四家子水库存在的问题与坝址区工程地质条件分析

高晓颖

(辽宁省沈阳市鹏展建筑工程有限公司，沈阳110176)

1 水库概况

四家子水库位于兴城市钓鱼台河，坝址座落在葫芦岛市兴城市四家子村，紧邻兴城市，坝址以上河道长度3.1 km，控制流域面积4.8 km2，河道平均比降15.6‰，坝址以上为低山丘陵。钓鱼台河由北向南流入渤海。四家子水库是一座以灌溉为主的小(Ⅰ)型水库。四家子水库工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4 级。四家子水库始建于1966 年4 月，修建四家子水库时期，基本上没有设计和施工的资料，是由当地村民边勘测、边设计和边施工，于1969年10 月基本建成。原设计洪水标准是100 a，校核洪水标准是500 a。原设计死水位16.5m，死库容8.5 万m3;正常水位 20m，正常水位库容64.7 万m3;设计洪水位21.49m，设计洪水位库容112.5 万m3;校核洪水位21.96m，校核洪水位库容131.5 万m3。水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水洞三部分组成。土坝为黏土心墙砂壳坝。溢洪道为开敞式宽顶堰。大坝长370m，坝顶高程23.18m，坝顶宽4m，最大坝高10.7m。溢洪道堰顶高程为20m，溢洪道为开敞式宽顶堰，堰净宽27m。在水库大坝中段有输水洞，为钢筋混凝土结构，洞径0.6m×0.6m，进口底高程为16.5m，出口在坝下［1］。

2 存在的主要问题

四家子水库存在以下5 个方面的问题:

1)土坝迎水坡护坡块石薄厚不均，粒径偏小，经过多年风浪冲刷，大部块石已经风化、移位、脱落、塌陷等现象，干砌石底下垫层受水力冲刷有缺失现象。

2)土坝背水坝坡遭受风吹、雨淋侵蚀坡面沉陷不均，坡面偏陡;溢洪道引水渠两侧浆砌石导水墙有多处裂缝，在水位变动区更是冻融破损严重，由于引水渠右侧导水墙紧邻坝体，一旦冲毁将直接威胁大坝安全［2］。

3)控制段浆砌石堰体经多年运行也出现涨裂破坏，堰体表面多处剥落，底板岩体风化、剥蚀剧烈，两侧浆砌石岸墙也存在不同程度破坏。

4)溢洪道泄水渠左侧150m 范围内仅为原来山体，没有衬砌等保护措施，山体已多处出现严重风化现象，溢洪道右侧浆砌石挡土墙也有多处裂缝，泄水渠底板由于没有衬砌，出现多处冲刷坑，末端没有消能设施。

5)溢洪道尾水渠偏低，输水洞进口闸门和启闭设施锈蚀严重，不能正常启闭，启闭塔损毁严重，水库没有观测设施，水库管理房已损毁［3］。

3 区域地形地貌

四家子水库位于辽宁省兴城市城区东北部的四家子办事处境内，地貌类型属丘陵剥蚀地貌。坝体走向为南北向，地势呈东高西低，河谷宽约360m，两岸有岩石裸露，多为坡积物覆盖。坝址区以上两岸为高地，下游河谷逐渐开阔。场地由一级河流阶地和坡积裙两个地貌单元组成。整个工程区大地构造处于阴山东西向复杂构造带与大兴安岭——太行山脉构造带东缘的交接部位，属于华夏构造体系。本区位于中朝准地台的北部，属于区域构造相对稳定区。岩性分别为太古代混合花岗岩体，在山坡及沟谷内广泛分布有第四系松散堆积层Q4。坝址区右岸为高出河床5.00m 台地，地面深2.00m 为壤土，2.00m 以下为黏土。左岸为石英砂岩，出露岩体以强风化为主，呈灰白色，厚层状。河床为砂砾石，系河流冲击而成，以砾石、圆砾为主。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)确定本区域地震动峰值加速度为本区地震动峰值加速度为0.05g，坝址区地震烈度为Ⅵ度，区域稳定性较好［4］。

