宋 揚(yáng)

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

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西泉眼水庫供水工程供水隧洞工程地質(zhì)條件分析

宋 揚(yáng)

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

西泉眼水庫為黑龍江省最大水庫之一，西泉眼水庫供水工程主要由輸水管線及輸水管線支線、供水隧洞及相應(yīng)建筑物組成，供水隧洞是西泉眼供水工程的重要組成部分，文章根據(jù)西泉眼水庫供水工程的地質(zhì)勘察資料，結(jié)合當(dāng)?shù)貐^(qū)域地質(zhì)情況及水文地質(zhì)資料，分析地質(zhì)構(gòu)造情況，對供水隧洞取水塔、進(jìn)口、洞身、出口進(jìn)行地質(zhì)分類與評價(jià)，提出防護(hù)措施，為工程設(shè)計(jì)施工提供指導(dǎo)作用。

供水隧洞；圍巖分類；工程地質(zhì)條件；花崗巖

西泉眼水庫位于松花江右岸一級支流阿什河上游尚志、五常、阿城三市(區(qū))交界處、據(jù)哈爾濱市區(qū)93km。西泉眼水庫三面環(huán)山，阿什河、二道河子、黃泥河三河相匯，并由多處山溪、山泉水匯合而成，水庫總?cè)萘?.78億m3，是黑龍江省最大的水庫之一。近年來，經(jīng)有關(guān)部門的檢測，西泉眼水庫水質(zhì)為國家2級，已達(dá)到城市供水水質(zhì)要求。西泉眼水庫供水工程，實(shí)現(xiàn)供水后將可解決哈市阿城區(qū)、賓縣賓西開發(fā)區(qū)、松北區(qū)、呼蘭利民開發(fā)區(qū)等區(qū)域居民長期飲用地下水問題。工程主要由輸水管線及輸水管線支線、供水隧洞及相應(yīng)建筑物組成。供水隧洞做為整個(gè)工程的主要組成部分，查明其工程地質(zhì)條件對工程有重要的意義。

1 自然地理概況

本區(qū)屬于大陸性季風(fēng)氣候，春季風(fēng)大少雨而干旱，夏季溫暖多雨，秋季冷涼而早霜，冬季漫長寒冷。無霜期120-140d，多年平均降雨量為560mm，6-9月的降雨量占全年的75%。多年平均蒸發(fā)量為1500mm，年最大風(fēng)速為37m/s，年平均氣溫3.3℃，最低氣溫-40℃，最高氣溫36.5℃。全年凍結(jié)期為209d，土壤凍結(jié)深度1.7-2.0m。本區(qū)東部位于東北海西褶皺帶第二隆起帶的張廣才嶺，本區(qū)西部與第二沉降帶—松遼平原接壤，所以本區(qū)地貌輪廓嚴(yán)格受構(gòu)造控制，故形成了本區(qū)東部、北東部地質(zhì)較高的低山丘陵區(qū)和中間低凹的河谷平原區(qū)，以及西部高平原區(qū)。工作區(qū)地層主要有：古生界、中生界、新生界，華力西期、燕山期侵入巖。其中：古生界為泥盆系的下黑龍宮組和上黑龍宮組；二迭系下二迭統(tǒng)的唐家屯組、楊木崗組、交界屯組、土門嶺組與上二迭統(tǒng)的樓家圍子組和五道嶺組，中生界侏羅系的太安屯組、寧遠(yuǎn)村組；白堊系淘琪河組、烏河組；新生界第三系丁山村組；第四系的中更新統(tǒng)荒山組，上更新哈爾濱組、顧?quán)l(xiāng)屯組，全新統(tǒng)的溫泉河組及現(xiàn)代河床沖積層。本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造主要為北東、北西向兩組，構(gòu)成了區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架。斷裂規(guī)模較小，第四紀(jì)以來沒有活動(dòng)跡象[1-3]。

根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，本地區(qū)的地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度，屬于區(qū)域構(gòu)造基本穩(wěn)定區(qū)。

