王 旭，李志軍

(新疆水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局，烏魯木齊 830000)

1 工程概況

蘇巴什水庫位于柯坪縣西北約10 km的蘇巴什河出山口，是蘇巴什河上游的控制性工程。水庫正常蓄水位1 315.00 m，相應(yīng)庫容1 470萬m3，工程建筑物主要由左岸混凝土面板砂礫石壩，右岸重力式擋墻、泄洪、沖沙、引水閘和混凝土重力壩組成，最大壩高35.5 m，壩頂寬8 m。

工程壩址河床基巖主要由Q1礫巖構(gòu)成，根據(jù)勘察和施工揭露壩基礫巖存在NEE向陡傾角溶隙，對(duì)建筑物穩(wěn)定和壩基防滲影響較大，礫巖陡傾角溶隙的工程特性和處理是壩基的重要工程地質(zhì)問題。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

場(chǎng)區(qū)處于柯坪推覆構(gòu)造帶 (亦稱柯坪斷塊)東段，柯坪推覆構(gòu)造帶由多排近NEE向的逆沖斷裂和薄皮式褶皺構(gòu)造組成，逆沖席體指向南，朝著塔里木盆地方向。工程區(qū)所處的東段表現(xiàn)為3排逆斷裂一褶皺帶，總體地貌輪廓由3排單斜構(gòu)造和2個(gè)狹長的山間盆地組成，工程區(qū)位于第二排依木干塔烏逆斷裂―褶皺帶南緣。

3 工程區(qū)巖溶的分布規(guī)律

巖溶現(xiàn)象在壩址區(qū)普遍發(fā)育，地表和地下均有不同程度的巖溶發(fā)育，但總體規(guī)模較小，形態(tài)各異，主要表現(xiàn)為溶洞、溶孔、溶隙等。

溶洞主要在兩岸灰?guī)r岸坡坡腳沿層間擠壓帶和構(gòu)造破碎帶發(fā)育，由河水淘蝕和溶蝕共同作用形成，洞徑一般小于2.0 m，深度2～5 m，規(guī)模小，分布少，主要分布于壩址下游左岸坡腳，對(duì)工程影響不大。

溶孔在灰?guī)r和礫巖中均有分布，溶孔孔徑一般較小，微小溶孔呈針孔狀，最大為2 cm。

灰?guī)r中溶隙主要沿層面和層間擠壓帶發(fā)育，溶隙寬度0.1～0.5 cm，局部地段寬1～3 cm。河床壩基Q1礫巖中主要發(fā)育NNE向溶隙，與河流大角度相交，陡傾NW或SE，傾角80～90°，裂隙面起伏、粗糙，常見厚度0.2～0.5 cm的碳酸鹽結(jié)晶體，見圖2。該組溶隙主要在右岸重力擋墻段和趾板段發(fā)育，重力擋墻長55 m，共發(fā)育7條溶隙，間距4～15 m，張開寬度一般1～5 cm，局部寬度達(dá)到22 cm，如圖3、4；左岸趾板段長371 m，共發(fā)育14條溶隙，規(guī)模較小，寬度一般小于1 cm。從壩基開挖情況來看，該組裂隙大部分東西向貫穿河床，走向基本與巖層走向平行，向上未穿透中更新統(tǒng)礫巖層，向下切穿Q1礫巖層。

4 壩基礫巖溶隙的成因機(jī)理

從壩基礫巖溶隙的分布特征與工程區(qū)的構(gòu)造活動(dòng)特征來看，礫巖溶隙的形成與新構(gòu)造活動(dòng)、巖石成分和地下水的運(yùn)移規(guī)律有關(guān)。

中新世—早更新世印度板塊與歐亞大陸板塊全面碰撞，天山晚古生代褶皺和斷裂構(gòu)造重新復(fù)活隆起，并向南北兩側(cè)推擠，同時(shí)受帕米爾向北急劇擠壓所形成的NNW向左行走滑斷裂活動(dòng)影響，在前陸盆地中形成現(xiàn)今由多排弧形褶皺-逆斷裂帶組成的柯坪推覆體。推覆體地殼結(jié)構(gòu)特征是前陸盆地以下沿寒武系底界面存在低角度滑脫斷裂，埋深5～10 km，南淺北深，總體北傾。晚第四系至今柯坪推覆體仍在活動(dòng)變形，而變形在地表和近地表主要表現(xiàn)為褶皺山南的戈壁灘上發(fā)育一系列的新生小褶皺，且變形在空間上具有不均一性，表現(xiàn)為地殼總縮短量由西向東減小，新生代構(gòu)造變形具有西強(qiáng)東弱、南強(qiáng)北弱的特點(diǎn)[1]。

