基于西山水库施工过程地质工作中几个问题的评述

尚哲民，高永灵，曲丽萍

(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080;2.伊春市西山水业开发有限公司，黑龙江伊春153000)

1 问题提出

黑龙江省伊春市西山水库坝址位于伊春市翠峦区西北1.5 km处，是一座以防洪、供水为主，兼顾发电、灌溉的大(2)型水利枢纽工程。水库总库容1.45亿m3。枢纽工程主要由拦河坝、右岸式溢洪道、引水隧洞、电站厂房等组成。

拦河坝为黏土心墙堆石坝，大坝总长961.35 m，自堆石坝防渗体底面起算，最大坝高33.01 m，坝顶宽度8 m。

工程开工时间为2006年10月10日，预计2010年竣工。

工程地质勘察工作中，只靠数个钻孔(探坑)所获取的信息来评价场地的工程地质条件，犹如盲人摸象，其结论往往很片面，有些问题要在施工地质工作中才能发现。就西山水库施工地质工作中遇到的几个问题，评述如下:

2 溢洪道进口段右边坡问题

2.1 初步设计阶段工程地质勘察的结论

溢洪道位于河床右岸山体边缘，岩石直接裸露，山体为华力西期晚期侵入岩(γδ43－2b)——花岗闪长岩。岩体可划分为强、弱、微风化。

强风化岩体钻探取芯呈砂土状，造岩矿物已蚀变，厚度为0.40～2.40 m。弱风化岩体钻探取芯呈碎块状和短柱状，厚度为0.50～3.20 m。

微风化岩体钻探取芯多为柱状，岩芯获得率RQD=30%～80%(常见值)据《水利水电工程地质手册》p483，岩体质量属于差～较好级别。

据此资料，溢洪道进口段右边坡微风化区段内的设计开挖边坡比为1∶0.05。

2.2 竣工地质条件

溢洪道进口段建基面设计开挖高程为271.30 m。则边坡在微风化区段高度一般为17.80 m左右。

边坡开挖后发现，节理主要有3组，按其发育程度排序，发育者先述。

第1组节理，产状312°∠73°，节理间距呈10～13 cm平行发育，构成层状结构。节理倾向河床，走向与溢洪道轴线夹角 42°。

第2组节理，产状139°∠62°，节理走向大致平行于前述节理，节理间距呈10～15 cm平行发育，也呈层状结构，节理倾向反坡。

第3组节理，产状243°∠65°，节理倾向上游，节理节理间距一般10～30 cm，断续发育。

上述节理宽度2～5 mm，由次生矿膜充填，个别矿膜以泥化。

施工单位在用破碎锤整理坡脚时发现，坡上部微风化岩体沿节理面向下滑落，达不到设计要求的边坡比。无奈，只能在受节理面控制下成坡。微风化段岩体竣工边坡比1∶03～1∶0.4(对应坡度73°～68°)

上述说明，由于节理产状为高倾角，造成由钻孔内取出的岩心柱较长、岩芯获得率较高、岩体质量较好的假象。在对岩体结构的了解不全面的情况下，仅凭钻孔之见，设计边坡比与竣工边坡比是有一定差距的。

3 拦河坝土基中的问题

3.1 初步设计阶段工程地质勘察的结论

拦河坝两岸为低山。低山及河谷底部基岩均为华力西期晚期侵入岩(γδ43－2b)——花岗闪长岩。

河床靠近右岸。河左侧依次为漫滩、阶地及台地。

台地区:桩号为0+000～0+460。由第四系中更新统冲～洪积层(al+plQ2)构成。上部为低液限黏土，连续分布，厚度4.60～16.60 m。下部为卵石混合土，连续分布，厚度3.00～11.00 m。

阶地区:桩号为0+460～0+820。由第四系上更新统冲、洪积层(al+plQ3)构成。上部为低液限黏土，厚度2.00～5.70 m，中部为级配不良中砂，连续分布，厚度 1.10～1.90 m。下部为卵石混合土，厚度5.40～9.00 m，无软弱夹层。

漫滩区:桩号为0+820～0+854。由第四系全新统冲、洪积层(al+plQ4)构成。上部为低液限黏土，连续分布，厚度0.50～2.00 m。下部为卵石混合土，厚度＞3.50 m，中间无软弱夹层。

第四系物理力学指标可以满足土石坝对坝基要求。

3.2 与地质有关的设计指标

清基:坝体桩号0+000－0+398.15段清基厚度0.70 m，桩号0+398.15－0+961.35段清基厚度1.0 m。根据施工现场具体情况，对于清基后仍存在有机质土、粉土、细砂、淤泥等软弱基础坝段，为避免承载力过低，需进一步清除。

