【摘 要】跳礅河水庫(kù)是昭通區(qū)一座具有防洪、灌溉、集鎮(zhèn)供水、水產(chǎn)繁殖等綜合開(kāi)發(fā)利用功能的骨干中型水庫(kù)。跳礅河水庫(kù)的南干渠是炎山鎮(zhèn)、田壩鄉(xiāng)建設(shè)較早的水渠，近年來(lái)南干渠大部分老渠道因年久失修損毀而造成的河道阻塞，嚴(yán)重影響了跳礅河水庫(kù)的利用率和效益。為了改善南干渠正常供水能力，決定進(jìn)行水渠改線(xiàn)工程建設(shè)，建立輸水渠道、隧道。為了加快南干渠建設(shè)的步伐，有必要對(duì)南干渠施工難度較大的輸水隧道段的地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地震條件和水文地質(zhì)情況進(jìn)行有效的考察與分析。

【關(guān)鍵詞】跳礅河水庫(kù)；南干渠；輸水隧道；地質(zhì)條件

一、南干渠輸水隧道工程概況

（一）工程任務(wù)規(guī)模

南干渠是跳礅河水庫(kù)輸水工程中極為重要的一部分，它是炎山鎮(zhèn)工業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要水源。南干渠輸水通道改線(xiàn)工程預(yù)計(jì)在2015年啟動(dòng)，并規(guī)劃于2016年正式投入使用。工程的主要任務(wù)是為了避開(kāi)鋸子巖段山體垮塌對(duì)南干渠日常運(yùn)行的危害，所以所采取的工程措施是采用改線(xiàn)隧道的方式來(lái)避開(kāi)垮塌的山體。南干渠改線(xiàn)工程的總長(zhǎng)度達(dá)到4071m，這其中包括1186m的上木場(chǎng)隧道和1336m的小涼山隧道，改線(xiàn)渠道總長(zhǎng)1549m，設(shè)計(jì)流量依然不變保持為1.00m3/s。

（二）工程建設(shè)的必要性

跳礅河南干渠所處的炎山鎮(zhèn)、田壩鄉(xiāng)是該項(xiàng)目中水資源極為匱乏的特殊地區(qū)，尤其是工程性缺水極為嚴(yán)重。從2009年秋開(kāi)始，南干渠就由于遭受?chē)?yán)重干旱而不能正常供水，這導(dǎo)致了鄉(xiāng)內(nèi)農(nóng)作物嚴(yán)重受旱，全鄉(xiāng)累計(jì)干旱面積超過(guò)6100畝，6387頭大小牲畜和2008戶(hù)人家飲水困難。引發(fā)旱災(zāi)的源頭在于南干渠年久失修，修建于70年代的南干渠目前大量巖段嚴(yán)重?fù)p毀，時(shí)常有垮石落下，這嚴(yán)重的阻塞了河道，最終導(dǎo)致南干渠的輸水困難，這也間接的致使跳礅河水庫(kù)的巨大效益不能在此次河段不能充分發(fā)揮，阻礙了當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)發(fā)展。

為了保證跳礅河水庫(kù)在南干渠河段的充分發(fā)揮，決定對(duì)南干渠進(jìn)行改線(xiàn)修建，預(yù)計(jì)可恢復(fù)灌溉面積0.84萬(wàn)畝，解決灌區(qū)內(nèi)1.5萬(wàn)人畜飲水困難，此工程將直接給南干渠河段的工農(nóng)業(yè)建設(shè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是一項(xiàng)利國(guó)利民的民生工程。

（三）工程設(shè)計(jì)方案

南干渠改線(xiàn)輸水隧道工程的工程級(jí)別和建筑級(jí)別均為5級(jí)。從南干渠的取水口—楊家墳開(kāi)始，經(jīng)過(guò)900m的上木場(chǎng)隧道，出隧道經(jīng)過(guò)629m的明渠至2+725后進(jìn)入小涼山隧洞，小涼山隧洞出口歷程4+071，最后的尾水匯于張家大溝供田壩鄉(xiāng)人使用。改線(xiàn)總長(zhǎng)4071km，明渠1.529km，暗渠2.542km。

1、明渠設(shè)計(jì)。明渠的設(shè)計(jì)主要是為了灌溉和解決灌區(qū)人畜飲水。明渠的渠道水利計(jì)算采用了明渠均勻流公式。在已知量、縱坡、糙率和斷面形狀的條件下計(jì)算水深和流速。

2、隧洞設(shè)計(jì)。南干渠改線(xiàn)工程共設(shè)有兩條隧洞，上木場(chǎng)隧洞和小涼山隧洞，總長(zhǎng)為2542m。在考慮了巖層性質(zhì)和地質(zhì)條件為玄武巖和灰?guī)r等成分組成后，對(duì)隧洞的結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置，其中上木場(chǎng)隧洞的位置設(shè)置在南干渠歷程0+900～2+096處，隧洞長(zhǎng)1.196km；而小涼山隧洞的位置設(shè)于南干渠歷程2+752～4+071處，這也是南干渠改線(xiàn)的末端區(qū)域，隧洞1346m，直穿小涼山。

