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        宜川木頭溝水庫大壩工程質(zhì)量評價分析

        2021-07-05 05:26:14相里釗
        地下水 2021年3期
        關(guān)鍵詞:水洞鈣質(zhì)溢洪道

        相里釗

        (陜西省延安市宜川縣河道和水庫管護(hù)中心,陜西 延安 716200)

        1 木頭溝水庫概況

        木頭溝水庫工程位于宜川縣境內(nèi),地處陜西省北部、延安市東南部,東隔黃河與山西吉縣相望;西以進(jìn)士廟梁與富縣、洛川接壤;南與黃龍、韓城相毗鄰;北與延長、寶塔區(qū)相接。水庫位于宜川縣西北部仕望河支流的西川河上游木頭溝中,與英旺鄉(xiāng)高窯村隔309國道相望,距縣城18.5 km,是一座以供水為主兼有灌溉、防洪等綜合功能的水庫。西川河發(fā)源于英旺鄉(xiāng)進(jìn)士廟梁,向東流至宜川縣城北關(guān)虎頭山下,與仕望河交匯, 全長 49.4 km,流域面積516.5 km2,河道平均比降 6.51‰。多年年均流量0.2 m3/s,多年平均徑流量為105萬 m3。西川河上游屬黃土高原稍林區(qū),森林密布,植被較好, 植被覆蓋率高、清水長流,含沙量較小,河道多為土基河床,縣城以下河床下切較深, 基巖出露,形成裸露的石峽谷,基巖出露區(qū)植被差,水土流失嚴(yán)重。水庫庫區(qū)流域面積25 km2,主溝長12 km,溝道比 2.4%。

        木頭溝水庫建成投入運(yùn)行后,產(chǎn)生了一定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。(1)供下游四個村600畝地及縣城3萬人口供水,是縣城至水庫段供水主要水源。(2)水庫防洪效應(yīng),保證縣城、英旺、秋林六萬人的生命財產(chǎn)安全,保證309國道暢通。(3)調(diào)節(jié)供給下游哨皮、龍灣、甘草三個電站發(fā)電及1.5萬畝農(nóng)田灌溉用水。四是發(fā)展養(yǎng)殖水面200畝,可增加漁業(yè)收入。水庫位于宜川縣西北部仕望河支流的西川河上游木頭溝中,與英旺鄉(xiāng)高窯村隔309國道相望,距縣城18.5 km,是一座以供水為主兼有灌溉、防洪等綜合功能的水庫。西川河發(fā)源于英旺鄉(xiāng)進(jìn)士廟梁,向東流至宜川縣城北關(guān)虎頭山下,與仕望河交匯,全長49.4 km,流域面積516.5 km2,河道平均比降 6.51‰。多年年均流量0.2 m3/s,多年平均徑流量為105萬 m3。

        2 水庫大壩工程安全質(zhì)量評價方法

        本次對木頭溝水庫安全質(zhì)量評價采用現(xiàn)場檢查法和歷史資料分析法。

        (1)現(xiàn)場檢查法:通過現(xiàn)場檢査和勘察測量,復(fù)核水庫大壩的形體尺寸、外觀質(zhì)量及運(yùn)行情況等是否正常,進(jìn)而評判大壩工程質(zhì)量。

        (2)歷史資料分析法:通過對工程施工質(zhì)量控制、質(zhì)量檢測(查)、驗收以及安全鑒定、運(yùn)行、安全監(jiān)測等資料的復(fù)查和分析,對照現(xiàn)行規(guī)范要求,評價大壩工程質(zhì)量。

        3 大壩工程質(zhì)量評價

        3.1 壩址區(qū)地質(zhì)條件

        壩址區(qū)屬黃土梁峁地貌,山(梁)頂高程一般為 1 050~1 100 m,溝谷狹窄,呈V字形,谷底寬50~100 m,右岸較陡,山坡角80°~85°,左岸較緩,山坡角50°~70°, 坡體破碎,沖刷強(qiáng)烈。

        按壩址區(qū)巖體的工程特性可分為以下工程地質(zhì)單元:第四系全新世(Q4)

        (1)填筑土(Q4ml):黃褐~褐黃色,以輾壓粉土為主,粉質(zhì)粘土次之,含少量砂礫和鈣質(zhì)結(jié)核。堅硬~硬塑,部分土試樣具濕陷性,屬中低壓縮性土。

        (2)填筑土(Q4ml):黃褐~褐黃色,以輾壓粉質(zhì)粘土為主,含少量砂礫和鈣質(zhì)結(jié)核。可塑(個別土樣硬塑),屬中低壓縮性土。

        (3)黃土(Q3eol):褐黃色,松散,土質(zhì)均勻,大孔發(fā)育,含云母、蝸牛殼及少量氧化鐵及鈣質(zhì)結(jié)核顆粒等??伤?,屬中壓縮性土。厚度大于10 m。

