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        梅山水庫新建泄洪洞工程地質條件分析

        2022-01-10 02:41:40丁向陽
        關鍵詞:泄洪洞產(chǎn)狀基面

        丁向陽

        (安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司,安徽 合肥 230041)

        梅山水庫是位于史河上游金寨縣境內的大(1)型水利水電樞紐工程。樞紐工程現(xiàn)由攔河壩、溢洪道、泄洪隧洞、放水底孔和發(fā)電鋼管及廠房等部分組成。

        新建泄洪洞位于壩址左岸,隧洞線按直線布置,進口位于左岸上游山坡上。進口上平段后接1∶2的斜洞接下平段至出口。出口位于左岸進廠公路西側大壩下游的山坡陡壁處,以下接出口明渠穿過左岸進廠公路進入下游河床。

        1 地質條件

        1.1 地層巖性

        隧洞沿線出露巖石均為燕山晚期細?;◢弾r(γ3-3 5),礦物成分以石英、長石為主,其次為角閃石、云母等,細?;◢徑Y構,塊狀構造,新鮮時巖石致密堅硬。除隧洞進出口部位有近期人工堆積和坡殘積覆蓋層外,隧洞洞身段地表山坡基本為巖石出露,局部有淺薄的第四系殘坡積覆蓋。

        根據(jù)除險加固勘察階段壩基巖石物理力學試驗成果,微風化~新鮮花崗巖比重為2.66,重度為24.93~26.30 kN/m3,飽和吸水率0.47%~1.12%,飽和單軸抗壓強度84.6~129.2 MPa,彈性模量37.25~56.14 GPa,是理想的隧洞圍巖。

        花崗巖地表一般呈弱~微風化,局部亦有強風化,甚至全風化,主要表現(xiàn)為沿裂隙密集帶或擠壓錯動帶的差異風化,分布范圍不穩(wěn)定,主要出現(xiàn)在進口山坡淺部。

        1.2 地質構造

        根據(jù)本次隧洞開挖結果,在隧洞進口及洞身段共揭露斷裂構造9條,其中規(guī)模較大的斷層1條(F1),小斷層5條,閃長巖脈3條。主要斷裂構造如表1所列。

        表1 主要斷裂構造性狀一覽表

        1.3 地下水活動狀態(tài)

        從隧洞開挖情況來看,在樁號0+22.3~0+37段由于隧洞埋深較淺,施工期間下雨時洞內順裂隙滴水,天氣晴好時則洞內干燥。除本段外,其余洞段僅在小斷層f208及閃長巖脈δ2處有滴水現(xiàn)象,而絕大部分洞段干燥,因此洞室水文地質條件簡單。

        2 工程地質條件評價

        2.1 進口段工程地質條件評價

        進口段設閘門井及消渦梁(0-006~0+22.3),建基面共長28.3 m,建基面高程108 m。建基面巖性為淺肉紅色細粒花崗巖,巖石新鮮、堅硬,較完整。建基面發(fā)育有2條擠壓式小斷層f202及f210。f202位于建基面左側,產(chǎn)狀為N45~60°E,NW∠60~70°,面弧形彎曲,夾0.5~1cm高嶺土及巖片;f210從右側向上游斜穿建基面至左側,產(chǎn)狀N65~75°E,NW∠65~75°,面彎曲,寬5cm,局部寬10cm,夾巖片及高嶺土,已掏槽處理。另外尚發(fā)育有L1及L22條大裂隙。L1產(chǎn)狀N15~20°E,NW∠45~50°,面弧形彎曲,夾0.3~0.5cm高嶺土及巖片; L2產(chǎn)狀N60~70°E,NW∠60~65°,面較平,稍彎,夾0.2~0.3cm巖片及高嶺土膜。除上述外,其余裂隙一般閉合、短小,斷續(xù)延伸,附鐵錳膜,且不甚發(fā)育。以上斷裂構造規(guī)模較小,不會對閘門井等建筑物的安全穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響,建筑物建基面工程地質條件較好。

        2.2 洞身段工程地質條件評價

        洞身段(樁號0+22.3~0+382.637)巖性全部為細粒花崗巖,巖性單一,洞內巖石大部分新鮮堅硬,僅進口洞頂部分為微風化。洞內共揭露小斷層5條,閃長巖脈3條,閃長巖脈與兩盤巖石均為裂隙式接觸。洞身段斷裂性狀見表1。其中小斷層f205、f211及閃長巖脈δ1、δ2與洞軸線交角較大(90°~60°),對圍巖穩(wěn)定性影響不大;f208與洞軸線交角較小(24°~34°),順洞延伸較長,但其寬度不大,對圍巖穩(wěn)定影響亦不大;f210主要位于進口段,洞內僅在右側洞壁下部出露,對洞室穩(wěn)定影響較小。因此洞身圍巖總體上穩(wěn)定性較好,大部分屬Ⅱ~Ⅰ類圍巖。

