南譙區(qū)東方紅水庫除險加固工程
趙育川
1.工程概況
東方紅水庫位于滁州市南譙區(qū)章廣鎮(zhèn)北面太平集村境內(nèi)，屬長江流域，座落于滁河支流三叉河上游，是一座以灌溉為主，兼防洪的重點小(1)型水庫。由于當(dāng)時施工條件限制，未按碾壓式土壩技術(shù)要求施工，樞紐工程存在理論較多問題：①大壩壩頂凹凸不平，護(hù)坡塌陷、損壞嚴(yán)重；②下游壩坡凹凸不平，壩基與壩身結(jié)合部滲漏嚴(yán)重，兩頭壩肩繞滲；③壩體內(nèi)有圬工涵口和涵身破損出現(xiàn)穿箱漏，出口無消能設(shè)施，無工作平臺和啟閉設(shè)施；④溢洪道進(jìn)口段無護(hù)砌，溢流堰為漿砌石結(jié)構(gòu)，下游無消能設(shè)施，沖刷嚴(yán)重。
2. 工程區(qū)地質(zhì)概況
2.1地形地貌
東方紅水庫庫區(qū)位于我國東部新華夏系第二沉降帶和秦嶺緯向構(gòu)造帶的復(fù)合部位。庫區(qū)地貌形態(tài)為沖積形成的一級階地，沿河流兩側(cè)階地一般上游狹窄，下游開闊。
2.2地層巖性
水庫區(qū)廣泛分布第四系沖積層，上部主要為粘性土，棕褐色，可塑狀。
2.3水文地質(zhì)條件
根椐含水層的性質(zhì)和地下水類型；壩區(qū)地下水的動態(tài)和埋藏條件，主要含水層為孔隙性含水層，屬潛水型，主要分布在壩體填土及第四系覆蓋層內(nèi)，受氣候、地形等因素影響，其補(bǔ)給來源主要是大氣降水及庫水。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料分析，本勘探場地范圍內(nèi)地下水對混凝土無侵蝕性。
2.4庫區(qū)工程地質(zhì)條件
2.4.1庫岸穩(wěn)定
庫區(qū)兩岸為可塑狀粘性土層組成，庫區(qū)周邊地形較平緩，植被發(fā)育良好，未見較大規(guī)模的崩塌和滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象，庫岸總體較穩(wěn)定。
2.4.2 庫區(qū)淤積
庫區(qū)位于江淮丘陵區(qū)，氣候溫暖濕潤，四季分明。庫區(qū)周邊植被發(fā)育良好，水土保持良好且?guī)熘苎匕稙榭伤軤钫承酝翆痈采w。庫內(nèi)淤積現(xiàn)象不嚴(yán)重。
2.5抗震性能評價
根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），測區(qū)設(shè)計地震動峰值加速度為0.05g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度，設(shè)計地震動反應(yīng)譜特征周期值為0.40s。
3. 常水頭注水試驗及成果分析
本次勘探在大壩壩頂3＃、4＃、5�？走M(jìn)行了4(段)次常水頭注水試驗，試驗成果見表3.1。位置見剖面圖或柱狀圖。
 

 