        (4)黃土(Q2eol):棕黃色,土質(zhì)均勻,含較多鈣質(zhì)結(jié)核、少量氧化鐵及蝸牛殼碎片等??伤堋T趬沃纷蟀队谐雎?,最高達(dá)10多米。

        (5)礫砂:雜色,成分以強(qiáng)風(fēng)化砂巖為主,含少量粘性土、卵礫石。粒徑一般在0.1~0.5 cm。

        (6)強(qiáng)風(fēng)化砂巖:灰黃色。礦物成分以石英、長石為主,鈣質(zhì)膠結(jié),層理裂隙發(fā)育, 巖芯呈薄餅狀,定部較破碎。屬軟巖。

        (7)中分化砂巖:灰色。礦物成分以石英、長石為主,鈣質(zhì)膠結(jié),層理較發(fā)育、巖芯呈長柱狀,屬較硬巖。

        3.2 壩基評價

        根據(jù)已有的勘察結(jié)果可知,大壩壩基為中風(fēng)化層狀砂巖,其強(qiáng)度高,滲透性小,壩基總體穩(wěn)定?;鶐r的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和滲透系數(shù)采用表1 的數(shù)值。

        表1 巖體力學(xué)性質(zhì)建議值表

        3.3 岸坡評價

        2011 年對岸坡除險加固處理,即對右壩肩進(jìn)行灌漿處理,解決了其滲透安全隱患;對左壩肩進(jìn)行了削坡處理,解決了其穩(wěn)定性差的問題?,F(xiàn)今通過現(xiàn)場調(diào)查可知,左、右壩肩均穩(wěn)定且不存在明顯滲漏現(xiàn)象。但大壩岸坡上存在冗長雜草,嚴(yán)重影響大壩的觀測和維護(hù)工作,應(yīng)對岸坡進(jìn)行雜草清理和草皮種植處理。

        3.4 壩體工程質(zhì)量評價

        大壩壩高22 m,壩頂長188 m,頂寬4 m,壩底寬109 m。壩后設(shè)43 m長的棱柱反濾壩,高6.3 m,迎水坡均為草皮護(hù)坡。經(jīng)現(xiàn)場勘測,大壩上游面磨損、風(fēng)化情況嚴(yán)重,散布碎砂石較多。墊層情況良好。下游壩面未發(fā)現(xiàn)有滲水,壩體防滲狀況良好。壩頂路面平整,上壩道路通暢。

        3.5 壩體填筑質(zhì)量評價

        根據(jù)本次勘察鉆探揭露和調(diào)查訪問,壩體土為就地黃土填筑,屬均質(zhì)粘土壩,成份整體較均勻,但含少量有砂礫及鈣質(zhì)結(jié)核。壩體土填筑質(zhì)量較好。壩體土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗成果見表2。

        表2 壩體土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗成果表

        3.6 溢洪道質(zhì)量評價

        3.6.1 地層巖性

        溢洪道位于河溝右岸,經(jīng)原先的較陡山坡開鑿而成。右側(cè)依附山體,左側(cè)和出口為直立陡壁,高度在 8~15 m 之間。根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)測繪,溢洪道區(qū)分布的地層主要包括第四紀(jì)沖洪積堆積物、風(fēng)積黃土及三迭系砂巖,現(xiàn)按層序分述如下:

        (1)沖洪積堆積物 Q4al+pl:分布于溢洪道泄流槽槽底部位?;尹S色黃土,土質(zhì)均勻性差, 結(jié)構(gòu)疏松,含大量卵石土、砂粒及植物根等。堅硬~可塑。工程性質(zhì)差。

        (2)黃土 Q3 eol:分布于溢洪道右側(cè)邊坡坡頂部位。黃褐色,土質(zhì)均勻性差,含大量有機(jī)質(zhì),針狀孔隙及大孔隙發(fā)育,具濕陷性和自重濕陷性。工程性質(zhì)一般。

        (3)黃土 Q2eol:為溢洪道區(qū)的主要工程地質(zhì)層,分布于溢洪道右側(cè)高邊坡中低部和溢洪道底部。褐黃~棕黃色,土質(zhì)較均勻,針狀孔隙及大孔隙均較發(fā)育,上部土層具自重濕陷性和濕陷性,含大量鈣質(zhì)結(jié)核,堅硬。工程性質(zhì)較好。

