肖國(guó)鋒
(喀什宏途工程監(jiān)理有限公司,新疆 喀什 844000)
選擇壩址時(shí),首先評(píng)價(jià)各壩址的建壩條件,其中壩址的地質(zhì)條件是決定性的因素,直接影響壩址的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 因此,在壩址選擇階段[1],通過(guò)全面地質(zhì)勘察分析、比選,合理選定壩址、壩型,確保工程高效優(yōu)質(zhì)的施工建設(shè)[2-3]。 本文以新疆某水庫(kù)為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)地質(zhì)條件的分析,對(duì)壩址和壩型的選擇提出意見(jiàn)和建議。
1.1.1 上庫(kù)段
從庫(kù)尾至G13沖溝附近,長(zhǎng)2.8km。 該庫(kù)段分YT河段和XMLK河段。
(1)YT河段河谷呈“V”字型,河道相對(duì)狹窄,現(xiàn)代河床寬10~30m,兩岸基巖大部分裸露,岸坡陡峻,兩岸坡度55°~75°,局部近直立,河流下切,作用強(qiáng)烈,下切深度200~300m。
(2)XMLK河段為YT河的支流,河流整體走向近東西向,河谷呈“V”字型,現(xiàn)代河床寬30~60m,兩岸基巖大部分裸露,多發(fā)育沖溝,沖溝走向與河流正交。
1.1.2 下庫(kù)段
(1)從G13沖溝至庫(kù)首,長(zhǎng)2.0km,該段河谷走向由北西向(315°)轉(zhuǎn)近東西向,呈“V”字型,兩岸基巖局部裸露。 左岸較陡,自然坡度55°~70°,局部近直立;右岸較緩,坡度25°~30°。 河流下切深度150~200m。
(2)兩岸斷續(xù)發(fā)育3級(jí)基座階地,I~Ⅲ級(jí)階地為殘留階地,且被采金擾動(dòng)破壞。 該河段為斜向河谷,交角大多小于30°。 河谷兩岸沖溝發(fā)育,較大規(guī)模的沖溝有8條,其中左岸5條,右岸3條。
庫(kù)區(qū)內(nèi)出露有薊縣系、泥盆系和第四系地層,現(xiàn)分述如下。
(1)薊縣系(Jx)。分布在YT河與XMLK河(以下簡(jiǎn)稱(chēng)兩河)匯合口以南1.5km的庫(kù)尾。 巖性以灰綠色、灰紫色千枚巖、變質(zhì)砂巖和凝灰角礫巖為主,巖層產(chǎn)狀80°~90°SE∠70°~80°。
(2)泥盆系(D)。 僅出露泥盆系上統(tǒng)(D)地層,分布在除庫(kù)尾以外的庫(kù)段,是構(gòu)成庫(kù)壩區(qū)的主要地層,巖性為變質(zhì)混合巖、變質(zhì)砂巖變質(zhì)混合巖,灰白色、灰綠色,變晶結(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,產(chǎn)狀不明顯;變質(zhì)砂巖,紫紅色,變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu),層理構(gòu)造,產(chǎn)狀:70°~80°SE∠70°~80°。
(3)第四系。庫(kù)區(qū)出露第四系上更新統(tǒng)~全新統(tǒng)風(fēng)積、沖積及崩坡積等各種成因的地層,分布較為廣泛。
庫(kù)內(nèi)巖層呈單一向南傾斜的單斜構(gòu)造,走向近東西,與區(qū)域構(gòu)造線(xiàn)方向一致,傾向南東或南西,傾角60°~80°。 庫(kù)區(qū)內(nèi)地層以泥盆系上統(tǒng)變質(zhì)混合巖、變質(zhì)砂巖為主,屬中硬巖,地層內(nèi)節(jié)理、裂隙及斷層發(fā)育。根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪結(jié)果,水庫(kù)區(qū)主要發(fā)育近東西向斷層,規(guī)模較大的斷層有:f和F斷層,均為非活動(dòng)性斷層,規(guī)模等級(jí)Ⅱ級(jí)。
本次勘察在確定的上壩址選擇了上、 下兩條壩線(xiàn)。 下壩線(xiàn)位于出山口上游直線(xiàn)距離6km處,上壩線(xiàn)位于下壩線(xiàn)上游0.3km處,均屬中山峽谷縱向河谷地形。 受壩址地形條件限制,壩線(xiàn)布置調(diào)整余地較小。本次對(duì)兩壩線(xiàn)進(jìn)行比較評(píng)價(jià)如下:
