工程地質(zhì)條件對(duì)進(jìn)水口位置選擇的影響
——以灘坑水庫(kù)引水工程為例

張春光，盧浩明，吳文峰，王 猛

(中水珠江規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310002)

因地勢(shì)原因，麗水市存在供水水源單一、應(yīng)急供水難以保障的問(wèn)題；且近年來(lái)麗水市城區(qū)大規(guī)模的開(kāi)發(fā)和建設(shè)，對(duì)現(xiàn)有供水水質(zhì)保障產(chǎn)生了不利影響，供水安全性存在較大隱患[1]。利用灘坑水庫(kù)的優(yōu)質(zhì)水源實(shí)施引水工程，可以形成多水源供水格局，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，提高供水可靠性、安全性及應(yīng)對(duì)突發(fā)性供水安全事件的能力。取水口對(duì)引水工程至關(guān)重要，對(duì)其工程地質(zhì)條件研究具有重要意義[2-4]。查明進(jìn)水口水下巖塞爆破位置的工程地質(zhì)條件，包括邊坡開(kāi)挖石碴和坡積物的堆積厚度、基巖的風(fēng)化分帶、節(jié)理裂隙發(fā)育程度以及巖體的透水性等情況，可為巖塞爆破設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)[5-8]。

1 工程概況

灘坑水庫(kù)，又名千峽湖，位于甌江流域小溪支流中段，上游集水面積3 330 km2，多年平均入庫(kù)水量37.84億m3，總庫(kù)容41.90億m3，正常蓄水位160 m，相應(yīng)庫(kù)容35.20億m3，死水位120 m，相應(yīng)庫(kù)容13.94億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容21.26億m3。庫(kù)區(qū)橫跨青田、景寧兩縣，壩址位于青田縣灘坑村附近，距麗水市區(qū)107 km。工程于2004年開(kāi)始施工，2009年下閘蓄水，是浙江省第二大水庫(kù)。引水工程取自灘坑水庫(kù)，取水口距景寧縣城距離約62 km，出口調(diào)流加壓泵站距麗水市區(qū)距離約17 km，輸水線路全長(zhǎng)約32 km，工程區(qū)交通便利。

可行性研究階段選定西線輸水線路的下塘取水口方案(方案一)。選定后的輸水線路方案：取水口位于灘坑水庫(kù)景寧縣下塘村附近、緊鄰青景慶公路，輸水線路自取水口經(jīng)過(guò)底坑、滿頭壘、沙坑、大丘、上垟、金村、烏陰坑，于胡村水庫(kù)庫(kù)尾接擬建的調(diào)流加壓泵站。后期勘探過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)方案一進(jìn)水口地質(zhì)條件較為復(fù)雜，因此在方案一進(jìn)水口下游240 m處擬選另一進(jìn)水口(方案二)，作為比選方案(見(jiàn)圖1)。

圖2 方案一、方案二位置圖

2 工程地質(zhì)條件

2.1 方案一

方案一進(jìn)水口為可行性研究階段推薦的進(jìn)水口方案，進(jìn)水口位于原下塘村附近，采用水下巖塞爆破法施工，巖塞直徑為5.0 m，巖塞厚度為8.0 m，巖塞后設(shè)置集渣坑，集渣坑底高程為96.0 m，底寬4.8 m。豎井布置在進(jìn)水口下游側(cè)山體內(nèi)部，啟閉機(jī)室布置在青景慶公路擬開(kāi)挖的交通洞內(nèi)，交通洞長(zhǎng)約110 m。

2.1.1 地形地貌

進(jìn)水口位置原河谷底寬約45 m，谷底高程約90 m，河流從中間穿過(guò)，河床寬約15 m。公路以下山坡坡度約35°，公路以上山坡一般坡度45°～55°，部分地段為懸崖峭壁。灘坑水庫(kù)正常蓄水位160 m，進(jìn)水口巖塞位置設(shè)計(jì)高程為111～118 m。

