浙南某水庫壩址區(qū)工程地質(zhì)條件評價與壩型比選

殷國鋒

（浙江省水利水電勘測設(shè)計院，杭州 310002）

1 工程概況

浙南某擬建水庫位于溫州市永嘉縣，推薦壩址位于大源溪南岸村下游約2.5 km 處，大源溪與巖坦溪匯合口上游約2.2 m。壩址以上集水面積約311.9 km2，水庫正常蓄水位170 m，對應(yīng)庫容2.9×108m3，最大壩高127 m。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

工程區(qū)位于浙東南中低山區(qū)，北部為括蒼山脈，東部為北雁蕩山脈，南部瀕臨甌江，地勢自西北向東南遞降，西北部山巒重疊，險峰聳立，最高峰大坪山海拔1 115 m，呈中低山峽谷地貌。

2.2 地層巖性

區(qū)域地層以侏羅系上統(tǒng)（J3）火山碎屑巖為主，及其間侵入的燕山期的巖漿巖，上覆有第四系近代堆積物。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)隸屬華南古板塊，大地構(gòu)造單元屬于華南褶皺系（Ⅰ2）浙東南褶皺帶（Ⅱ3）溫州-臨海拗陷（Ⅲ8）東北部的黃巖-象山斷拗（Ⅳ11）。根據(jù)GB 18306—2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)設(shè)防水準50 年超越概率10%的基巖地震動水平峰值加速度＜0.05g（相應(yīng)基本地震烈度＜Ⅵ），地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。

3 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

3.1 地形地貌

推薦壩址位于南岸村下游約2.5 km 的峽谷中，大源溪由西南向北流經(jīng)壩址，壩址下游河道急轉(zhuǎn)后向東南由溪口鄉(xiāng)附近注入楠溪江。河谷呈“U”字形，河床寬度約130 m，左側(cè)河漫灘發(fā)育，河床緊靠右岸，谷底地形總體平坦，谷底高程73～76 m，地形左緩右陡。壩址右岸有一條小沖溝發(fā)育，右岸下游有一低矮埡口發(fā)育，埡口底高程約110 m。

3.2 地層巖性

壩址區(qū)基巖為侏羅系上統(tǒng)西山頭組（J3x）含角礫熔結(jié)凝灰?guī)r，覆蓋層為第四系全新統(tǒng)殘坡積含碎石粉質(zhì)黏土層（Q4el+dl）和沖洪積砂礫卵石層（Q4al+pl）。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

庫壩區(qū)以塊狀巖體為主，巖面成流面產(chǎn)狀以NNW 向為主，褶皺構(gòu)造不明顯，地表出露和鉆孔揭露斷層共6 條，斷層特征詳見表1。發(fā)育節(jié)理以陡傾角為主。

表1 壩址區(qū)主要斷層特征

3.4 風化卸荷

基巖致密堅硬、抗風化性能強。巖石的風化程度受地質(zhì)構(gòu)造和地下水活動影響較明顯。壩址區(qū)巖體風化特征：左岸強風化帶厚1.0～7.0 m，弱風化帶厚3.0～15.0 m；河床弱風化帶厚5.0～9.0 m，斷層F1通過地段風化加深；右岸強風化帶厚1.0～2.0 m，弱風化帶厚6.0～35.0 m，右岸壩頂弱風化帶較厚。壩址處河谷兩岸巖體完整性較好，根據(jù)鉆孔揭露，鮮有卸荷夾泥現(xiàn)象，整體松弛卸荷作用不強烈。

3.5 水文地質(zhì)條件

壩址區(qū)地下水類型主要有覆蓋層孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。受大氣降水補給，向河床排泄?？紫端饕x存于砂礫卵石層中，水位埋藏淺，屬中等～強透水性?；鶐r裂隙水賦存于巖石裂隙、破碎帶及風化層中。

4 壩址區(qū)工程地質(zhì)評價

初擬比較壩型為混凝土拱壩和混凝土面板堆石壩?；炷凉皦蔚膲雾敻叱?80 m，最大壩高133 m；混凝土面板堆石壩的壩頂高程182 m，最大壩高127 m。

4.1 總體地質(zhì)條件評價

壩址左岸山體雄厚，右岸由于下游低矮埡口分布稍顯單薄?；鶐r總體為含角礫凝灰?guī)r，新鮮巖石致密堅硬，兩岸覆蓋不厚。根據(jù)GB 50487—2008《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》分類標準，壩基弱風化巖體為AⅢ類巖體，微風化～新鮮巖體為AⅡ類巖體，兩岸自然邊坡整體穩(wěn)定。

