王曉文

(遼寧江河水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，遼寧 東港 118300)

1 概 述

清河是遼河左岸的較大支流。清河上游有南北兩支，南支為主流，全長(zhǎng)159km，流域面積5150km2。清河水庫(kù)位于清河干流上，控制面積2376km2，占清河流域總面積的49%，總庫(kù)容9.71億m3，為大(2)型水庫(kù)，壩址距下游長(zhǎng)大鐵路橋和開原城區(qū)約13km，主要建設(shè)項(xiàng)目有護(hù)岸工程和橡膠壩工程。

在河心樁號(hào)X35+685處擬建清河區(qū)橡膠壩。壩軸線方向長(zhǎng)259.50m，底板頂標(biāo)高87.70m，壩頂標(biāo)高90.20m，壩體高度2.5m，分三跨，每跨79m，中墩1.5m。調(diào)節(jié)閘設(shè)置在左側(cè)，底板標(biāo)高為87.70m，頂高程90.20m，閘室總凈寬18m。

2 橡膠壩壩址工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

壩址位于兩岸河漫灘及河床上，且以河床為主，河道垂直寬度約300m，擬建壩址長(zhǎng)度約277m，地面高程為86.97-91.67m，壩址區(qū)河漫灘整體地形平緩。

2.2 地層巖性

1)素填土：為人工回填的河道沖積土，呈黃褐色-褐色，結(jié)構(gòu)松散，夾有粉細(xì)砂和粉質(zhì)黏土，干強(qiáng)度和韌性低，層厚2.3-4.0m，層底高程82.81-85.54m，河道左岸鉆孔各鉆孔均有分布。

2)礫砂：呈黃褐色，飽和，略致密狀態(tài)，其主要成分為石英、長(zhǎng)石，礫徑2-20mm，含量40%-45%，中粗砂充填，局部混土量較高，層厚1.2- 3.5m，層底高程82.04- 84.76m，僅ZK1、ZK4號(hào)鉆孔揭示。

淤泥粉質(zhì)黏土：灰色，飽和，軟塑性，高壓縮性，層厚2.1m，層底高程82.66m，僅ZK1號(hào)鉆孔揭示。

3)粉土：黃棕色，飽和，軟塑性狀態(tài)，干強(qiáng)度較差，韌性較差，層厚0.8-2.3m，層底高程78.51-81.24m，河道左岸鉆孔各鉆孔均有分布。

4)級(jí)配不良的圓礫：黃褐色，密實(shí)狀態(tài)，礫石成分主要為石英、長(zhǎng)石，礫石直徑2-20mm，含量50%-55%，中粗砂充填，層厚0.9-3.5m，層底高程79.71-81.76，僅ZK1、ZK2、ZK3號(hào)鉆孔揭示。

5)礫砂：呈黃褐色，飽和，略致密至致密狀態(tài)，礫石成分主要為石英、長(zhǎng)石，礫石直徑2-20mm，含量40%-45%，中粗砂充填，局部混土量較高，揭示層厚2.5- 15.0m，層底高程70.76- 76.96m，各鉆孔均有揭示。

6) 粗砂：黃褐色，飽和，中等密度，層厚1.2m，層底高程75.76m，僅ZK1號(hào)鉆孔揭示。

2.3 壩址區(qū)水文地質(zhì)條件

根據(jù)勘察得知：區(qū)內(nèi)地下水屬第四系孔隙潛水，勘察期間橡膠壩壩址區(qū)水位高程為84.06-88.65m。

在壩址區(qū)清河取一組水樣進(jìn)行水質(zhì)分析。分析結(jié)果見表1。河水的HCO3-含量為108.49mg/L；PH值均為7.08；侵蝕性CO2含量為0 mg/L；Mg2+含量為19.59 mg/L；SO42-含量為208.46mg/L；根據(jù)分析結(jié)果可判定該場(chǎng)區(qū)河水化學(xué)類型為SO42-HCO3--Ca2+，PH值為7.08，屬弱堿性。

2.4 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.4.1 壩基各土層物理力學(xué)性質(zhì)

各土層物理力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳見表2。

2.4.2 壩基各土層原位測(cè)試

壩基原位檢測(cè)主要采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和動(dòng)力貫入試驗(yàn)，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳見表3。

表1 水質(zhì)分析成果匯總表

2.5 壩基各土層地基承載力值

壩基各土層地基承載力值見表4。

表2 壩基各土層原位測(cè)試指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表3 顆分試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

表4 壩基各土層地基承載力

2.6 壩基各土層凝聚力、內(nèi)摩擦角及摩擦系數(shù)

壩基各土層的凝聚力值和內(nèi)摩擦角系通過(guò)計(jì)算并按照類比法結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定。在壩基穩(wěn)定計(jì)算中礫砂層內(nèi)摩擦角建議值為35.4°；淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層凝聚力建議值為11.0kPa；粉土層凝聚力建議值為3.0kPa；級(jí)配不良的圓礫層內(nèi)摩擦角建議值為40°；礫砂層內(nèi)摩擦角建議值為38.8°；粗砂層內(nèi)摩擦角建議值為32°。