2 地質(zhì)概況

供水隧洞布置在西泉眼水庫右岸山體中，由取水塔、供水隧洞、穩(wěn)壓井3部分組成。隧洞進(jìn)口地面高程216.25m，出口地面高程220.75m。隧洞全長655.5m。

本區(qū)地下水類型單一，主要由全新統(tǒng)和下更新統(tǒng)孔隙潛水及局部微承壓水組成，埋藏較淺。根據(jù)地下水的賦存條件、性質(zhì)及水力特征可將地下水類型主要?jiǎng)澐譃樗缮r類孔隙水及其下部的碎屑巖類孔隙-裂隙水2種類型[4-6]。

2.1 碎屑巖類孔隙-裂隙水

主要分布于河谷平原下部，含水層頂板埋深為36.08-127.37m,其規(guī)律是由南向北，由淺至深。承壓水頭高度為18.36-125.08m，水位埋深為1.87-17.72m,南側(cè)較深北部較淺。地下水流向大致自南向北，水力坡度1/5000-1/1000。富水性中等，單井涌水量為100-1000m3/d。地下水補(bǔ)給和排泄方式為地下水徑流。

2.2 松散巖類孔隙水

主要分布在河漫灘、一級階地及山前臺地下部。從山前臺地向河谷平原方向亞黏土由厚變薄，地下水類型由承壓水過渡到潛水。含水層由中更新統(tǒng)至全新統(tǒng)的砂、砂礫石等組成[7-9]。地下水的主要補(bǔ)給來源為垂向補(bǔ)給的大氣降水，以側(cè)向徑流補(bǔ)給為輔。地下水的排泄主要以側(cè)向徑流和蒸發(fā)的方式排泄。

供水隧洞位于西泉眼水庫右岸低山區(qū)，洞身段巖體頂面高程最高為294.75m。取水口與隧洞進(jìn)口處地面高程為216.25m，巖性為碎石混合土：黃褐色，以碎石為主，含黏土，厚度9.0m。其下為花崗巖，全風(fēng)化帶厚度3.5m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度3.0m,弱風(fēng)化厚度3.8m，其下為微風(fēng)化；隧洞出口與穩(wěn)壓井處地面高程為220.00m，巖性為花崗巖，全風(fēng)化帶厚度0.9m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度1.1m，弱風(fēng)化深度為10.7m，其下為微風(fēng)化。

3 巖石物理力學(xué)指標(biāo)

隧洞出口處在弱風(fēng)化--微風(fēng)化巖體內(nèi)取了1組巖樣進(jìn)行室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)，其成果見1。由此表可見，隧洞出口處巖體力學(xué)指標(biāo)較高。

表1 巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)成果表

4 圍巖分類

圍巖分類分為初步分類和詳細(xì)分類，初步分類以比較容易獲取的巖石強(qiáng)度、巖體完整性、巖體結(jié)構(gòu)類型等三個(gè)參數(shù)為基本依據(jù)，以巖層走向與洞軸線的關(guān)系、水文地質(zhì)條件等兩項(xiàng)指標(biāo)為輔助依據(jù)，由于本次工程資料相對較少，所以按初步分類方法。根據(jù)GB50487-2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范第123頁規(guī)定，圍巖按穩(wěn)定性分類可分為5類，具體為：①穩(wěn)定，圍巖可長期穩(wěn)定，一般無不穩(wěn)定塊體；②基本穩(wěn)定，圍巖整體穩(wěn)定，不會產(chǎn)生塑性變形局部可能產(chǎn)生掉塊；③局部穩(wěn)定性差，圍巖強(qiáng)度不足，局部會產(chǎn)生塑性變形，不支護(hù)可能產(chǎn)生塌方或變形破壞，完整的較軟巖，可能暫時(shí)穩(wěn)定；④不穩(wěn)定，圍巖自穩(wěn)時(shí)間很短，規(guī)模較大的各種變形和破壞都可能發(fā)生；⑤極不穩(wěn)定，圍巖不能自穩(wěn)，變形破壞嚴(yán)重[10]。

