过水湾水库蓄水对杭瑞高速公路香家湾1#桥影响评价

朱应强

(思南县水务局，贵州思南565100)

0 引言

过水湾水库工程位于贵州省思南县宽坪乡，属长江流域乌江水系六池河支流上的杨家河。项目建设以灌溉为主，兼有供水及发电等综合效益。主要枢纽建筑物有大坝、导流洞和灌溉渠道及灌区渠系建筑物。水库正常蓄水位678.0 m，相应库容为1 039万m3、校核洪水位680.826 m，最大坝高约50 m。正常蓄水位678.0 m时，水库主河道回水长7.1 km，左支流回水长1.51 km、右支流回水长1.46 km。杭瑞高速公路思南至遵义段香家湾1#桥位于坝址以上4.5 km左支流上，左支流大桥处河床高程669.0 m，淹没6#、7#桥台及桩基，桥面高程约为747.0 m，桥面高于正常蓄水位69.0 m。水库蓄水后将淹没杭瑞高速公路思南至遵义段香家湾1#大桥桥台及桥桩基础，是否对大桥结构有改变和对环境有影响，水位抬升后桥基工程区的工程地质及水文地质条件是否有改变，对桥基的稳定、两岸边坡是否有影响作出相应地质评价。主要采取定性分析法和定量分析计算法。

1 定性分析法

1.1 桥位区工程地质条件

1.1.1 桥位区地质概况

1)地形地貌:1#大桥位于杨家河上游左支流苏家寨河段，为“U”形横向河谷，河流流向N54°W，河床高程668～669.0 m，河床宽10 m左右，两岸山顶高程800～860 m，相对高差150～200 m，左岸地形坡度25～30°，右岸地形坡度35～40°，两岸山体宽厚完整，属浅切低山溶蚀地貌。

2)地层岩性:1#桥位区出露的地层岩性为寒武系中上统娄山关群(∈2－3ls)灰、深灰色中厚层、灰质、泥质、细粒白云岩，底部为浅灰色薄层石英砂岩，厚度＞600 m，分布于整个桥位区及两岸较高位置。第四系残坡积层(el+dlQ)、砂质土，黏土零星分布于斜坡地带及溶沟溶槽，厚0～2 m，河床为冲洪积砂卵砾石层，厚约3～4.0 m。

3)地质构造及结构面:桥位区位于东华溪背斜北西翼，距背斜轴部约0.39 km，背斜两翼岩层产状较对称，岩层产状:N85°E/NW∠20°。桥位区无断裂构造发育，岩层为单斜构造，中厚层至厚层块状结构。

4)岩溶水文地质条件:桥位区为“U”形横向河谷，以垂直溶蚀为主，水平溶蚀次之，桥位区下游发育溶洞高于河水面3～5 m，为岩屋型，娄山关群下部为泥质白云岩具有一定阻水性，下部泥质白云岩衬托，岩溶发育深度受到限制。根据地质测绘，桥位区未发现有溶洞发育。根据对原公路勘察钻孔资料收集，桥基基础孔桩为一桩一孔，桥位区20余个钻孔均未遇掉钻，遇溶洞的现象。溶蚀强风化深度4～7.0 m。根据地质测绘，在桥位区上下游河段均有泉水出露，钻孔终孔水位均高于河水位，为地下补给河水，为补给型河谷。根据水样简分析试验、原公路勘察在桥位区河水取样试验及水库勘察取水样简分析，水质对钢筋混凝土无腐蚀性。

5)大桥设计及现场开挖情况:通过对大桥勘察，桥位区6#桥基孔桩底高程为663.027 m，低于河床高程7.3 m，桩径为2 m，7#桥基孔桩底部高程为662.83 m，桩径为2 m，基础均置于弱风化岩体上及地下水位以下，水库正常蓄水位时淹没6#桥基及桥台3.3 m、淹没7#桥基及桥台6.4 m，两岸其余桥基均置于弱风化岩体上，从现场两岸坡开挖及孔桩开挖未发现有溶洞发育及软弱夹层，两岸坡开挖后坡度变缓为台阶形，表层局部残坡积及部分强风化岩体已开挖清除。桥位区在勘察阶段钻孔揭露未发现有溶洞发育，对两岸边坡评价是稳定的，施工完成后对两岸边坡不进行支护处理。根据对现场开挖情况及对大桥施工方了解，桥基孔桩开挖中未遇溶洞发育，各孔桩开挖深度在6 m以下石渣新鲜较完整，处于弱风化，岩石(体)强度较高。

1.2 桥位区工程地质评价

桥位区位于东华溪背斜北西翼近轴部，为单斜构造，岩层为中厚层至厚层块状结构、灰质白云岩。采用赤平投影方法分析如下:

桥位区岩层缓倾下游，倾角20°，与河流呈大角度相交，左岸坡开挖呈台阶性，地形坡度20°～50°，发育两组裂隙倾角大于两岸坡度角，裂隙的交线倾向方向为NW向，交线倾角大于两岸边坡坡度角，裂隙面及交线在边坡上无出露位置，岩层层面与两岸边坡交线倾角大于坡度角，岩层层面为硬性接触，岩层为中厚层至厚层块状结构，岩层面起伏差3～10 mm，未发现有软弱夹层及泥化夹层分布，不具备滑坡条件，自然边坡整体稳定。

