中小病险水库的除险加固措施

2014-04-02王启新

黑龙江水利科技 2014年7期

关键词：片岩片麻岩块石

王启新

(辽宁省水利水电勘测设计研究院，沈阳110006)

中小病险水库的除险加固措施

王启新

(辽宁省水利水电勘测设计研究院，沈阳110006)

清河水库始兴建于1958年，1960年底竣工，经过50 a的运行，特别是2010年洪水的考验，水库大坝及其它枢纽工程呈现出一些病险问题，因此必须进行除险加固工作。文章介绍了清河水库坝址区地质情况，大坝现状以及存在的问题，对坝端稳定性进行评价。

病险水库;除险加固;措施;地层岩性;稳定性

1 工程概况

清河水库是辽河流域的重要水利枢纽工程之一，位于辽河支流清河下游。水库是一座以防洪、灌溉为主，兼顾工业供水、养鱼、旅游等综合利用的大型水利枢纽工程。工程规模为大(2)型水库。防洪标准按500 a一遇洪水设计，5 000 a一遇洪水校核。水库正常蓄水位131.00 m，兴利库容6.30×108m3，设计洪水位135.50 m，校核洪水位137.61 m，总库容9.40×108m3，死水位109.70 m，相应库容 0.56×108m3。水库经多年的运行，特别是2010年洪水的考验，水库大坝及其它枢纽工程呈现出一些病险问题，因此必须进行除险加固工作。本次地勘工作主要围绕坝肩，溢洪道、左右岸泄洪洞及右岸出口段及排水渠段等问题进行。

2 坝址区地质概况

2.1 地形地貌

清河水库坝址位于清河干流山谷的末端，下游既是辽阔的辽河平原。由于长期风化侵蚀冲刷结果，水库两岸山脊大都已削平，坝址附近河流流向近东西，坡降1∶200 ～1∶900，河谷宽度1 500.00 ～1650.00 m，河床高程99.00～100.00 m，两岸岸坡，左岸较缓，坡度最大达1∶1.3，山脊高程160.00～165.00 m;右岸较陡，坡度一般在1∶1.4左右，山脊高程在170.00～178.00 m。河床宽度400.00 m。河谷宽而平，一级阶地发育较好，沿河谷两岸，山脊受河流侧蚀作用，形成单面山，两岸山地因长期受风化及剥蚀作用，坡残积层较厚，冲沟较发育。

2.2 地层岩性

2.2.1 冲洪积

上部以粉质黏土为主，主要分布于河床高漫滩及台地的顶部;下部以砂砾卵石为主，为坝基河床的主要沉积组成部分，厚度一般5.00～8.00 m。

2.2.2 坡残积

碎石夹土及全风化岩的砂状土，分布于两岸坝端，左岸五条大沟和右岸放牛沟中，左岸较厚，为2.00～8.00 m。

2.2.3 基岩

构成坝址区的地层岩性主要由前震旦系(Ptlhlr)片麻岩，白垩系(J3n)红色砂岩、砾岩及岩脉等组成。本区岩层多为火成岩、沉积岩、变质岩，按地层岩性及分布情况分述如下:①花岗片麻岩，暗绿色，片麻构造不明显，结晶为中粒、粗粒。分布于左岸二道沟与头道沟沟口山头处。②长英质片麻岩，灰白色长石和石英结晶体有方向性排列，结晶中粒～粗粒，分布于左岸坝端东侧近分水岭处。③石英质片麻岩，灰白色，暗色矿物较少，具有不明显的片麻理构造，结晶中粒～粗粒，分布于南岸坝端山脊。④绿泥石片岩，灰绿色，片理构造不明显，细粒～中粒结构，局部有绿泥石及暗黑色碳酸盐类矿物，矿物呈条带构造排列，分布于河床及两岸台地。为构成坝址的主要岩层。⑤白云母片麻岩和白云母片岩，灰绿～灰白色，片理构造明显，质软，易风化，风化后呈黄色，分布于左岸坝端中部及西侧左岸泄洪洞进口处以及小分水岭一带。该层岩体破碎，对坝端渗漏影响较大，并有沿节理面滑动可能。⑥石英片岩，灰白色，中粗粒结构，片理不明显。分布于左右两岸台地绿泥石片岩中，与绿泥石片岩接触关系不明显。⑥花岗斑岩，淡肉红色，岩石致密坚硬，呈条状或块状侵入体，分布于右岸坝端。⑦正长斑岩，肉红色，斑状结构，岩石致密坚硬，斑晶为较大柱状长石和斜长石，多呈岩床状出现于左岸坝端。⑧伟晶岩，结晶粗大，主要矿物成分以石英、长石为主，在河谷变质岩中以细小脉状零星出现。⑨辉绿岩，暗绿色，辉绿结构，在坝址区变质岩中均有零星分布。⑩集块岩，灰黑色，岩石致密坚硬，砾石磨圆较好，呈东西相分布于右岸坝端。⑪凝灰岩，暗绿色，岩石致密坚硬，具有标准凝灰质结构，分布于右岸坝端、溢洪道进口两侧。⑫花岗质角砾岩，灰黑色，角砾构造明显，有轻微碳酸盐化现象，岩石坚硬，胶结较好。