隧洞全長655.5m(隧洞進(jìn)口至隧洞出口)。根據(jù)以上分類原則，西泉眼水庫供水隧洞分類如下：

隧洞進(jìn)口(樁號0+000)至樁號0+096段洞身圍巖為Ⅳ類；0+096-0+131段圍巖為Ⅲ類。0+131至出口(0+655.5)段洞身圍巖大部分為Ⅱ類。

圍巖工程地質(zhì)特征見表2。

表2 圍巖工程地質(zhì)特征

5 供水隧洞工程地質(zhì)條件評價(jià)

5.1 取水塔工程地質(zhì)條件

取水塔基礎(chǔ)底板高程190.00m。取水口處上部為碎石混合土，厚度9.0m。其下為花崗巖，全風(fēng)化帶厚度3.5m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度3.0m,弱風(fēng)化厚度3.8m，其下為微風(fēng)化。底板坐于微風(fēng)化巖體之中，可以滿足地基穩(wěn)定要求。

5.2 隧洞進(jìn)口段

隧洞進(jìn)口(樁號0+000)至樁號0+083段洞身圍巖部分為Ⅳ類，巖體不穩(wěn)定，圍巖自穩(wěn)時(shí)間很短，規(guī)模較大的各種變形和破壞都可能發(fā)生，施工中應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)，并澆筑混凝土襯砌。進(jìn)水口處上覆碎石混合土較厚，施工中應(yīng)進(jìn)行必要的處理措施。

5.3 洞身

樁號0+083至樁號0+102段洞身處巖石較完整，節(jié)理裂隙較發(fā)育。為Ⅲ類圍巖，圍巖局部穩(wěn)定性差，施工中需采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧短?+102至樁號0+579.2處圍巖大部分為Ⅱ類，圍巖整體穩(wěn)定，不會產(chǎn)生較大的塑性變形。

5.4 隧洞出口段

樁號0+579.2至隧洞出口(0+655.5)段圍巖大部分為Ⅱ類，圍巖整體穩(wěn)定，不會產(chǎn)生較大的塑性變形。

5.5 出口穩(wěn)壓井

出口穩(wěn)壓井基礎(chǔ)底板高程305.00m。地面高程為220.00m。巖性為花崗巖，全風(fēng)化帶厚度0.9m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度1.1m，弱風(fēng)化深度為10.7m，其下為微風(fēng)化上。底板坐于微風(fēng)化巖體之中，可以滿足地基穩(wěn)定要求。

6 結(jié) 論

供水隧洞進(jìn)口取水塔與出口穩(wěn)壓井基礎(chǔ)底板均坐于微風(fēng)化巖體之中，可以滿足地基穩(wěn)定要求。供水隧洞進(jìn)口0+000-0+096段洞身圍巖大部分為Ⅳ類，巖體不穩(wěn)定，圍巖自穩(wěn)時(shí)間很短，規(guī)模較大的各種變形和破壞都可能發(fā)生，施工中應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)，并澆筑混凝土襯砌。進(jìn)水口處上覆碎石混合土較厚，施工中應(yīng)進(jìn)行必要的處理措施。樁號0+096-0+131段洞身圍巖巖石較完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育。為Ⅲ類圍巖，圍巖局部穩(wěn)定性差，施工中需采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧短?+131-0+655.5至出口段大部分為Ⅱ類，圍巖整體穩(wěn)定，不會產(chǎn)生塑性變形。局部可能產(chǎn)生掉塊，施工中可加局部錨桿或噴薄層混凝土；工程施工中應(yīng)加強(qiáng)施工地質(zhì)工作，補(bǔ)充驗(yàn)證地質(zhì)資料的局限性。

[1]水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.GB50487-2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2009.

[2]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.西泉眼供水工程可行性研究地質(zhì)勘察報(bào)告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2013.

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1007-7596(2017)02-0063-03

2017-02-16

宋揚(yáng)(1984-)，男，黑龍江哈爾濱人，工程師。

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