劉懷利

（綏中縣水利局，遼寧綏中125200）

六股河攔河閘址區(qū)工程地質條件分析及評價

劉懷利

（綏中縣水利局，遼寧綏中125200）

六股河攔河閘位于六股河干流綏中縣香磨村下游，場區(qū)設備多損壞嚴重，嚴重威脅閘體安全。此外，場區(qū)的工程地質條件復雜存在很多工程地質問題。通過初期的勘察資料以及工程施工過程中所掌握的資料對場區(qū)存在的問題進行了分析，并對閘址區(qū)工程的地質的地形地貌、地層巖性、土層物理力學性質、水文地質條件、閘基滲流和滲透穩(wěn)定進行了分析。

攔河閘；工程地質；水文地質；評價與分析

1 工程概況

六股河攔河閘位于六股河干流綏中縣香磨村下游，距離綏中縣城東北角1.50 km，閘址距上游京沈高速公路約600 m，距下游102國道公路橋約1 200 m。

攔河閘工程由溢流壩、沖沙閘及渠首進水閘組成：溢流壩總長385.179 m，壩頂高程為14.35 m，壩基高程為13.10 m，堰型為曲線型駝峰堰，底寬12.00 m，中間為砂礫料填心，外包混凝土結構。

沖沙閘位于攔河閘右側，距離右岸邊墻及渠首進水閘進口80.00 m，沖沙閘總寬度20.821 m，從右往左排列，第一孔為人工啟閉鑄鐵閘門，閘孔凈寬1.20 m。

其余9孔均為人工翻轉翻板鋼閘門，其中第二孔至第九孔閘孔寬1.56 m，第十孔閘孔寬1.41 m，共設9個中墩，中墩寬0.50 m，邊墩寬0.6155 m，閘底高程為13.10 m。

進水閘位于攔河閘上游約40.00 m處，進水口軸線與攔河閘軸線呈約60°，進水閘總寬3.90 m，共設2孔1.20 m×1.20 m（寬×高）鑄鐵閘門，閘底高程為13.10 m，進水閘設一中墩，墩寬0.50 m，為鋼筋混凝土結構，兩側邊墩寬0.5 m，為漿砌石結構。

2 存在的問題

目前，攔河閘的消能設備損壞嚴重，不能發(fā)揮作用，威脅壩體、閘室安全。經過多年運行，海漫段早已沖毀，消力池段由于反淘，已經塌陷，防滲板樁外露，嚴重威脅閘體安全［1－2］。溢流壩體表層混凝土裂紋、脫落，局部內部填料淘空。沖沙閘閘門銹蝕嚴重，受結構的約束，啟閉不靈活。閘墩混凝土凍脹破壞嚴重，表層混凝土發(fā)生剝蝕，粗骨料、鋼筋外露。兩岸翼墻損毀：攔河閘兩岸上、下游導流墻均為漿砌石重力擋土墻結構。

由于洪水沖淘年久失修，導流墻基礎已經外露，部分被掏空，墻體發(fā)生傾斜［3］。右岸（綏中側）下游導流墻在2010年8月4日大水中基礎被淘空，后背填土亦被沖走，形成約2.00 m深、40.00 m2的深坑。

翻板鋼閘門埋件銹蝕；螺栓出現銹蝕；止水局部出現刮傷，老化，出現龜裂；面板局部出現銹蝕［4］。啟閉機存在漏油污跡。進水閘兩側翼墻倒塌，勾縫、石塊脫落。

3 閘址區(qū)工程地質條件分析及評價

3.1 地形地貌

綏中縣所處地貌為山前平原及六股河階地，地形平坦開闊，地勢北高南低，地面標高13.10～16.40 m。地貌以六股河漫灘、Ⅰ級階地和丘陵為主。地勢較平緩，河漫灘主要分布在河床中，為裸露的砂礫卵石，地面高程12.30～13.80 m。

兩岸為Ⅰ級階地，左岸寬闊，現為耕地，地面高程15.10～16.50 m；右岸較窄，為林地，地面高程14.20～17.60 m。左岸防洪堤距河道較遠，右岸則較近。

3.2 地層巖性

根據勘察場地內各鉆孔勘探深度內所揭露巖土層的形成時代、成因類型、巖土特征、物理力學性質指標等，將其劃分為如下工程地質層，分述如下：

1）素填土（Q4ml）：褐黃色、黃褐色，松散，主要由中粗砂及粉質黏土組成，見少量礫卵石。層底標高為13.96～15.43 m，厚度為0.90～1.80 m，僅在1、6號鉆孔中揭露。

2）細砂（Q4al＋pl）：黃褐色，松散，稍濕，礦物成分為長石、石英，僅在4、5號鉆孔中揭露。層底標高為13.73～13.82 m，厚度為0.40～0.70 m。

3）中砂（Q4al＋pl）：黃褐色，松散，濕，分選較好，磨圓一般，礦物成分為長石、石英，含20%左右礫石，一般粒徑2～20 mm，僅在1、6號鉆孔中揭露。層底標高為13.36～14.33 m，厚度為0.60～1.10 m。

4）圓礫（Q4al＋pl）：黃褐色，濕～飽和，稍密，分選一般，磨圓一般，成分以安山巖、花崗巖為主，一般粒徑2～20 mm，最大粒徑100 mm，充填15%左右黏性土及少量中粗砂。層底標高為－1.34～1.93 m，厚度為11.80～14.70 m。

5）－1全風化混合花崗巖（mγ1）：棕黃色，原巖結構已破壞，巖芯呈散砂狀，礦物成分以石英、長石及暗色礦物組成。層頂標高為－1.34～1.93 m，揭露厚度為0.50～1.30 m。

