張艷寧

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概況

源神廟水庫位于汾河一級支流惠濟(jì)河?xùn)|支中游，地處縣城東南朱坑鄉(xiāng)源神廟村附近。水庫樞紐由大壩、溢洪道、泄洪輸水洞及放水涵洞組成，控制流域面積55 km2，總庫容376萬m3，是一座具有灌溉、防洪、供水等綜合利用的小（一）型水庫。

大壩樞紐工程為碾壓均質(zhì)土壩，壩高28 m，設(shè)計壩頂高程980.721 m，壩底高程952.721 m，水庫設(shè)計正常蓄水位975.221 m，壩頂長250 m，寬4 m。上游壩坡 1∶3.0～1∶2.5，馬道高程 972.72 m，寬 3.5 m；下游壩坡1∶2.5～1∶2.0，馬道高程 966.72 m，寬 1 m。上下游馬道以上草皮護(hù)坡，以下干砌石護(hù)坡。

溢洪道位于大壩左端，為河岸正槽開敞式溢洪道，系開鑿山體而成，左邊墻及渠底巖面無襯砌、右邊墻間斷漿砌石襯砌。全長120 m，底寬9 m，進(jìn)口高程為976.221 m，縱坡 1/200，最大泄量123 m3/s，開挖邊坡坡度45°～60°，部分近于直立。溢洪道軸向由進(jìn)口段的S83°W轉(zhuǎn)向出口段的N48°W，中部通過兩個弧形段繞過壩肩，并連接進(jìn)出口段。出口段約有30 m為堆碴體，無消力池，其溢洪道工程未能正常運(yùn)用。

泄洪輸水洞位于溢洪道右側(cè)23 m處，由進(jìn)水塔和涵洞組成。進(jìn)水塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高28.48 m，前段為圓弧形進(jìn)口，進(jìn)口斷面尺寸為1.8 m×1.8 m，設(shè)1.8 m×2 m平面鋼閘門，工作平臺與閘室由4根直徑50 cm的鋼筋混凝土柱連接為框架結(jié)構(gòu)，啟閉機(jī)平臺高程980.721 m，工作橋長32.965 m、寬1.5 m。涵洞長80 m，斷面為城門洞形，洞徑2 m×2.5 m，進(jìn)口底高程956.619 m，出口底高程956.364 m，縱坡1/50，最大控制泄量20 m3/s。

放水涵洞位于大壩樁號泄洪洞右側(cè)114 m處，進(jìn)水口采用臥管型式，進(jìn)口底高程952.721 m，出口底高程 951.996 m，長 145 m，斷面 1 m×1.5 m，縱坡 1/200，臥管18節(jié)，每節(jié)高差0.55 m，最大泄量2.4 m3/s。

2 溢洪道工程地質(zhì)

2.1 工程地質(zhì)條件

溢洪道地基大部分為基巖，后面上半部分為松散層?；鶐r部分由三疊系下統(tǒng)和尚溝組第三巖組長石砂巖和第二巖組泥巖組成，巖體中未見泥化夾層。松散層部分為溢洪道開挖的石碴堆積和第四系上更新統(tǒng)卵石混合土及低液限黏土層。其中樁號0+000～0+130.7段溢洪道地基為三疊系下統(tǒng)和尚溝組長石砂巖，巖性較堅硬，其中樁號0+101.8以后地基有堆碴；樁號0+130.7～0+134段溢洪道經(jīng)過堆碴，樁號0+134～0+178段設(shè)計開挖底線位于和尚溝組泥巖上，巖性軟弱，易風(fēng)化，其中1+140以后地表有覆蓋層。樁號0+178～0+200段地基為第四系上更新統(tǒng)低液限黏土和卵石混合土。