        但是洞身樁號0+22.3~0+37段由于開挖斷面較大,寬16 m~13.8 m,高22.5 m~15.5 m,洞頂為平頂,且埋深較淺,最小埋深僅12 m,距地表較近,因此裂隙發(fā)育。主要發(fā)育裂隙產(chǎn)狀N60~70°E,NW∠70~75°及N30~50°E,NW∠75°,此兩組裂隙均與洞軸線交角較小(0°~25°),另f202在樁號0+25~0+36段形成寬0.5~1.2 m的透鏡體裂隙密集帶。在裂隙的相互切割下,巖體完整性較差,洞頂穩(wěn)定性亦較差,在洞頂中間部分圍巖類別為Ⅲ類,洞頂其它部位及兩壁圍巖類別為Ⅲ~Ⅱ類。洞身圍巖具體分類評價如表2所列。

        表2 圍巖分類及穩(wěn)定性評價一覽表

        2.3 出口段工程地質條件評價

        出口明渠(樁位0+382.637~0+428.90)底板開挖高程65.2 m,巖性為細粒花崗巖,巖石新鮮、堅硬,完整,底板裂隙不發(fā)育,兩側壁裂隙較發(fā)育,裂隙面一般附鐵錳膜,大部閉合。

        出口明渠右側壁平行發(fā)育2條產(chǎn)狀N40°E,NW∠75~80°裂隙,裂隙面平直,夾2 mm~5 mm白色高嶺土膜,裂隙間隔40 cm~50 cm。由于其走向與邊坡近平行,且傾向渠內,裂隙延至邊坡下部被切腳后影響邊坡穩(wěn)定,因此對其進行了錨固處理,保證了邊坡的穩(wěn)定。明渠左側壁裂隙大部分閉合,可見3條與邊坡近平行的產(chǎn)狀N40°E,∠90°裂隙,長4 m~7 m,一盤開挖震動影響已脫落,另一盤形成邊坡,因此邊坡較穩(wěn)定。

        出口段底板新鮮、完整,裂隙不發(fā)育,大多短小閉合,是良好的建基面。

        3 施工開挖及處理措施

        建議泄洪洞分進、出口兩個工作面施工,先從上游進口開始施工。進口段施工時在樁號0-008 m附近預留擋水巖坎,進行進口明渠、閘門井建基面及洞室樁號0+22.3~0+52.2段開挖,上述開挖結束后即進行混凝土施工。其后出口工作面開始開挖,直至與第一次開挖全線貫通。開挖期間對局部不穩(wěn)定巖體進行臨時錨桿錨固或掛網(wǎng)噴錨等臨時支護措施。

        根據(jù)泄洪洞所開挖揭露地質情況以及所處工程部位的不同,采取不同的永久支護措施。樁號0+000~0+22.3閘門井為全混凝土結構;洞身樁號0+22.3~0+123.015段全斷面砼襯砌;0+123.015~0+367.637段兩側洞壁及底板砼襯砌,洞頂為素噴砼;0+367.637~0+382.6段全斷面砼襯砌,0+382.6~0+428.9出口明渠段兩側為砼擋墻。

        4 結束語

        新建泄洪洞洞室圍巖基本新鮮,斷層及裂隙不發(fā)育~較發(fā)育,巖體完整,巖體結構大部為塊狀~次塊狀結構,局部為鑲嵌碎裂結構;除沿斷層f208及閃長巖脈δ2有滴水現(xiàn)象外,其余絕大部分洞段干燥無滴水,施工期間未發(fā)生掉塊、塌方等圍巖失穩(wěn)現(xiàn)象,圍巖絕大部分為Ⅰ~Ⅱ類,洞室整體穩(wěn)定~基本穩(wěn)定。但在樁號0+22.3~0+37段由于洞室埋深較淺,裂隙較發(fā)育,巖體完整性差,洞室圍巖為Ⅲ~Ⅱ類,施工時為保證安全,本段進行了臨時支護處理。開挖后對局部構造發(fā)育段進行固結灌漿處理后再進行澆筑混凝土。由此可見,本文建議的泄洪洞施工開挖順序及支護處理措施等方案技術可行,社會經(jīng)濟效益明顯,為水庫的安全運行提供數(shù)據(jù)支撐,并為類似工程提供技術支撐。

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