按照水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范的有關(guān)規(guī)定,給出建筑物基礎(chǔ)底面與②層礫砂之間的摩擦系數(shù)建議值f=0.40；④層圓礫之間的摩擦系數(shù)建議值f=0.50；與⑤層礫砂之間的摩擦系數(shù)建議值f=0.45。

2.7 壩基各土層滲透性及滲透穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本場(chǎng)區(qū)各土層滲透系數(shù)由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算數(shù)據(jù)給出，壩基各土層的滲透變形類型、臨界水力坡降和允許水力坡見表5。

表5 壩基各土層滲透變形類型及水力坡降匯總表

2.8 壩基飽和砂土的液化判別

本次勘察工作按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》規(guī)定對(duì)壩基飽和砂土進(jìn)行液化評(píng)價(jià)，判別結(jié)果見表6。經(jīng)判定，該區(qū)域不存在地震液化問題。

3 橡膠壩水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

3.1 壩基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)地形及壩體設(shè)計(jì)要求，建壩時(shí)，壩址區(qū)①層回填土結(jié)構(gòu)松散建議挖除；淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土處于軟塑性狀態(tài)，承載能力差，建議挖除或進(jìn)行基礎(chǔ)處理；③層粉土分布不均勻連續(xù)，建議挖除；④層圓礫建議承載能力為560kPa，可滿足地基穩(wěn)定要求，但該層厚度較小，建議設(shè)計(jì)進(jìn)行變形穩(wěn)定驗(yàn)算；⑤層礫砂建議承載能力為480kPa，該層分布連續(xù)穩(wěn)定，厚度較大，可滿足地基穩(wěn)定要求，但局部存在粗砂夾層。⑥層粗砂已透鏡體存在，分布不連續(xù)，建議承載能力為180kPa，該層層位不穩(wěn)定，粗砂透鏡體分布范圍小，且埋藏較深，對(duì)壩基穩(wěn)定影響較小[1]。

表6 壩基飽和砂土液化判別表

3.2 滲透穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)對(duì)滲透變形的判定，壩址區(qū)砂性土滲透變形形式均為管涌型，建議按照?qǐng)?bào)告給定的允許水力比降并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算，以確定是否產(chǎn)生滲透破壞。

3.3 壩基及護(hù)岸滲漏評(píng)價(jià)

壩址區(qū)主要透水層為粗砂和圓礫層，呈強(qiáng)透水性，蓄水后會(huì)存在壩基和護(hù)岸滲漏問題。需驗(yàn)算水量能否滿足正常蓄水要求，如不能滿足，需采取必要的防滲處理措施。

3.4 基坑開挖評(píng)價(jià)

因該場(chǎng)地地下水埋深較淺，且工程區(qū)位于主河床，基坑開挖時(shí)建議采用井點(diǎn)降水配合明排法進(jìn)行基坑排水，以滿足基礎(chǔ)施工要求。應(yīng)先將地下水降至設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行基坑開挖，這樣可避免開挖過(guò)程中出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)，給工程帶來(lái)不必要的影響。基坑開挖可按自然放坡考慮，開挖5m深度范圍內(nèi)給定回填土和淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土邊坡坡比1∶1.5，礫砂和圓礫邊坡坡比1∶1.5，粉土邊坡比為1∶12。如果開挖深度超過(guò)5m，建議設(shè)馬道分層開挖[2]。

3.5 沖刷影響評(píng)價(jià)

橡膠壩蓄滿水后，河水沿橡膠壩壩頂會(huì)產(chǎn)生溢流，由于水頭作用，勢(shì)必對(duì)下游產(chǎn)生一定的沖刷影響，長(zhǎng)期下去有可能在下游壩腳附近形成沖刷坑，對(duì)于壩體穩(wěn)定不利。所以，建議考慮沖刷影響，從結(jié)構(gòu)上采取一定措施來(lái)消除沖刷影響。

4 結(jié) 語(yǔ)

分析評(píng)價(jià)結(jié)論為壩址區(qū)素填土、粉質(zhì)粘土和粉土層建議挖除。圓礫和礫砂層連續(xù)穩(wěn)定，承載能力較高， 壩址區(qū)砂性土滲透變形形式均為管涌型，建議按照?qǐng)?bào)告給定的允許水力比降并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行滲透穩(wěn)定性驗(yàn)算，以確定是否產(chǎn)生滲透破壞。壩址區(qū)主要透水層為粗砂和圓礫層，呈強(qiáng)透水性，蓄水后會(huì)存在壩基和護(hù)岸滲漏問題。需驗(yàn)算水量能否滿足正常蓄水要求，如不能滿足，需采取必要的防滲處理措施。因該場(chǎng)地地下水埋深較淺，且工程區(qū)位于主河床，基坑開挖時(shí)建議采用井點(diǎn)降水配合明排法進(jìn)行基坑排水，以滿足基礎(chǔ)施工要求。建議考慮沖刷影響，從結(jié)構(gòu)上采取一定措施來(lái)消除沖刷影響。