二、工程區(qū)地質(zhì)影響評(píng)價(jià)

（一）地形地貌

工程區(qū)構(gòu)造為侵蝕高中山地貌，河流和山脈走向?yàn)楸蔽鳌蠔|方向。南干渠的流域源頭高程3390m，高差2750m，主河道長(zhǎng)10.6km。河谷呈現(xiàn)“U”型。因?yàn)榕诮哂?150m的深度切割切面，所以南干渠河段山高谷深、地勢(shì)險(xiǎn)峻，河谷為“V”型。

（二）地層巖性

工程區(qū)內(nèi)的底層言行主要是新生界第四系的古生界，從新到老依次為新生界的第四系全新統(tǒng)（Q4）、第四系更新統(tǒng)（Q 1-3）、古生界、上統(tǒng)（P2）、下統(tǒng)（P1）。其中下統(tǒng)還分為：茅山組、棲霞組和梁山組。

（三）地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造單元屬于揚(yáng)子淮地臺(tái)滇東臺(tái)褶帶之滇東北亞帶，構(gòu)造體系主要為華夏系、新華夏系。主構(gòu)造呈北東向和北西向延伸，向斜展布寬緩，背斜呈窄陡型。區(qū)域內(nèi)規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造及褶曲主要有臭水井?dāng)鄬?、觀音巖斷層、小河溝斷層、雙河場(chǎng)斷層及小田壩背斜。

（四）地震

工程區(qū)域的地震比較頻繁，一般集中在4.6～6級(jí)之間，史上對(duì)工程區(qū)影響最大的地震烈度為7級(jí)。但是7級(jí)的地震重復(fù)性小，周期長(zhǎng)。是地震發(fā)生率相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)。

三、隧道工程地質(zhì)條件

隧道工程區(qū)域?qū)儆谏降氐貐^(qū)，溝壑綿延且河谷是“V”字型，屬于中山構(gòu)造侵蝕地形地貌。它的地形變化較大，斜坡、陡坡和峭壁比較多。該區(qū)域的沿線(xiàn)植被生長(zhǎng)情況很差，但水土流失一般，沒(méi)有明顯不良的地質(zhì)現(xiàn)象。工程區(qū)域的第四系覆蓋層相對(duì)薄弱，在上木廠隧洞段的巖層長(zhǎng)度屬逆斷層，長(zhǎng)度發(fā)育不明。

工程區(qū)域在牛欄江跳礅河水庫(kù)的南片灌區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造屬于構(gòu)造侵蝕高中山地貌，河流及山脈走向大體為北西～南東向。跳墩河屬金沙江水系牛欄江右岸一級(jí)支流，有程度嚴(yán)重的風(fēng)化剝蝕現(xiàn)象，工程區(qū)地層主要為第四系沖洪積、殘坡積、崩塌堆積、粘土；二迭系玄武巖、灰?guī)r、砂頁(yè)巖等。大地構(gòu)造單元屬揚(yáng)子淮地臺(tái)的滇東臺(tái)褶帶東北亞地帶，構(gòu)造體系的主要構(gòu)成大概是華夏系、新華夏系。主構(gòu)造呈北東向和北西向延伸，向斜展布寬緩，背斜呈窄陡型。

四、隧道水文地質(zhì)條件

南干渠河段的地下水類(lèi)型是第四系孔隙水和基巖裂隙水。它的崩坡積層分布于坡麓，厚度在5.0～8.0m左右，具有很強(qiáng)的含透性。南干渠河段地表水和地下水對(duì)工程施工影響不大，尤其是它的地下水埋藏較深，水質(zhì)的化學(xué)類(lèi)型為重碳酸鈣·鎂型水。它屬于弱堿性，對(duì)砼沒(méi)有腐蝕作用，所以對(duì)工程也沒(méi)有影響。

五、隧道工程技術(shù)難點(diǎn)分析

由于南干渠的兩條隧洞長(zhǎng)度較長(zhǎng)，均在1500m以上。在施工前要規(guī)劃隧洞通風(fēng)方案。

在進(jìn)洞1000m左右時(shí)應(yīng)該采用三級(jí)混合式通風(fēng)的方法，利用壓風(fēng)機(jī)安設(shè)在距離洞口20m處對(duì)整個(gè)隧道進(jìn)行通風(fēng)。通風(fēng)機(jī)關(guān)由調(diào)度室專(zhuān)人負(fù)責(zé)，保持經(jīng)常性通風(fēng)。