4 坝址区工程地质条件分析

4.1 坝体条件分析

四家子水库大坝为黏土心墙砂壳坝。心墙由黏土组成，土料质量一般。坝壳由碎石、粗砂、砂石料组成。其中，心墙以外30 cm 厚为粗砂，粗砂以外20 cm厚为碎石，其余全部为砂砾料。库区广泛分布太古代混合花岗岩和第四系松散堆积层Q4。

4.2 坝基条件分析

坝址基础为二长花岗岩，埋深2.5 ～3 m，二长花岗岩:肉红色，细粒变晶结构，块状构造，钾长石约55%，斜长石约40%，石英约10%，角闪石约5%。坝址左端为高出河床15.00m 的山峰，右端为高出河床5.00m 台地，地面深2.00m 为壤土，2.00m 以下为黏土。

4.3 坝肩条件分析

两坝端地质条件较为复杂，左坝肩为二长花岗岩，表面风化严重。右坝端为台地，土壤层主要为砂质粉土、砾质粉质黏土，均为花岗岩风化产物，黄褐色，可塑，土质均匀性差，厚度1.5 ～2m。现在观测左、右坝肩与坝体接触良好，没有绕坝渗漏现象。

4.4 溢洪道工程地质条件分析

溢洪道位于主坝最左端，堰顶高程为20.00m，堰顶宽30.00m，净宽27.00m，堰上有2 个桥墩，堰型为开敞式宽顶堰。地质岩性为二长花岗岩，为强风化岩，有发育裂隙。溢洪道利用山坡开凿而成，表面强风化，地质条件一般。稳定性不好。溢洪道没有渗漏现象。

4.5 输水洞工程地质分析

输水洞位于主坝右端，为坝下埋管，输水洞全长64m，洞径0.6×0.4m，进水口底板高程16.5m。输水洞涵管地基主要为强风化二长花岗岩，厚4.0 ～6.0m，地基允许承载力满足涵管的承载力要求，涵管不会因地基承载力不满足要求而发生断裂和错位，不会发生不均匀沉降。没有漏水现象。

5 结论及建议

1)库区内近时期以来构造运动趋于稳定，区域稳定性较好。本区地震动峰值加速度为0.05g，地震裂度为6°建筑物结构计算可不进行抗震复核。

2)在正常蓄水位范围内地形封闭，组成库盘，结构简单。库区未见有大的裂隙通向库外，水库不存在永久性渗漏问题，库区山坡多为岩质边坡，边坡有发育裂缝。库区植被较好，固体迳流甚微。

3)坝址区出露的地层岩性主要风化岩、地质条件单一，表部岩石风化严重，有大量裂隙发育。坝肩与两岸接触良好，没有绕坝渗漏问题。

4)大坝为黏土心墙坝型，其中心墙土主要为黏土组成，但在施工过程中黏土与坝壳砂料掺杂，使心墙质量降低。

5)溢洪道是利用山坡开凿而成，为开敞式溢洪道，靠山一侧强风化，溢洪道岸坡有滑坡、岸崩的危险。溢洪道底部严重冲沟，护坡左侧建有居民与工厂，因此建议溢洪道底部及左侧都要采取加固措施。

6)输水洞为坝下埋管，全长64m，洞径0.6×0.4m。洞下为强风化二长花岗岩，力学性质一般，没有漏水现象。

［1］张艳丽.海龙川水库溢洪道加固设计与计算分析［J］.水利技术监督，2015(01):49－51.

［2］姚旭初，张琦伟.王巍三家店水库水文地质特征及其对工程施工的影响［J］.水利规划与设计，2013(03):38－40.

［3］罗兴建，吕锋，陈海鹏.重庆市秀山县隘口水库工程坝基工程地质条件研究［J］.水利规划与设计，2010(05):94－96.

［4］任妍儒.节水增粮项目地质及水文地质条件分析［J］.水利规划与设计，2014(10):37－38，61.