2.1.2 地層巖性

進(jìn)水口部分巖性地表露頭情況(見(jiàn)圖2—圖5)。

2.1.3 地質(zhì)構(gòu)造

進(jìn)水口無(wú)區(qū)域性斷裂通過(guò)，但根據(jù)公路開(kāi)挖和鉆探揭露，查明到一些小的斷裂構(gòu)造：f1:N35°W，NE∠70°，破碎帶寬約2～3 m，由糜棱巖、碎裂巖組成，地表出露于ZK106孔位左側(cè)約42 m公路邊坡，深部于鉆孔ZK106孔深49～54 m處通過(guò)。f105：∠75°，破碎帶寬約1.5 m，由斷層泥、糜棱巖、碎裂巖組成，于鉆孔ZK105孔深15～21.5 m處通過(guò)。f126：∠75°，破碎帶寬30～40 cm，由碎裂巖組成，于鉆孔ZK126孔深65～66.3 m處通過(guò)。

圖2 凝灰質(zhì)砂巖和沉凝灰?guī)r互層

圖3 凝灰質(zhì)砂巖和沉凝灰?guī)r互層

圖4 玻屑凝灰?guī)r

圖5 晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r

進(jìn)水口基巖節(jié)理構(gòu)造較為發(fā)育，主要節(jié)理有兩組：①N50°～60°W，NE∠70°～75°，節(jié)理面平直、延伸長(zhǎng)，微張，節(jié)理面鐵錳質(zhì)渲染，節(jié)理間距10～30 cm不等。②N65°～75°E，SE∠60°～70°，節(jié)理面延伸較短，斷續(xù)發(fā)育，微張，節(jié)理面鐵錳質(zhì)渲染，節(jié)理間距25～50 cm不等。

2.1.4 水文地質(zhì)條件

分布在山坡表層的碎、塊石層，結(jié)構(gòu)松散、孔隙大，屬?gòu)?qiáng)～極強(qiáng)透水性；下部含碎石粉質(zhì)或砂質(zhì)粘土為中等～強(qiáng)透水性。晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r的巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD>75%，巖體完整性較好，一般透水率q=2Lu～7Lu，為弱透水性；玻屑凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖與沉凝灰?guī)r為晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r中夾層，由于層面、節(jié)理面等結(jié)構(gòu)面發(fā)育，總體巖石的完整性差，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD=0%～40%，偶為53%～75%，一般透水率q=12Lu～50Lu，為中等透水性。

2.2 方案二

方案二進(jìn)水口高程為111.00 m，進(jìn)水口位于方案一進(jìn)水口下游240 m。豎井及啟閉機(jī)室設(shè)在青景慶公路內(nèi)側(cè)。

2.2.1地形地貌

進(jìn)水口位置位于原小順坑右岸老公路上，小順坑河谷底寬約50 m，谷底高程85 m，河床靠左側(cè)，寬約20 m。老公路以下山坡坡度35°～65°，老公路以上山坡一般坡度40°～45°，部分地段為懸崖峭壁。

2.2.2 地層巖性

2.2.3 地質(zhì)構(gòu)造

進(jìn)水口未發(fā)現(xiàn)區(qū)域性斷裂通過(guò)，地質(zhì)構(gòu)造以節(jié)理為主，沿公路地表主要發(fā)育的節(jié)理有：①N25°E，SE∠85°，節(jié)理面平直、延伸長(zhǎng)，微張，節(jié)理面鐵錳質(zhì)渲染，節(jié)理間距1～2 m；②N40°E，NW∠75°，節(jié)理面略有扭曲、延伸長(zhǎng)，微張，節(jié)理面鐵錳質(zhì)渲染，節(jié)理間距2～3 m。進(jìn)水口山坡主要節(jié)理為N50°W，NE∠60°～75°，節(jié)理延伸長(zhǎng)，一般微張，節(jié)理面鐵錳質(zhì)渲染，節(jié)理間距1～2 m，部分節(jié)理地表張開(kāi)1～2 cm，泥質(zhì)、巖屑充填。上層進(jìn)水口山坡主要發(fā)育的節(jié)理有：①SN，E∠85°～90°，節(jié)理面平直、延伸長(zhǎng)，微張～閉合，節(jié)理面鐵錳質(zhì)渲染，節(jié)理間距10～30 cm；②N80°W，SW∠60°，平行發(fā)育兩條，間距1.5 m，微張～閉合，延伸長(zhǎng)，在坡面上形成一較深的溝槽。