(1)上壩線(xiàn)處兩岸不對(duì)稱(chēng),左岸基巖裸露,岸坡陡立,岸坡坡度70°~80°,坡高大于300m,屬超高陡峻邊坡,右岸發(fā)育有Ⅰ~Ⅲ級(jí)階地,岸坡較緩,基巖零星出露,覆蓋層厚度較大,兩岸均不利于樞紐布置。 下壩線(xiàn)兩岸不對(duì)稱(chēng),兩岸基巖大部分裸露,左岸岸坡較順直,利于樞紐布置,右岸較緩,覆蓋層厚度較小,有利于樞紐布置。從樞紐布置上比較,下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。
(2)上壩線(xiàn)壩基巖體左岸為變質(zhì)砂巖,右岸為變質(zhì)混合巖。 下壩線(xiàn)兩岸均為變質(zhì)混合巖。 上、下壩線(xiàn)壩基巖體均屬中硬巖,但變質(zhì)砂巖強(qiáng)度相對(duì)較低。兩壩線(xiàn)處風(fēng)化層厚及防滲處理深度大致相同。 從壩基巖體條件上比較,下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。
(3)上壩線(xiàn)左壩肩規(guī)模較大,斷裂f23近東西向從左岸穿壩肩通過(guò),受f23影響左岸巖體破碎,完整性差,邊坡和防滲處理工程量大;右岸相對(duì)隔水層埋深較大,防滲處理深度和長(zhǎng)度均較大。下壩線(xiàn)處無(wú)規(guī)模較大的斷裂通過(guò)。從邊坡和防滲處理工程量上比較,下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。
(4)上壩線(xiàn)左岸壩肩上方局部存在傾倒體,傾倒體方量2萬(wàn)m3,左岸超高陡峻邊坡處理及壩肩上方傾倒體處理因難;右岸覆蓋層厚度大,清廢量較大,下壩線(xiàn)基巖大部分裸露,兩岸發(fā)育有不同程度的卸荷體,需進(jìn)行相應(yīng)的工程處理。 從施工難易程度上比較,下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。
(5)上、下兩壩線(xiàn)長(zhǎng)度相近,下壩線(xiàn)基巖棵露,地形方面有利于其他水工建筑物的布置。 上壩線(xiàn)右岸坡較緩,其他水工建筑物的布置長(zhǎng)度較長(zhǎng)。從水工建筑物長(zhǎng)短上比較,下壩線(xiàn)優(yōu)于上壩線(xiàn)。
通過(guò)比較,下壩線(xiàn)的工程地質(zhì)條件優(yōu)于上壩線(xiàn),建議選擇下壩線(xiàn)作為大壩壩線(xiàn)。
本階段選擇混凝土面板壩、心墻壩兩種壩型,現(xiàn)從地震條件、抗震性能、地形條件樞紐布置(4)、壩基條件、防滲條件、邊坡開(kāi)挖處理、天然建筑材料等方面比較如表1。
表1 壩型條件對(duì)比
通過(guò)表1可知,
(1)址區(qū)相同地震基本烈度下,心墻壩抗震性能與面板壩相近。
(2)兩岸地形不對(duì)稱(chēng),不利于面板壩(趾板線(xiàn)選線(xiàn))布置,心墻壩影響較小。 兩岸高陡邊坡崩塌、掉塊對(duì)面板壩壩體安全影響較大,對(duì)心墻壩壩體安全影響相對(duì)較小。 從地形及壩體安全相比,心墻壩優(yōu)于面板壩。
(3)基巖性均為泥盆系變質(zhì)混合巖,兩壩型壩基工程地質(zhì)條件相近。
(4)面板壩沿趾板開(kāi)挖寬度、深度較大,從壩基開(kāi)挖工程量相比,心墻壩較優(yōu)。
(5)面板壩趾板防滲線(xiàn)長(zhǎng),從防滲處理面積相比,心墻壩較優(yōu)。
(6)面板壩趾板線(xiàn)長(zhǎng),從開(kāi)挖邊坡工程量、防護(hù)、錨固及自然邊坡防護(hù)、 錨固處理面積相比,心墻壩較優(yōu)。
(7)面板壩中的混凝土面板、防滲帷幕灌漿、固結(jié)灌漿等需使用高抗硫酸水泥,從水泥使用方量和防腐工程量上相比,心墻壩較優(yōu)[5]。
(8)心墻壩和面板壩選用的填筑料、混凝土骨料料場(chǎng)相同,儲(chǔ)量、質(zhì)量滿(mǎn)足技術(shù)要求,運(yùn)距相同。 面板壩對(duì)填筑料的單一性要求高,填筑碾壓質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)較高:心墻壩填筑料可分區(qū)設(shè)計(jì)使用,壩料使用種類(lèi)相對(duì)較多(開(kāi)挖回填料),填筑碾壓質(zhì)量易于控制,從填筑碾壓質(zhì)量控制和壩料使用要求上相比,心墻壩較優(yōu)。
通過(guò)對(duì)瀝青混凝土心墻壩和混凝土面板壩的壩型和地質(zhì)條件比較,面板壩趾板基礎(chǔ)開(kāi)挖及邊坡處理工程量巨大,心墻壩優(yōu)勢(shì)明顯;從工程量、樞紐布置、壩型適應(yīng)性和施工難易程度等方面綜合評(píng)價(jià)比較,心墻壩較優(yōu),本工程選擇心墻壩作為大壩壩型。