工程區(qū)處于柯坪推覆構(gòu)造帶東段第二排依木干塔烏逆斷裂―褶皺帶南緣，如圖5所示，褶皺較剛性的寒武紀(jì)灰?guī)r已出露地表，褶皺山在地表為單斜構(gòu)造。新近系末期推覆構(gòu)造帶形成后，第四系松散堆積物開始在盆地和侵蝕河谷搬運(yùn)、沉積，根據(jù)前人對(duì)工程區(qū)冰水沉積礫巖研究認(rèn)為，該層礫巖組形成于早更新世，主要分布于工程區(qū)上游山間盆地邊緣和庫壩區(qū)河谷內(nèi)，盆地邊緣厚度一般400～600 m，河谷厚度40～120 m，不整合覆蓋于古生代地層之上，礫巖主要由灰?guī)r、砂巖次圓狀碎石、碎屑組成，磨圓度一般，分選性差，鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較好，飽和抗壓強(qiáng)度一般30～40 MPa，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，礫巖上部致密膠結(jié)，透水性差，下部顆粒級(jí)配較差，缺少細(xì)顆粒，透水性較強(qiáng)。

早更新世礫巖形成后，由于受到區(qū)域南北兩側(cè)構(gòu)造推擠作用，依木干塔烏褶皺山體仍在隆起變形，在隆起變形的過程中單斜山體寒武系—奧陶系灰?guī)r產(chǎn)生層間錯(cuò)動(dòng)，形成順層分布斜向上的剪切應(yīng)力，剪切應(yīng)力直接作用于壩址河谷水平覆蓋地表的礫巖底部，使得礫巖被頂起，由于灰?guī)r各層面間的應(yīng)力差異使上覆礫巖被剪斷，形成與灰?guī)r走向近平行、間距不等的NNE向陡傾角張裂隙，而從裂隙的延伸情況來看，裂隙只延伸到礫巖頂面3 m以下(見圖6)，未延伸至Q2礫巖頂面，且裂隙未充填第四系松散物，這說明裂縫形成后河谷繼續(xù)接受沉積、成巖，隨之層間錯(cuò)動(dòng)停止，這與晚第四系以來柯坪推覆體活動(dòng)變形主要表現(xiàn)在褶皺山南的新生小褶皺相對(duì)應(yīng)[2]。

礫巖NNE向陡傾角張裂隙形成后，地表水沿裂隙向下入滲，后沿下部透水較強(qiáng)的粗礫巖和巖性接觸帶向河道下游排泄。由于礫巖成分主要為灰?guī)r，且為碳酸鈣膠結(jié)，在水的作用下易產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象，經(jīng)過長期的溶蝕和沖蝕作用，裂縫逐漸變寬，形成現(xiàn)今的陡傾角溶隙。另外，從勘探揭露來看，礫巖層地下水位埋深一般在15 m以下，壩線下游部分地段地下水位在100 m以下，礫巖中現(xiàn)今地下水徑流較弱，其原因主要是工程區(qū)屬干旱地區(qū)，地下水的補(bǔ)給主要來源于蘇巴什河地表徑流，河水徑流不大，且礫巖裂隙未延伸至地表，頂部完整且一直延伸到上游盆地起到了一定的隔水作用，同時(shí)也說明裂隙的溶蝕、侵蝕可能主要發(fā)生在裂縫形成初期的早更新世。

5 壩基礫巖溶隙危害分析

蘇巴什水庫工程基礎(chǔ)出現(xiàn)的裂隙屬于巖溶現(xiàn)象，在Q1礫巖中出現(xiàn)溶隙在新疆尚屬首次，為查明溶隙分布及特性，提出有針對(duì)性的處理意見，除進(jìn)行了施工現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充勘察工作外，還特別邀請(qǐng)了國內(nèi)知名專家就基礎(chǔ)溶隙的成因、危害及處理方案進(jìn)行了咨詢，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)勘的成果和專家咨詢意見，對(duì)壩基溶隙的危害性分析如下：

(1) 根據(jù)對(duì)礫巖溶隙的研究認(rèn)為，溶隙形成于早更新世，現(xiàn)今活動(dòng)不明顯，今后發(fā)生再次活動(dòng)的可能性不大，溶隙現(xiàn)今溶蝕微弱。

這也是前天夜里楚墨將她進(jìn)入時(shí)，所說的話；這也是前天夜里當(dāng)楚墨離開她時(shí)，所說的話。可是對(duì)不起什么呢？對(duì)不起讓你久等了？對(duì)不起我要和你做愛？對(duì)不起我要讓你做一個(gè)背叛丈夫的女人？對(duì)不起我要讓可憐的蕭健戴一頂綠帽子？對(duì)不起我和你做完愛以后就要抽身而退？靜秋閉緊眼睛，她有些呼吸困難。

