张峰水库总干压力管线胡底河段地质条件及评价

2010-07-25张保胜

山西水利 2010年9期

关键词：含砾液限卵石

张保胜

（山西省水利建筑工程局，山西太原 030006）

1 工程概况

张峰水库位于晋城市沁水县张峰村沁河干流上，是一座以城市生活、工业用水和农村人畜饮水为主，兼顾防洪、发电等综合利用的大型水利枢纽工程。工程区地震动峰值加速度值0.05 g，地震动反应谱特征周期0.45 s，地震基本烈度为6度。

张峰水库输水工程原设计方案由总干、一干、大阳联接段、二干和三干组成，主要建筑物有倒虹吸、渡槽、隧洞、明渠、输水管道、调节水池和扬水站等。

原方案总干始于张峰水库供水发电洞出口，至晋城市泽州县东大阳村西北的调压水池，长50.05 km；后经由联接段至大阳镇东1 km处的二、三干分水口，长3.254 km。

根据水利部《关于山西省张峰水库工程初步设计报告的批复》中的有关内容，于2005年4月至2006年9月，对输水总干渠后半段煤（铁）矿采空区及压煤问题进行了专题性研究，提出了《山西省张峰水库输水工程采空区调查报告》，全面调查了工程区煤矿采空区的分布，分析研究了煤矿采空沉陷变形的危害及其影响程度。为了输水工程的运行安全，工程中调蓄水池、隧洞等建筑物应尽量避开采空区，压力管道通过采空区时，在设计上应采取相应的工程措施。通过对煤矿采空区的进一步调查分析，其初设方案总干线路未能完全避开采空区。为此，提出了总干输水线路变更方案，并对输水总干后半段线路布置进行了多方案比选。

根据2007年1月11日总干输水线路比选咨询会专家意见，在掌握的采空区分布情况和地质资料基础上提出6个设计比选方案，以满足输水线路初步方案的比选要求。通过比选，推荐的压力管线输水方案具有较大的优越性，是可行的方案。备用方案是对原初步设计方案线路布置进行优化，尽量避开采空区，对无法避开采空区隧洞段采取工程处理。

通过多个方案反复论证，最终选定压力管线方案，该方案总干输水工程从渠首至高平市南韩庄总干末端调蓄水池，全长63 km。其中总干前25 km（渠首至沁水县端氏镇金峰村20号隧洞出口）仍为原线路设计方案；总干后38 km（沁水县端氏镇金峰村20号隧洞出口至高平市南韩庄总干末端调蓄水池）主要采用压力管道输水，压力管道输水接20号隧洞出口后，穿固县河，经胡底村、樊庄村、交河村、原村、陈庄村、掌里村，至南韩庄村东南总干末端调蓄水池。

2 总干压力管线胡底河地段工程地质条件

线路涉及的地层岩性主要为第四系全新统洪冲积（Q4pal）卵石混合土、混合土卵石，偶见漂石，局部夹低液限黏土、含砾低液限黏土透镜体，砾、卵石主要成份为砂岩，呈次棱角状，颜色为红、淡黄、灰绿色。在河漫滩地段，地表普遍覆盖一层厚约1 m的人工造田形成的人工堆积低液限黏土，呈淡黄色，湿，可塑性高。

桩号0+924.77～14+000地段，胡底河谷底宽一般300 m左右，线路多位于河漫滩，局部地段穿过河床，地面高程641～888 m，河谷两岸多为第四系中更新统（Q2pl）低液限黏土岸坡，局部地段裸露二叠系上统上石盒子组（P2s）泥岩，基岩强风化带厚2～5 m。

混合土卵石层实测锥贯锤击数3～50击，平均值16.22击，钻杆长度修正后，锥贯锤击数2.67～40.5击，平均值13.01击，共锥贯69点次。低液限黏土层实测标准贯入试验锤击数5～11击，平均值8.83击，修正后标准贯入试验锤击数4.58～10.48击，平均值8.10击，标贯6点次。

混合土卵石层的漂卵石含量33.1%～63.0%，平均值56.3%；砾石含量18.6%～36.7%，平均值26.7%；砂含量11.7%～28.9%，平均值16.1%；粉黏粒含量0.2%～2%，平均值0.9%；不均匀系数68.1～420.9，平均值142.5；曲率系数 0.1～7.8，平均值 2.7。

混合土卵石层渗透系数9～23m/d，平均值15.0m/d，大值平均值19.5 m/d。钻孔注水试验统计结果见表1。

表1 桩号0+0+924.77～14+000地段钻孔注水试验成果

地基承载力建议值：混合土卵石300～400 kPa，低液限黏土、含砾低液限黏土80～100 kPa。基坑临时开挖边坡：混合土卵石水上 1∶1.0～1∶1.25，水下 1∶1.25～1∶1.5，低液限黏土、含砾低液限黏土 1∶0.75。

该段地下水位埋深一般0～5m。其中桩号0+924.77～6+582.50地段压力管线多位于地下水位以下，或接近地下水位。桩号6+582.50～14+000地段压力管线多位于地下水位水上，或接近地下水位。混合土卵石层渗透系数大，属强透水地层，存在基坑涌水问题，基坑开挖时需采取排水和抗冲刷措施。

此外，局部地段地形地质条件比较特殊，应引起注意。其中在桩号5+050～5+127地段，线路位于胡底河左岸陡坎边缘，地面高程705 m左右，该陡坎地层岩性为含砾低液限黏土，管线左侧为一电站，施工场地不够宽阔。在桩号5+869.18～6+138.10地段附近，存在含砾低液限黏土透镜体，埋深约3 m，厚0～1.5 m。在桩号 7+917.15～7+971.50 地段，地表为生活垃圾，厚0～2 m，其下为混合土卵石。在桩号 10+846.87～12+220.33地段及桩号 12+944.58～13+959.752地段，通过玉溪村、王回村一带胡底河右岸滩地，分布有含砾低液限黏土地层，埋深 3～3.5 m，厚 0～2.2 m。

桩号14+000～17+653.2地段位于沁水县樊庄村西至河北村西的胡底河谷中，河谷底宽50～100 m，线路地面高程887～970 m。沟底常年有水，地下水位埋深0～3 m，局部地段穿过河床。

线路涉及的基岩地层岩性为二叠系上统上石盒子组（P2s），以绿黄色泥质砂岩为主，夹紫红色泥岩、钙质砂岩、砾岩等，强风化带厚2～4 m。其中桩号14+448.52～15+063.16地段，分布有低液限黏土透镜体，埋深 4～6 m，厚 0～4 m。

混合土卵石层漂卵石含量58.9%～65.0%，平均值61.7%；砾石含量23.4%～27.0%，平均值25.4%；砂含量10.6%～14.3%，平均值12.2%；粉黏粒含量0.2%～1.1%，平均值0.7%；不均匀系数92.7～133.1，平均值111.6；曲率系数 2.6～6.1，平均值 3.8。

混合土卵石层实测锥贯锤击数2～14击，平均值7.38击，修正后锥贯锤击数1.92～12.37击，平均值5.54击，共锥贯29点次。

地基承载力建议值：混合土卵石200～300 kPa，低液限黏土、含砾低液限黏土80～100 kPa。混合土卵石层基坑临时开挖边坡：水上 1∶1.0～1∶1.25，水下 1∶1.25～1∶1.5，低液限黏土、含砾低液限黏土 1∶0.75。

混合土卵石层渗透系数为19.5 m/d，属强透水地层，存在基坑涌水问题，开挖时需采取排水措施。