3 大坝现状及存在问题

大坝为黏土斜墙砂砾坝。坝顶高程138.10 m，防浪墙顶高程139.10 m，坝顶宽度6.5 m，坝长1622.0 m，最大坝高39.60 m。坝顶采用浆砌石防浪墙，墙宽0.5 m。大坝迎水面坡比自上而下分别为1∶2.75，1∶3.00，1∶3.50，在1∶2.75和1∶3.00变坡高程127.00 m处设2.00 m宽马道，1∶3.00和1∶3.50变坡点高程为116.00 m。坝面采用0.40 m干砌块石护坡，下设0.35 m厚卵石垫层。大坝背水面坡比自上而下分别为1∶2.25，1∶2.25，1∶2.50，分别在127.00 m高程和116.00 m高程处设置2.00 m宽马道，背水面采用0.15 m碎石护坡，103.00 m高程下设置贴坡排水体。

坝顶浆砌石防浪墙存在多条贯穿性裂缝，坝顶沥青路面存在垂直坝轴线的裂缝;上游块石护坡厚度不足，上游护坡块石严重风化，局部块石松动、隆起、塌陷;强度及耐久性均不满足要求;下游碎石护坡凸凹不平，高低起伏，平整度差，碎石风化已相当严重，含泥量很大。坝脚贴坡排水体块石普遍风化，裂缝发育较多、强度较低;大坝南北两侧岸坝结合部位存在滑坡堆积物，需采取必要的安全措施保证大坝安全稳定。

4 坝端稳定性评价

经收集资料及地质测绘得知:两岸坝端上部坡残积层厚约0.50～5.00 m，由腐植土及风化黏土夹碎石组成，含有大量有机物，水浸后易发生滑坡，施工中应全部清除。左岸坝端以石英质片麻岩、白云母片岩、白云母片麻岩为主，岩体较完整，从压水资料得知，渗透率为0.21～0.61Lu，无绕坝渗漏问题。片麻岩饱和抗压强度多在31.00～78.20 MPa，泥灰岩饱和抗压强度在35.00 MPa左右。左坝端岩体自然坡角为30°～45°，由岩性及构造条件分析，左坝肩岩体较稳定，不会发生较大塌方和岩石崩塌现象。右岸坝端基本为绿泥石片岩夹薄层大理岩、片麻岩及石英片岩，靠右岸山底处有花岗质片麻岩。右岸坝端变质岩系中有正长斑岩、辉绿岩脉侵入，且有深层风化带和东西向断裂破碎带通过，但大部岩石抗压强度满足设计要求，断层物质较好。该地段基岩上部由于风化裂隙发育，无法进行压水试验。弱风化岩体透水率0.25～2.10Lu。右坝肩岩石饱和抗压强度多在31.00 MPa～78.20 MPa。右坝端岩体自然坡角在30°～50°，岩石风化程度较弱，偶见风化落块。总之水库经过半个世纪多年的运行，两岸坝端岩体仍稳定，表面局部风化严重，无绕坝渗漏问题［1］。