溢洪道地段巖層平緩，巖層產(chǎn)狀N50°E/NW∠5°，傾向右側(cè)偏下游。巖體中發(fā)育兩組節(jié)理，第1組為N35°～50°E/NW∠81°；第 2 組為 N30°～40°W/NE∠84°。以第2組為主，岸邊巖體節(jié)理多呈張開狀，表層開裂5～10 mm，巖體內(nèi)無充填或泥鈣質(zhì)充填。溢洪道與第1組節(jié)理近于平行或呈小角度斜交，第2組節(jié)理與溢洪道斜交。

溢洪道沿線巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，裂隙發(fā)育，巖體強(qiáng)風(fēng)化層厚度3.0～5.0 m，溢洪道整體位于地下水位之上。

2.2 工程地質(zhì)評價

溢洪道巖基段地層巖性較單一，地質(zhì)構(gòu)造簡單，地基巖石較堅硬，溢洪道整體處于地下水位之上，不受地下水影響。巖體中無軟弱夾層分布，溢洪道底部強(qiáng)風(fēng)化層大部分已挖除，地基穩(wěn)定，邊坡巖體無泥化夾層，不存在影響邊坡整體穩(wěn)定的不利結(jié)構(gòu)面。左邊坡高陡，部分地段近于直立，受兩組陡傾節(jié)理切割，裂隙發(fā)育，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，完整性差，邊坡發(fā)生了小規(guī)模的崩塌，現(xiàn)溢洪道底部分布著由左側(cè)邊坡崩塌的塊石，其大小約0.5～1.0 m。

溢洪道經(jīng)過石碴段，石碴最大厚度達(dá)4～5 m，其結(jié)構(gòu)松散、混雜，不能做溢洪道地基，需全部清除。溢洪道土基段處于壩下游左岸，覆蓋層為第四系上更新統(tǒng)低液限黏土，厚1～2 m，其下為卵石混合土，厚度大于5 m。建議低液限黏土承載力100 kPa，卵石混合土承載力 400 kPa，覆蓋層開挖邊坡坡度 1∶0.75～1∶1.00；低液限黏土層可能存在濕陷問題，還需注意不同巖性接觸部位的地基不均勻變形問題。

現(xiàn)狀溢洪道左邊墻及槽底均未襯砌，右邊墻為不連續(xù)漿砌石襯砌，厚0.3～0.6 m，漿砌石強(qiáng)度較低，表面風(fēng)化脫落或水泥砂漿剝落。溢洪道進(jìn)口段右側(cè)緊臨大壩，溢洪道滲水可能對壩體與右壩肩接觸部位造成不利影響，建議進(jìn)行混凝土襯砌防護(hù)。陡坡段和出口段未完建，在高速水流沖擊下，可能遭受破壞。溢洪道不能正常運(yùn)行。建議對左邊坡進(jìn)行削坡處理，削坡坡度1∶0.3～1∶0.5，坡面采取襯砌或其他防護(hù)措施。對于泥巖段，施工開挖中需采取預(yù)留保護(hù)層或其他防護(hù)措施，施工期及運(yùn)行期應(yīng)做好防水措施，避免泥巖泥化。

3 泄洪洞工程地質(zhì)

3.1 工程地質(zhì)條件

泄洪洞位于大壩0+033 m處，1988年泄洪輸水洞進(jìn)水塔改造后，給水庫蓄水創(chuàng)造了條件。1988年冬至1989年春，先后兩次蓄水至高程970.121 m（相應(yīng)壩高17.4 m），比改造前的最高蓄水位968.821 m（相應(yīng)壩高16.1 m）提高了1.3 m，在這一水位下運(yùn)行約兩個半月，導(dǎo)致進(jìn)水塔工作橋排架部位出現(xiàn)裂縫。造成排架及框架裂縫的原因主要是：工作橋下沉對框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利外力；冰凍剪切力作用；排架與框架連接為一個整體，受混凝土溫度變形影響。經(jīng)研究，將排架第5排橫梁處切開。

