(nèi)情況考慮問(wèn)題，做到實(shí)事求是的工作態(tài)度和客觀地、科學(xué)地分析試驗(yàn)資料。

2.2 環(huán)境水的化學(xué)分析及評(píng)價(jià)

環(huán)境水按賦存條件可分為地表水和地下水兩種類型，為了查明工程區(qū)環(huán)境水的化學(xué)特征，2007年6月在工程區(qū)取多組水樣送國(guó)內(nèi)進(jìn)行水化學(xué)分析，得出河水為HCO3－——K++Na+型水，水中的 HCO3－含量為 0.35 mol/L，對(duì)混凝土具中等腐蝕性，侵蝕性CO2含量為77 mg/L，對(duì)混凝土具強(qiáng)腐蝕性?？紤]到可能由于水樣存放超期，影響到水質(zhì)分析結(jié)果，分別于2010年1月、5月、8月三次取水樣送國(guó)內(nèi)分析，得出河水為HCO3－+SO42－——Ca2++Mg2+型水。根據(jù)國(guó)標(biāo)綜合分析評(píng)價(jià)，河水對(duì)混凝土的腐蝕性隨季節(jié)變化而變化，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性［1］。

2007年與2010年取水樣試驗(yàn)結(jié)果存在巨大差別，分析認(rèn)為可能與河水的季節(jié)性有關(guān):一為雨季，河水豐沛;一為旱季，河水干涸。但另一個(gè)突出的問(wèn)題為水中侵蝕性CO2含量很高，在鉆孔XZK58內(nèi)取水樣發(fā)現(xiàn)侵蝕性CO2含量高達(dá)171 mg/L，而即使一般鉆孔內(nèi)取水樣侵蝕性CO2含量也大于60 mg/L，按國(guó)標(biāo)其對(duì)混凝土具有強(qiáng)腐蝕性［1］。河水與地下水的侵蝕性CO2含量的變化規(guī)律至今尚未掌握，它對(duì)混凝土有較大的腐蝕性，建議業(yè)主應(yīng)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)期的跟蹤研究，設(shè)計(jì)上也應(yīng)考慮采取必要的防護(hù)措施。

表2 巖石(室內(nèi))物理力學(xué)試驗(yàn)成果匯總表

3 地應(yīng)力測(cè)試及分析評(píng)價(jià)

為了測(cè)試工程區(qū)地應(yīng)力情況，我們將其工作委托給長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院。依據(jù)他們對(duì)壩址區(qū)地應(yīng)力測(cè)試結(jié)果可知:工程區(qū)最大水平主應(yīng)力 σH=3.4～9.7 MPa，最小水平主應(yīng)力 σh=2.4 ～6.6 MPa，鉛直應(yīng)力 σZ=1.3 ～4.7 Mpa，總體上表現(xiàn)為σH＞σh＞σZ，最大水平主應(yīng)力方向的側(cè)壓力系數(shù) σH/σZ范圍為 1.4～3.1，水平應(yīng)力為最大主應(yīng)力。

另為了查明隧洞巖爆情況，分別在隧洞鉆孔XZK53和XZK57內(nèi)進(jìn)行了地應(yīng)力實(shí)測(cè)，其地應(yīng)力大小和孔深分布見圖2、3。由圖可知，在隧洞高程部位最大水平主應(yīng)力為9.8 MPa左右，最小水平主應(yīng)力為6.5 MPa左右，最大水平主應(yīng)力方位為NE75°E左右，即基本與河流平行。同時(shí)，在測(cè)試范圍內(nèi)，應(yīng)力測(cè)值總體上隨深度的增加而增大，對(duì)工程區(qū)長(zhǎng)石石英砂巖而言，巖體Rc/σmax一般大于10，巖體應(yīng)力量級(jí)為中等水平［2］，產(chǎn)生巖爆的可能不大;對(duì)泥巖而言，巖體 Rc/σmax一般為3左右，巖體應(yīng)力量級(jí)為高應(yīng)力水平［2］，在洞室的開挖過(guò)程中會(huì)發(fā)生大的塑性變形現(xiàn)象建議施工過(guò)程中要及時(shí)加強(qiáng)噴錨支護(hù)，以保證圍巖的穩(wěn)定。

圖2 XZK53鉆孔主應(yīng)力沿孔

圖3 XZK57鉆孔主應(yīng)力沿孔

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上幾點(diǎn)敘述，不難看出，像柬埔寨達(dá)岱水電站這樣的國(guó)外水電項(xiàng)目一般靠一個(gè)單位的力量是很難全部完成勘察工作的，尤其當(dāng)工程出現(xiàn)勘察周期壓縮，工作量加大時(shí)，就需要借助同行和國(guó)內(nèi)其它單位的力量。以后像BOT模式國(guó)外水電可能會(huì)更多，筆者以自身經(jīng)歷，總結(jié)一下以往工作，也為國(guó)內(nèi)同行以后在國(guó)外從事類似工程提供一點(diǎn)自己的經(jīng)驗(yàn)。

［1］水利水電地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50487－2008)［S］.中國(guó)計(jì)劃出版社.北京:2009.

［2］國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB50218—94)［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社.1995.

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1004－1184(2014)02－0140－04

2014－01－06

呂興民(1963－)，男，陜西旬邑人，工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘察工作。