        (4)砂巖 T:為溢洪道區(qū)的主要工程地質(zhì)層,伏于 Q2eol 之下。灰色,薄~中層狀構(gòu)造, 裂隙節(jié)理發(fā)育,成份以石英為主,含云母片等暗色礦物,鈣質(zhì)膠結(jié)。工程性質(zhì)好。

        3.6.2 溢洪道工程地質(zhì)條件

        通過已有的勘察資料可知,溢洪道區(qū)存在的邊坡穩(wěn)定問題已得到解決。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查可知,溢洪道區(qū)工程地質(zhì)條件良好,不存在坍塌、掉塊等安全隱患。進(jìn)水段無坍塌、岸崩、淤堵或其他阻水現(xiàn)象,堰頂、溢流面、底板均完好,不存在裂縫、滲水、剝落、沖刷、磨損、空蝕等不良現(xiàn)象,伸縮縫、排水孔均完好。出口段未進(jìn)入河槽,已形成邊坡沖刷。

        3.6.3 溢洪道質(zhì)量評價

        根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果,溢洪道整體情況良好,但在其出口段沖刷嚴(yán)重,使引水無法未進(jìn)入河槽而容易造成水漫灘。需要對邊坡進(jìn)行加固和修復(fù),可修建翼墻將溢洪道下泄水流引至河槽。

        3.7 輸水洞質(zhì)量評價

        大壩輸水洞位于壩右端,采用臥管放水?,F(xiàn)狀輸水洞斷面為 50×60 cm 矩形砌石涵洞,全長90 m。臥管斷面為 50×50 cm 矩形砌石臥管。蓋板為50 cm 厚的砼板。放水孔徑20 cm,單排孔涵洞最大泄量為0.4 m3/s。輸水洞、臥管基礎(chǔ)座落在三迭系砂巖層上, 表層覆蓋有0.5~1.0 m左右的坡積堆積物。

        根據(jù)木頭溝水庫歷史除險加固資料可知,2011年對臥管重新修建、對臥管右側(cè)迎水坡做加固處理,輸水洞滿足運(yùn)行要求,且運(yùn)行至今,未發(fā)現(xiàn)安全隱患。

        4 質(zhì)量評價結(jié)果分析

        (1)壩基與岸坡:大壩壩基與岸坡均未發(fā)現(xiàn)有滲漏現(xiàn)象。岸坡植物冗雜,嚴(yán)重影響大壩運(yùn)行和觀測, 建議進(jìn)行雜草清理和草皮種植處理。

        (2)壩體與壩面:大壩壩高22 m,壩頂長188 m,頂寬4 m,壩底寬109 m。壩后設(shè)43 m 長的棱柱反濾壩,高6.3 m,迎水坡均為草皮護(hù)坡。目前大壩運(yùn)行情況良好,壩體不存在滲漏等不良現(xiàn)象。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,壩面腐蝕程度較高,經(jīng)沖刷后壩面磨損嚴(yán)重,墊層情況良好,建議進(jìn)行壩面修復(fù)。

        溢洪道能夠滿足泄水要求。溢洪道出口未進(jìn)入河槽,下泄水流對邊坡沖刷嚴(yán)重,建議修建引流翼墻將水流引向河槽,并對邊坡進(jìn)行修復(fù)加固處理。

        (4)輸水洞:輸水洞位于壩右肩,采用臥管放水。臥管采用共24級臺階,每級0.6m,取水?dāng)嗝?.4×0.4 m;涵洞為無壓涵洞,采用φ500鋼管頂管,按現(xiàn)狀比降1/150,長90 m,進(jìn)口高程989.2 m,泄水最大流量0.4 m3/s。臥管出口周邊無滲水現(xiàn)象,拱型砌石涵洞與壩體土壤接觸良好,結(jié)合緊密。涵洞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,與周邊土壤和巖石接觸良好,能滿足泄水需求。輸水洞可滿足運(yùn)行需要, 運(yùn)行安全可靠。

        5 結(jié)語

        綜上評價可知,木頭溝水庫大壩大部分工程質(zhì)量滿足設(shè)計和規(guī)范要求,運(yùn)行中暴露的質(zhì)量缺陷和問題較小,針對存在的岸坡上植物過多、大壩壩面風(fēng)化嚴(yán)重和溢洪道出口未進(jìn)入河槽,已形成邊坡沖刷需要處理等問題,可采取種植草皮、建議修建引流翼墻和對邊坡進(jìn)行修復(fù)和加固處理等修復(fù)措施予以合理處理。總體分析,工程質(zhì)量基本滿足設(shè)計和規(guī)范要求,且運(yùn)行中暴露局部質(zhì)量缺陷,但不影響工程安全,工程質(zhì)量評為基本合格。

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