進(jìn)水塔基礎(chǔ)筑在基巖上，排架筑在壩體土上，進(jìn)水塔與排架連接。進(jìn)水塔地基為比較堅硬的長石砂巖，長石砂巖作為進(jìn)水塔地基，承載力較高，產(chǎn)生沉陷和滑移的可能性不大。而壩體沉陷變形可引起排架的變形裂縫，進(jìn)而引起進(jìn)水塔的傾斜變形，故壩體沉陷變形是進(jìn)水塔傾斜的主要原因。

3.2 工程地質(zhì)評價

泄洪輸水洞主要存在以下幾方面的問題：

第一，輸水洞進(jìn)口為混凝土，洞身及出口為漿砌石，洞身頂拱為磚砌，洞身襯砌質(zhì)量差，多處出現(xiàn)裂縫，滲水嚴(yán)重。從許多小型水庫的壩下涵洞看，漿砌石或磚砌筑結(jié)構(gòu)的壩下涵洞，由于其力學(xué)強(qiáng)度低和防滲性能差，存在不同程度的裂縫、滲漏和接觸流失問題，涵洞滲漏不僅是涵洞本身的缺陷，同時也是水庫大壩的隱患，嚴(yán)重影響到大壩的安全。在設(shè)計正常蓄水位條件下，涵洞滲漏進(jìn)一步發(fā)展，可能導(dǎo)致壩體土發(fā)生接觸流失。建議對涵洞進(jìn)行防滲處理，對涵洞上方壩體進(jìn)行灌漿或其他加固處理。

第二，泄洪洞出口緊臨大壩下游坡腳，洞出口無消能設(shè)施，高速水流沖淘，可能對壩坡穩(wěn)定造成不利影響，并且出口處有塌方形成的石渣堆積。

第三，進(jìn)水塔框架立柱為4根直徑50 cm的鋼筋混凝土圓柱，框架多處裂縫，同時交通橋不均勻沉陷，蓄水位提高后，4根立柱出現(xiàn)傾斜和裂縫。第三層橫梁最大向西位移達(dá)1 cm，縫寬4 mm，啟閉閘門時有搖晃現(xiàn)象。冬季水庫結(jié)冰，進(jìn)水塔有傾斜現(xiàn)象，多年來，在結(jié)冰期進(jìn)水塔周圍每天都要人工破冰。交通橋的5個支撐排架發(fā)生了不均勻沉降，3號排架最大沉降量達(dá)7.6 cm。經(jīng)復(fù)核計算，泄洪輸水洞進(jìn)水塔抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。

第四，閘門止水老化、失效，四周漏水嚴(yán)重。

第五，進(jìn)水塔改造時未設(shè)檢修門和檢修平臺，一旦工作門損壞，將無法及時進(jìn)行處理。

泄洪輸水洞進(jìn)水塔風(fēng)化巖體承載力400～500 kPa；建議對洞身進(jìn)行加固和防滲處理，出口增設(shè)檢修門和消能設(shè)施，并對進(jìn)水塔、工作橋等進(jìn)行加固處理。

4 結(jié)語

溢洪道地基大部分為巖基，少部分為土基，巖基段地基穩(wěn)定性較好，但其邊坡巖體完整性較差，建議對左邊坡進(jìn)行削坡處理并適當(dāng)防護(hù)。溢洪道經(jīng)過的石碴段，石碴需全部清除。土基段低液限黏土層可能存在濕陷問題，需注意不同巖性接觸部位的不均勻變形問題。

泄洪輸水洞洞身為磚砌筑，出口為漿砌石，洞身襯砌質(zhì)量差，多處出現(xiàn)裂縫，滲水嚴(yán)重。壩下涵洞嚴(yán)重滲漏可導(dǎo)致壩體土發(fā)生接觸流失。建議對涵洞進(jìn)行防滲處理，對涵洞上方壩體進(jìn)行灌漿或其他加固處理。