根据现场已开挖两岸边坡地形及岩层面，水库蓄水后在桥位区抬高水头8 m，校核洪水位时抬高水头10.8 m，6#桥台淹没2.6 m、7#桥台淹没3.4 m，水头抬高小，对桥基产生浮托力约为桥基、桥台总重1.75%，8#桥基基础原设计时位于地下水位以下，3#、4#、5#桥基均位于地下水位之上，蓄水后基础也仍然位于地下水位之上，桥基基础位于地下水位以下能满足大桥承载力要求，水库蓄水桥位区水文地质及工程地质条件无大的改变、影响小，承载力未进行改变，水库蓄水后承载力满足工程要求。

两岸边坡开挖后坡度较原地形坡度缓或成台阶形，无软弱夹层及缓倾结构面，主要结构面为岩层层面，岩层是连接成一整体，无断裂构造切割破坏形成不稳定体，因此修建大桥开挖边坡后边坡整体也是稳定的。

水库蓄水后对整个河道只是水面变宽，桥位区水文地质及工程地质条件无大的改变，对环境及生态环境有所改善。水位在桥位区抬升8 m左右，将淹没桥台、桥桩钢筋混凝土柱体3.5～6.0 m，水库在非正常情况下运行(突降暴雨等情况)时，两岸及溪沟来水量增大，可能会有固体漂浮物随水流而下撞击桥台(柱)，对混凝土会有损伤或桩体表面混凝土剥离等现象，水体对大桥建筑物钢筋结构有锈蚀作用，拟采取补救措施对6#、7#桩柱钢筋混凝土构筑物进行防渗处理及适当防撞击处理。

高速公路通车后，为了防止运输危险物品及化学物品车辆发生交通事故导致危险品及化学品进入水库内污染水源，拟防范措施对大桥公路两侧加强防护。对两岸坡作截水沟等引排地表水，减少对两岸坡冲刷。

2 定量分析计算法

2.1 边坡级别

根据相关水工建筑物的级别及边坡与水工建筑物的相互间关系，确定该工程水工建筑物为Ⅲ级，对应的边坡的级别为4级。

2.2 边坡的运用条件

正常运行条件是水库达到正常蓄水位678.0 m时向灌区及供水区开闸放水，进入水库水量及供水量基本保持平衡状态;非正常运行条件是突降暴雨或需加大放水量等异常情况。

2.3 抗滑稳定安全系数

根据《水利水电工程边坡设计规范》SL 386—2007，边坡的级别为4级，对应边坡的抗滑稳定安全系数为:正常运用条件:1.25;非正常运用条件:1.2。根据该边坡的特点，边坡的抗滑稳定安全系数取范围内的大值，即正常运用条件取1.25，非常运用条件取1.2。

2.4 边坡的计算和分析

2.4.1 计算选用的地质剖面

对1#桥选用的地质剖面见图1。

图1 香家湾1#桥地质剖面图

2.4.2 计算岩土力学参数

根据《中小型水利水电工程地质勘察规范》SL55—2005，强风化取岩屑夹泥型 f=0.3 ～0.4，C=0.02 ～0.035 MPa，弱风化取 f=0.4 ～0.45，C=0.035 ～0.05 MPa。水下部分 f值折减0.85，C 值折减0.5。

2.4.3 计算分析结果

1)潜在滑动面为顺岩层层面滑动，校核洪水位680.00 m，抗滑稳定安全系数计算结果见表1。

表1 抗滑稳定安全系数计算结果

2)潜在滑动面为裂隙面和岩层层面组成，校核洪水位680.00 m，抗滑稳定安全系数计算成果见表2。

表2 抗滑稳定安全系数计算成果表

对1#桥边坡在水库蓄水前后各种工况下的计算结果表明，抗滑稳定性安全系数均满足规范要求。

3 结论

1)1#桥位区原设计桥基基础置于弱风化岩体上且深度低于河床以下，水库蓄水后没有改变持力层的地质条件，两岸边坡为横向边坡，边坡稳定性较好。水库蓄水后抬高水头8 m左右，对两岸边坡水文地质及工程地质影响较小，对基础承载力未改变，边坡稳定。为了水库及高速公路运行安全，对5#、6#桥基进行加固处理，6#、7#桥台及桩柱在正常蓄水位以下对混凝土构筑物进行防渗处理及防撞击处理。

2)水库正常蓄水后水面变宽，对生态环境有所改善，需对公路桥面加强防护措施。将大桥两岸边坡作排水沟将地表水引排进河内。

[1]SL 55—2005中小型水利水电工程地质勘察规范[S].

[2]DL 5336—2006水利水电工程水库区工程地质勘察技术规程[S].

[3]SL 386—2007水利水电工程边坡设计规范[S].

[4]边坡与滑坡工程治理新技术应用手册编写组.边坡与滑坡工程治理新技术应用手册[K].北京:地质出版社，2009.