區(qū)域性斷層F1從河床及右岸埡口通過，兩岸壩基未見區(qū)域性斷層通過，其余小斷層規(guī)模小，兩岸發(fā)育節(jié)理以中陡傾角節(jié)理為主，未見緩傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)育，壩肩未發(fā)現(xiàn)控制拱壩壩基抗滑穩(wěn)定的大的貫通性不利結(jié)構(gòu)面組合，壩基抗滑穩(wěn)定性好。

綜上所述，壩址工程地質(zhì)條件總體尚好，具有修建拱壩和面板堆石壩的工程地質(zhì)條件。

4.2 拱壩建基面的選擇及工程處理

壩址兩岸弱風化帶厚度不大，河床段弱風化帶厚度稍大，建議兩岸壩體嵌入微風化～新鮮巖體內(nèi)，河床段壩基可利用弱風化中下部巖體。

壩基遇斷層及節(jié)理密集帶應(yīng)深挖回填混凝土并加強灌漿處理。為提高壩基整體性，壩基須進行固結(jié)灌漿處理。河床左側(cè)分布的區(qū)域性斷層F1，近順河向分布，斷層組成物質(zhì)為軟弱的構(gòu)造巖，對壩基的穩(wěn)定和變形有較大影響，應(yīng)加深開挖回填混凝土并加強灌漿處理。

4.3 面板堆石壩建基面的選擇及工程處理

兩岸挖除覆蓋層及強風化巖體，可將趾板置于弱風化上部巖體上。建議河床段趾板挖除覆蓋層后置于弱風化上部巖體上。趾板地基遇斷層及節(jié)理密集帶應(yīng)深挖回填混凝土并加強灌漿處理。為提高地趾板基整體性，須進行固結(jié)灌漿處理。河床分布的區(qū)域性斷層F1，近順河向分布，斷層組成物質(zhì)為軟弱的構(gòu)造巖，對趾板的穩(wěn)定和變形有較大影響，應(yīng)加深開挖回填混凝土并加強灌漿處理。

4.4 防滲處理邊界的確定

根據(jù)鉆孔水文地質(zhì)試驗成果，河床及兩岸壩肩均存在透水帶，兩岸地下水位低于水庫正常蓄水位，存在壩基及繞壩滲漏問題，需進行防滲處理。建議壩基進行帷幕灌漿處理，防滲帷幕應(yīng)深入相對隔水層（滲透率q＜1 Lu）以下5～10 m，并向兩岸適當延伸。

4.5 邊坡穩(wěn)定性評價

壩址兩岸覆蓋不厚，基巖部分出露，巖體風化不深，巖體完整性較好，自然邊坡總體穩(wěn)定。拱槽或趾板開挖后，局部地帶邊坡較高地段，建議分級開挖并設(shè)置馬道，并采用適當?shù)倪吰录庸檀胧?/p>

5 壩型比選

根據(jù)壩址區(qū)基本工程地質(zhì)條件和存在的主要工程地質(zhì)問題，對拱壩和堆石壩兩個壩型進行比選見表2。

表2 壩型適應(yīng)性比選

從地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及風化卸荷等基本地形地質(zhì)條件對壩型的適宜性看，堆石壩優(yōu)于拱壩；從主要工程地質(zhì)問題處理難易方面和評價對比看，堆石壩也優(yōu)于拱壩；而從其他建筑物及天然建筑材料來看，拱壩和堆石壩各有優(yōu)缺點。綜上所述，從工程地質(zhì)條件比較，堆石壩優(yōu)于拱壩。

6 結(jié)語

本文從地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、風化卸荷和水文地質(zhì)條件等多方面論述了浙南某擬建水庫壩址區(qū)工程地質(zhì)條件，對壩址區(qū)主要工程地質(zhì)問題進行了分析評價。從基本地形地質(zhì)條件、主要工程地質(zhì)問題處理和天然建筑材料等方面，對堆石壩和拱壩兩種壩型進行了比選，得出了堆石壩優(yōu)于拱壩的比選結(jié)論，為本工程壩型比選提供了地質(zhì)依據(jù)，對類似工程壩型比選具有一定借鑒作用。