2.2.4 水文地質(zhì)條件

進(jìn)水口山坡地表分布少量碎、塊石層，結(jié)構(gòu)松散、孔隙大，屬?gòu)?qiáng)～極強(qiáng)透水性；下部基巖節(jié)理發(fā)育、破碎程度不一，RQD值大多為20%～90%，透水率一般q=10Lu～26Lu，為中等透水性。

3 工程地質(zhì)條件對(duì)比分析

方案一進(jìn)水口位置山坡坡度35°，地表覆蓋層上部為碎、塊石，厚度4～5 m，下部為含碎石粉質(zhì)或砂質(zhì)粘土，厚度1～3 m，覆蓋層總厚度大，且其結(jié)構(gòu)松散，巖塞爆破時(shí)易發(fā)生坍滑，尤其會(huì)對(duì)山坡上部大量堆石牽引下滑進(jìn)入集渣坑或隧洞，建議施工前對(duì)進(jìn)水口以上山坡的松散堆積層進(jìn)行加固或清除。進(jìn)水口和集渣坑基巖巖性以凝灰質(zhì)砂巖與沉凝灰?guī)r為主，夾薄層蝕變玻屑凝灰?guī)r，其強(qiáng)度普遍較低。根據(jù)鉆探資料反映巖塞段處于全～強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)，集渣坑大多處于弱風(fēng)化巖石中。由于本段巖石風(fēng)化破碎，巖體完整性極差，鉆探過(guò)程巖芯采取率、巖石質(zhì)量指標(biāo)值均很低，RQD值大多為0%，少數(shù)為13%～30%。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔水文地質(zhì)試驗(yàn)透水率q=27Lu～50Lu，呈中等透水性，表明節(jié)理裂隙、巖層層面等結(jié)構(gòu)面相互切割、貫通性良好。巖塞及集渣坑段工程地質(zhì)條件差，加上水庫(kù)水位高，滲透壓力大等不利因素，建議在巖塞設(shè)計(jì)時(shí)注意隧洞坍塌和庫(kù)水透水等工程地質(zhì)問(wèn)題，施工中須加強(qiáng)觀測(cè)隧洞的涌水、掉塊、坍塌等現(xiàn)象，及時(shí)做好防滲、防塌處理，必要時(shí)做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、超前支護(hù)、超前灌漿等處理措施，確保施工安全。

方案二進(jìn)水口全風(fēng)化帶厚0.6～2.2 m，強(qiáng)風(fēng)化帶厚0.4～1.0 m，弱風(fēng)化帶厚10.0～10.5 m，進(jìn)水口基本處于弱風(fēng)化巖帶內(nèi)，集渣坑處于微風(fēng)化巖帶內(nèi)。該部位構(gòu)造節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整性較差，呈中等透水性，其工程地質(zhì)條件一般，具備巖塞爆破的地質(zhì)條件?？紤]到水庫(kù)水位高，滲透壓力大等不利因素，洞口巖塞爆破施工時(shí)需引起重視，及時(shí)做好超前支護(hù)、超前灌漿等處理措施，確保施工安全。

4 進(jìn)水口方案比較選擇

從地形特征、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)等條件對(duì)進(jìn)水口方案一和方案二進(jìn)行比較(見(jiàn)表1)。

表1 進(jìn)水口方案工程地質(zhì)條件比較表

經(jīng)上述工程地質(zhì)條件綜合比較，取水口方案二明顯優(yōu)于方案一，因此本階段地質(zhì)推薦方案二。方案二具備巖塞爆破的地質(zhì)條件，但考慮到水庫(kù)水位高，滲透壓力大等不利因素，需引起重視，建議設(shè)計(jì)會(huì)同有巖塞爆破經(jīng)驗(yàn)的施工人員進(jìn)行編制專題施工方案，確保工程施工安全。

5 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)方案一、方案二地形特征、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)等進(jìn)行分析，經(jīng)地質(zhì)條件綜合比較，進(jìn)水口方案二明顯優(yōu)于方案一，因此地質(zhì)推薦方案二。方案二進(jìn)水口具備水下巖塞爆破的地質(zhì)條件。