混凝土防渗墙:自 0+398.15至 0+945.5，长度为547.35 m，采用黏土心墙下接塑性混凝土防渗墙，并与坝基天然水平铺盖防渗重叠。混凝土防渗墙底部伸入弱风化基岩内1 m。

3.3 竣工地质条件及工程措施

1)桩号0+420～0+450，地貌单元为台地的前缘。在黏土心墙及下游坝壳建基面处，清基后各见有卵石混合土出露(地质资料中“低洼的塔头带”处，该带的源头位于坝左岸上游。)，面积为14 m2左右。

据桩号0+430下游坝脚处施工集水井观察(井深4.00 m)，由原始地表向下:深度0～0.60 m，黑色有机质土;0.60～2.10 m，黄色低液限黏土;2.10～4.00 m，黄色卵石混合土。据此分析，卵石混合土在个别处埋藏较浅。

为防止坝上游的“低洼的塔头带”中存也在卵石混合土埋藏较浅情况，而造成库水外漏。设计将坝脚上游150 m范围内“低洼的塔头带”清除表层有机质土后用低液限黏土覆盖。

2)桩号0+720－0+800，其地貌单元为阶地。在清除坝基上游表层有机质土后，发现有一层有机质土，厚度0.8～1.30 m，几乎连续分布于整个坝段。该土呈灰色、有腥味、软塑状态，含水率w(%)=28～32，含植物根茎。

工程上采取了挖除措施。回头反思，由于卵石混合土出露范围较小，如果勘探期间钻孔布置其上部，它可被发现。否则，只能在施工开挖时被揭示。

勘探期间受经费所限，钻孔间距为100 m，正好跨过了有机质土的分布区域。如果钻孔加密到间距50 m左右，桩号0+720－0+800处的有机质土是可以被查明的。

4 电站厂房外围后边坡问题

4.1 初步设计阶段工程地质勘察的结论

电站厂房位于坝址下游右岸低山前缘区。山体为华力西期晚期侵入岩(γδ43－2b)——花岗闪长岩。电站厂房区岩体可划分为强、弱、微风化。

强风化岩体钻探取芯呈砂土状，造岩矿物已蚀变，厚度为0.50～1.50 m。

弱风化岩体钻探取芯呈碎块状和短柱状，厚度为2.80～4.00 m。

微风化岩体钻探取芯多为柱状，岩芯获得率RQD=30%～80%(常见值)。

电站厂房外围边坡设计开挖边坡比为1∶0.75。

4.2 竣工地质条件

后边坡长度75 m左右，边坡高度19 m左右。

由坡顶向下:0～1.0 m全～强风化岩体;1.2～2.8 m弱风化岩体;再下为微风化岩体。

边坡节理发育无规律，岩体多呈10～50 cm块状。未见不利于边坡稳定的结构面存在。

由坡底向上10 m为界，上部边坡比1∶0.85，下部边坡比1∶0.3 ～1∶0.5，平均边坡比 1∶0.69。

由于边坡没有达到设计边坡比，用机械削坡已经不可能。当时，电站厂房主体已建成，房顶已盖上彩钢板，爆破削坡势必要对电站厂房造成破坏。因此，业主提出2个问题:①是否要按设计边坡比进行削坡;②见于岩体现状是否需要采取喷混凝土、系统锚杆加钢筋网支护工程措施。

2009年6月3日笔者对边坡进行详细地质编录后，认为:“厂房外围边坡的主体以挖成2 a，未见失稳问题。虽然近期对边坡进行了整形，还可以认为是稳定性好，清理干净表层活动浮石即可，不必采取加固工程措施。”同时设计院主管总工也同意了笔者的意见。

此项，节约工时约1个月，节省资金大约230万元。

另外，截止到2009年12月底，边坡竣工已6个月，坡脚下仅见有个别坠落碎石存在，边坡稳定性良好。

上述说明，施工中的第一手地质资料，是保证工程优化设计的基础。

5 结论

大自然经过亿万年的鬼斧神工，造就了我们目前所见的地质现象。想要对它重新剪裁，首先是要了解它。目前人类所掌握的了解场地工程地质条件的方法，只有遥感、物探、测绘、钻探等几种。其中遥感、物探，属于间接的了解问题;测绘只能观察到地质体的表面;钻探能获取的信息也很有局限性。对地质体最佳的观察、分析时期，是在施工开挖过程中。

因此，只有随着工程的进展，细致地观察地质体的岩性及结构等的变化，及时与有关部门沟通，才能优化设计，指导工程安全运行和充分发挥工程的目标效益。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省伊春市西山水库竣工工程地质(施工地质)报告［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2010.