(2) Q1礫巖巖層鈣質(zhì)膠結(jié)，且膠結(jié)程度較好，強(qiáng)度較高，屬中硬巖，巖體完整性較好，而溶隙陡傾，且間距較大，作為重力式擋墻和泄水建筑物的基礎(chǔ)，承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

(3) 由于溶隙延伸較長，切割較深，連通性較好，且部分穿過壩體及防滲帷幕，構(gòu)成了壩基的滲漏通道，存在滲漏問題，需采取防滲措施。

6 壩基溶隙的處理措施及效果

6.1 處理措施

根據(jù)上述分析，右岸閘壩段基礎(chǔ)巖體裂隙不存在抗斷和滲透穩(wěn)定問題，基巖承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求，但考慮到工程的安全可靠性，施工仍然對(duì)基礎(chǔ)加強(qiáng)了加固處理。壩基基礎(chǔ)和防滲處理措施如下：

溶隙混凝土塞：為便于溶隙的灌漿施工，沿基坑內(nèi)裂隙發(fā)展方向進(jìn)行混凝土塞的槽挖，刻槽深度0.5～2 m，混凝土塞內(nèi)設(shè)置錨桿，長度4.5 m，深入巖石3.5 m，錨桿的間排距1.5 m，并在溶隙刻槽巖石表面設(shè)置并縫鋼筋[3]。

溶隙端頭圍封：溶隙混凝土塞刻槽完成后，在每條溶隙兩端各設(shè)置6個(gè)鉆孔，進(jìn)行端頭灌漿封堵，鉆孔呈傘形分布，見圖7，孔徑150 mm，鉆孔間距30 cm，鉆孔鉛直，深度32 m，灌注C20細(xì)粒混凝土或M15砂漿。對(duì)于張開較大的溶隙將注漿管伸入溶隙，采用由下而上灌注砂漿。

溶隙騎縫灌漿：溶隙混凝土塞施工完成后，沿溶隙兩側(cè)進(jìn)行騎縫灌漿，灌漿孔距2 m，交叉斜孔，施工時(shí)確保鉆孔穿過裂隙。水平面夾角76～86°；灌漿材料為水泥漿和M25砂漿，灌注壓力不小1 MPa，灌漿遵循先兩頭后中間的順序[4]。

溶隙監(jiān)測(cè)：在重力式擋墻基礎(chǔ)主要裂隙中埋設(shè)18只滲壓計(jì)，用以監(jiān)測(cè)溶隙滲流；在趾重力式擋墻的墻踵和墻趾處分別埋設(shè)2只三點(diǎn)式巖石變位計(jì)，用以監(jiān)測(cè)溶隙的變形。

6.2 溶隙處理效果

溶隙處理完成后，對(duì)溶隙封堵和帷幕灌漿采用鉆孔進(jìn)行取芯和壓水實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查溶隙封堵段充填密實(shí)，壓水實(shí)驗(yàn)值均小于3 Lu，封堵和灌漿效果均達(dá)到了預(yù)期效果。工程于2017年建成運(yùn)行，運(yùn)行期滲壓計(jì)和變位計(jì)監(jiān)測(cè)均未發(fā)現(xiàn)異常，壩基和建筑物也未發(fā)現(xiàn)滲漏和變形。

7 結(jié) 論

(1) 裂隙形成于早更新世依木干塔烏褶皺山隆起時(shí)，灰?guī)r產(chǎn)生層間錯(cuò)動(dòng)，使上覆礫巖被剪斷而形成張裂隙，后期在地下水的溶蝕和沖蝕作用下裂縫逐漸變寬，形成現(xiàn)今寬度較大陡傾角溶隙。

(2) 從溶隙的分布、地下水分布、自然氣候和新構(gòu)造活動(dòng)特征分析，溶隙形成于早更新世，現(xiàn)今活動(dòng)不明顯，今后發(fā)生再次活動(dòng)的可能性不大，溶隙現(xiàn)今溶蝕微弱。

(3) 礫巖強(qiáng)度較高，屬中硬巖，巖體完整性較好，而溶隙陡傾，且間距較大，對(duì)建筑物基礎(chǔ)影響不大，但存在滲漏問題，需加強(qiáng)防滲處理。

(4) 施工考慮到工程的安全可靠性，仍然對(duì)基礎(chǔ)加強(qiáng)了加固處理，設(shè)置了相應(yīng)的滲流和變形檢測(cè)，并加強(qiáng)了溶隙發(fā)育段的帷幕灌漿。

工程于2017年建成運(yùn)行，至今運(yùn)行良好，壩基和建筑物未發(fā)現(xiàn)滲漏和變形問題，說明工程對(duì)裂隙的封堵和灌漿處理起到了良好的作用。