因?yàn)閮蓷l隧道的渠道基礎(chǔ)為第四系崩坡積碎石夾土及玄武巖碎石土，松散、滲透性大、穩(wěn)定性差。所以可能存在塌方現(xiàn)象，造成人員傷亡。應(yīng)該選擇例如雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、弧形導(dǎo)坑法、臺(tái)階法等合理的隧洞開(kāi)挖方式進(jìn)行施工，并利用臨時(shí)仰拱的封閉斷面對(duì)隧道塌方進(jìn)行預(yù)防。

需要結(jié)合施工地段的情況和隧洞開(kāi)挖的指示來(lái)探查地質(zhì)及水文情況，確保隧洞中不會(huì)存在大型隱伏含水體地段，要配備大功率的的排水機(jī)械確保涌水情況出現(xiàn)后可以及時(shí)排除，也可以采用隧道帷幕注漿的方式進(jìn)行止水。

六、渠系隧道工程地質(zhì)分段評(píng)價(jià)

取水建筑方面，利用了原有的漿砌塊在水壩取水，石壩高2.0m左右，長(zhǎng)36m。緩坡～陡坡地形的右岸坡度大致約為23°～35°，，其河床較寬，河道內(nèi)水深1.2m以下，沒(méi)有崩塌和滑坡的現(xiàn)象。河道表層第四系是礫石層，厚5.0～10.0m，深灰色、松散，濕潤(rùn)，礫石成分是圓狀玄武巖，分選性差且粒徑2～15mm，50～60﹪的含量。下伏基巖為三迭系下統(tǒng)飛仙關(guān)組粉，二迭系上統(tǒng)宣威組砂巖、頁(yè)巖夾煤層和峨嵋山（P2β）灰綠色、杏仁狀玄武巖夾凝灰?guī)r。

渠道和梁系建筑物方面，由于各里程段存在著不同的地質(zhì)巖層問(wèn)題。例如泥質(zhì)膠結(jié)、梁段穩(wěn)定性差、風(fēng)化嚴(yán)重等問(wèn)題，施工方應(yīng)該根據(jù)各里程段的不同情況提出建議開(kāi)挖坡比。

1、里程0+0.00～0+102m：構(gòu)造侵蝕高中山地貌，是開(kāi)闊平緩地形，坡度在20°～35°。地表為第四系殘坡積（Qel+dl）粘土夾塊石碎石，厚度約為0.5～2.5m，松散程度稍微密實(shí)。

2、里程0+102～0+361.7m段：是開(kāi)闊平緩地形，坡度在30°～50°。地表為第四系崩坡積（Qcol+dl）塊石碎石夾粘土，厚度約為7～12m，碎塊石成份為灰?guī)r、白云巖及粘土，直徑大約0.1～1.2 m，松散程度稍微密實(shí)，灰?guī)r膠結(jié)粘土及石膏，膠結(jié)～半膠結(jié)。

3、里程0+361.7～0+900m段：是開(kāi)闊平緩地形，坡度約為30°～50°。地表為第四系崩坡積（Qcol+dl）塊石碎石夾粘土，厚度為8～15m，碎塊石成份為灰?guī)r、白云巖，直徑0.5～3m，松散程度稍微密實(shí)，灰?guī)r膠結(jié)粘土及石膏，膠結(jié)一般較好。

4、里程2+096～2+475.4m段：構(gòu)造為高中山地貌，自然坡度約40～55°，邊坡為側(cè)向坡。地表為第四系全新統(tǒng)殘坡積（Qel+dl）塊、有大量碎石土覆蓋，碎石成分為黑色玄武巖，粒徑0.05～1m，厚15～18m， 松散程度稍微密實(shí)。

5、里程2+475.4～2+725m段：構(gòu)造為高中山地貌，自然坡度約40～55°，一般邊坡是側(cè)向坡。地表為第四系全新統(tǒng)殘坡積（Qel+dl）塊、有大量碎石土覆蓋，碎石成分為灰黃、黑色玄武巖，粒徑0.1～2m，厚10～15m，松散程度稍微密實(shí)。

結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)對(duì)跳礅河水庫(kù)南干渠改線(xiàn)工程方案的分析與評(píng)價(jià)，確立了影響南干渠輸水隧道施工的內(nèi)在因素和外部條件。在對(duì)工程區(qū)域的地質(zhì)、水文、巖層、氣象等自然條件進(jìn)行充分考察和計(jì)算及隧道施工技術(shù)難點(diǎn)的分析后，保證了輸水隧道工程的順利施工。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉金云，陳健云，姜偉等.輸水隧道的減震措施研究[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2010，30（2）.

[2] 李燕生.復(fù)雜地質(zhì)條件下彭水隧道施工技術(shù)研究[D].天津大學(xué)，2006.

[3] 陳新建.黃土隧道工程地質(zhì)災(zāi)害主要類(lèi)型及分析評(píng)價(jià)[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2004.