通過室內(nèi)外試驗成果對比，室內(nèi)滲透試驗和野外注水試驗存在一定的差異；建議每層土的滲透系數(shù)宜采用大值。
4. 壩區(qū)工程地質(zhì)條件
4.1壩體體工程地質(zhì)條件
4.1.1壩體地層簡述
本次勘察揭示，壩體填土主要為①層素填土 (Qml)，棕褐、灰色，軟塑~可塑，濕，質(zhì)地以粉質(zhì)粘土及重粉質(zhì)壤土為主，河槽段層底為流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，礫石和風(fēng)化物含量約10-30%,局部含量較多。
4.1.2壩體工程地質(zhì)評價
經(jīng)野外原位測試及室內(nèi)土工試驗資料綜合分析表明：壩體填土主要為①層素填土，河槽段層底為流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，礫石和風(fēng)化物含量約10-30%，局部含量較多。液性指數(shù)平均值0.73，塑性指數(shù)平均值15.94；壓實度范圍值為82.6%~97.6%，平均壓實度87.4%，不滿足規(guī)范要求。在大壩壩頂孔3＃、4＃、5＃做注水試驗，成果表明滲透系數(shù)均值1.89×10-4 cm/s，屬中等透水性，說明該大壩碾壓不密實，防滲性能較差。
綜上所述，由于填筑大壩時，未經(jīng)碾壓或碾壓不實所致；壩體填土與壩基結(jié)合部沒有處理好，其接觸面亦成為滲漏通道；壩體土填筑質(zhì)量未能達(dá)到設(shè)計要求，致使下游壩腳多處出現(xiàn)散浸、滲漏出逸點和局部沼澤化現(xiàn)象。
4.2壩基工程地質(zhì)條件
4.2.1壩基工程地質(zhì)評價
①層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土呈軟塑狀，含有少量礫砂；主要分布在河槽段，呈透鏡體狀分布；該層為軟弱強(qiáng)度，中～高壓縮性，孔隙比大，含水量大，工程地質(zhì)條件差。直接快剪粘聚力建議值14.0KPa，直接快剪內(nèi)摩擦角建議值8.0°滲透系數(shù)建議值為5.0×10-5cm/s，屬弱透水；fk =80kPa。
②1層粘土呈可塑狀，主要分布在左岸坡壩基；該層為中等強(qiáng)度，中壓縮性，工程地質(zhì)條件一般。直接快剪粘聚力建議值35.0KPa，直接快剪內(nèi)摩擦角建議值14.0°滲透系數(shù)建議值為3.0×10-5cm/s，屬弱透水；fk =150kPa。
③層片巖，強(qiáng)風(fēng)化，右岸坡埋藏較淺，強(qiáng)度高，一般可視為弱透水層，工程地質(zhì)條件較好，fk=300kPa。
4.2各層巖土主要參數(shù)值
綜合室內(nèi)試驗與野外原位測試，結(jié)合已建工程多年運(yùn)行的實際情況，壩體和壩基各層巖土物理力學(xué)參數(shù)建議值詳見表4.1。
 

 

4.3土的滲透變形判別
根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》附錄中的規(guī)定，判斷土的滲透變形的類型為流土；根據(jù)公Jcr=(Gs-1)(1-n)計算土層的臨界比降；再根據(jù)建筑物的重要性除以1.5～2.0安全系數(shù)，確定允許比降，具體建議值見表4.2所示。

5．正常溢洪道工程地質(zhì)條件評價
正常溢洪道為寬頂堰結(jié)構(gòu)，根據(jù)鉆孔揭示，持力層為③層片巖，強(qiáng)風(fēng)化，強(qiáng)度高，一般可視為弱透水層，工程地質(zhì)條件好， fk=300kPa；抗沖刷性能一般。（土層分布詳見ZP-ZP，工程地質(zhì)剖面圖）
6. 放水涵洞工程地質(zhì)條件評價
根據(jù)鉆孔揭示，放水涵涵基持力層為②1層粘土, 呈可塑狀，該層為中等強(qiáng)度，中壓縮性，工程地質(zhì)條件一般。直接快剪粘聚力建議值35.0KPa，直接快剪內(nèi)摩擦角建議值14.0°滲透系數(shù)建議值為3.0×10-5cm/s，屬弱透水；fk =150kPa，承載力和壓縮模量均滿足設(shè)計要求；抗沖刷性能較差。（放水涵土層分布詳見ZP-ZP，工程地質(zhì)剖面圖）
 

7. 結(jié)論與建議
（1）大壩壩體填土質(zhì)量較差，質(zhì)地以粉質(zhì)粘土及重粉質(zhì)壤土為主，建議對大壩進(jìn)行防滲加固處理。
（2）正常溢洪道為寬頂堰結(jié)構(gòu)，持力層為③層片巖，fk=300kPa；抗沖刷性能一般。
（3）放水涵涵基持力層為②1層粘土，呈可塑狀；fk =150kPa，承載力和壓縮模量均滿足設(shè)計要求；抗沖刷性能較差。

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