6）2強風化混合花崗巖（mγ1）：棕黃色、肉紅色，塊狀結構，中粒結構，巖芯呈碎塊狀，礦物成分以石英、長石及暗色礦物組成。層頂標高為－0.67～－2.44 m，僅在1、6號鉆孔中揭露，最大揭露厚度為1.00 m。

攔河閘場地地質結構雙層結構－上粗粒土下巖石結構，粗粒土由①填土（Q4ml）、④圓礫（Q4al＋pl）構成。

根據攔河閘基礎及河道灘地地層分布及地質結構類型，由于①素填土（Q4ml）、②細砂（Q4al＋pl）、③中砂（Q4al＋pl）層埋藏淺、分布不連續(xù)等不宜作為閘基礎持力層。

⑤－1全風化混合花崗巖（mγ1）、⑤－2強風化混合花崗巖（mγ1）層位穩(wěn)定，承載力高，但埋藏較深，也不適合作為攔河閘基礎持力層。而穩(wěn)定性良好的④圓礫（Q4al＋pl）分布連續(xù)，層位穩(wěn)定，承載力高，適宜作為基礎持力層。

建議基礎型式采用淺基礎，基礎埋深應在河流最大沖刷深度以下。

3.3 土層物理力學性質

閘基場地圓礫層顆分試驗成果見表1；閘基場地圓礫層巖土層物理力學指標統(tǒng)計見表2。依據表2，閘基圓礫層承載力建議值240kPa，閘基礎底面與圓礫層的摩擦系數建議值為0.50。

表1 閘基圓礫層顆分試驗成果統(tǒng)計表

表2 閘基圓礫層物理力學指標統(tǒng)計表

3.4 水文地質條件

工程區(qū)地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水。前者廣泛分布于整個場區(qū)，與河水連通好，水力關系密切，主要受大氣降水補給。局部為基巖裂隙水，分布在基巖上部裂隙相對發(fā)育的部位，主要受孔隙潛水的補給［5］。

地下水位埋深0.40～4.60 m，水位標高11.16～14.37 m，為賦存于第四系松散巖類的孔隙水，具有潛水特征。地下水的主要補給來源為大氣降水與河水的補給，以地下徑流的方式排泄。根據對河水化驗分析，水化學類型為HCO3·SO4－Ca·mg型。對勘察河段河水進行了取樣及水質分析，取樣點為1號鉆孔附近河道。

根據《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（GB50487—2008）附錄L環(huán)境水腐蝕性評價方法對本次勘察河段環(huán)境水腐蝕性進行評價。通過分析，環(huán)境水對混凝土無腐蝕性，對鋼結構有弱腐蝕性。詳細結果見表3～表5。

表3 環(huán)境水對混凝土的腐蝕性評價表

表4 環(huán)境水對鋼筋混凝土結構中鋼筋的腐蝕性評價表

表5 環(huán)境水對鋼結構的腐蝕性評價表

3.5 閘基滲流和滲透穩(wěn)定分析

3.5.1 滲流系數

閘基土主要為圓礫層，根據現場簡易注水試驗、室內滲透試驗、據顆分試驗計算和抽水試驗綜合確定該層的滲透系數，詳見表6。閘基圓礫層的滲透系數建議值為8.80×10－2cm／s。

表6 閘基砂礫卵石層滲透系數確定表

3.5.2 滲透穩(wěn)定

閘基圓礫滲透變形型式判別采用《水利水電工程地質勘察與技術規(guī)范》（GB50287—99）中附錄m的方法判別。

由于圓礫為不連續(xù)級配土，其不均勻系數為69.80＞5，根據規(guī)范要求，土的細粒顆粒含量pc≤25%，圓礫層的滲透變形為管涌型。

4 結論和建議

經過收集資料、野外調查、工程地質鉆探等手段，并結合原位測試、室內試驗成果，進行綜合整理、計算、統(tǒng)計和分析，結論與建議如下：

1）區(qū)域地貌以構造剝蝕地形、侵蝕堆積地形為主，溝谷發(fā)育。

2）區(qū)域地層巖性以太古界和中生界地層為主。

3）區(qū)域構造相對穩(wěn)定。

4）地震基本烈度為VI度。

閘址區(qū)地層分布較穩(wěn)定，各層力學性質較好，均可作天然地基持力層，適宜作為水工建筑物場地。河水對混凝土無腐蝕性，對鋼結構有弱腐蝕性。

本區(qū)標準凍土深度1.10 m。閘基地層主要為細砂、中砂和圓礫等，滲透系數較大，均為強透水性層。閘基土的滲透變形均以管涌為主，圓礫允許水力比降值為0.15。

［1］景林珍.貴州省長寨水電站壩址工程地質分析［J］.山西水利科技，2011（03）：52－53.

［2］付長明，于順山，王春江，孫莉萍.天花板水電站壩址區(qū)工程地質條件評價［J］.水力發(fā)電，2011，37（06）：37－38.

［3］孫麗娜，水利工程施工中高邊坡支護與開挖技術的應用［J］，黑龍江水利科技，2012，40（11）：81－82.

［4］王建華，王耿，張茂軍.某水電站壩址區(qū)工程地質條件評價［J］.土工基礎，2011（03）：56－57.

［5］孫付坤，喬新穎，陳艷朋.輝縣市龍門水庫工程地質問題分析［J］.河南水利與南水北調，2011（14）：176－177.

TV221.2

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1007－7596（2015）05－0112－03

2015－01－24

劉懷利（1970－），男，遼寧綏中人，工程師。