袁家口子水源工程闸室断裂带处理措施

马军栋，付用坤，刘国庆

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276006）

袁家口子水源工程位于沂南县袁家庄村东南沂河干流，中泓桩号112+350，闸址距上游东汶河口2.0 km，下游距日兰高速公路桥约0.7 km，工程闸址以上流域面积5 524 km2，平均来水量为16.5亿m3。工程规模为大（1）型，设计洪水标准为20年一遇，相应洪峰流量为9 000 m3/s，校核洪水条件为100年一遇，相应洪峰流量为12 500 m3/s，设计拦蓄水位为96.50 m，一次蓄水量为3 960万m3，相应蓄水面积为6.77 km2。

本工程主要由拦河闸、分流岛、连接桥、放水洞、护岸、管理设施等工程组成。主河槽布置拦河闸，总宽度262.0 m，共12孔，单孔净宽20.0 m，顺水流方向总长124.7 m。拦河闸两侧布置分流岛，左右各宽15.0 m，分流岛上布置门机库及桥头堡。

1 原设计地质情况及处理方法

1.1 原设计地质情况

闸址地貌为河谷类型，成不对称“U”型，阶地发育。两岸阶地覆盖层主要为壤土和黏土，河床主要为砾质粗砂，在Ⅷ度地震条件下存在液化的可能性；鄌郚－葛沟断裂从闸址穿过，下伏基岩断层右侧为奥陶系灰岩，溶沟发育，黏土充填，透水率5.1～27.6Lu，弱－中等透水性；左侧为白垩纪凝灰岩、凝角砾岩，弱透水性；中部为断层破碎带，地质条件较差。

1.2 原设计地质处理方法

一是对铺盖及闸室底板下部砾质粗砂层清除，换填C20块石混凝土。二是对闸室段0+000～0+050强风化凝灰岩进行清理，换填C20块石混凝土。三是对0+050～0+160中的底板底部断层破碎带采用固结灌浆处理，处理宽度为底宽20.0 m，长26.5 m，深10.0 m，上部采用C20钢筋混凝土压板厚1.5 m，宽20 m，长26.5 m。

2 基础开挖后实际地质情况及难点

2.1 开挖后实际地质情况

闸址地貌类型成不对称“U”型，阶地发育。两岸阶地主要为壤土和黏土，河床左侧主要为砾质粗砂，右侧主要为石灰岩；鄌郚－葛沟断裂从闸址穿过，下伏基岩断层六条，岩性同开挖前。中部为断层破碎带主要由灰褐色凝灰岩、凝角砾岩灰红色砂岩、质粉砂岩、砾岩、砂岩、黄色角砾状灰岩等组成，中间夹有灰白色、灰绿色断层泥夹岩块，岩体破碎，地质条件较差。

2.2 基础存在的难点

闸基范围内存在鄌郚—葛沟断裂带，由六条断裂带组成，这6条断裂带给整个闸基的稳定性带来了极大的障碍。断裂带倾向E，倾角60°～76°，断裂带总宽度120～130 m。具体情况如下：

1）F1断裂位于2#中墩和3#中墩之间，断裂面倾向E（左岸），倾角68°～71°，断裂左（上盘）为灰褐色凝灰岩、凝角砾岩、岩体破碎，右（下盘）为暗红色泥质粉砂岩、砂岩，中间断层泥宽3.0～6.0 cm，破碎带宽一般2.0～4.0 m。泥质粉砂岩、砂岩岩体破碎，岩层倾向 E（左岸），倾角 45°～50°，沿层面见有红褐色泥质夹层，宽3.0～5.0 cm。

2）F2断裂位于3#中墩和4#中墩之间，断裂面倾向E，倾角63°～70°，断裂左为灰红色砂岩，右为泥质粉砂岩、砾岩、砂岩，岩体破碎，中间断层泥宽5.0～12.0 cm，破碎带宽一般1.5～4.0 m。泥质粉砂岩、砾岩、砂岩岩层倾向E（左岸），倾角28°～40°，沿层面见有红褐色泥质夹层，宽3.0～6.0 cm。

3）F6断裂斜穿5#中墩下游，断裂面倾向E，倾角 60°～75°，断裂左、右为泥质粉砂岩、砾岩，断裂上口宽度0.6～1.0 m，充填泥夹岩宽。近F6断裂倾角 40°～45°，其它同 F2。

4）F3断裂位于5#中墩和6#中墩之间，靠近6# 中墩，断裂面倾向 E，倾角 68°～75°，断裂左为紫红色泥质粉砂岩，右为黄色角砾状灰岩，中间夹有灰白色、灰绿色断层泥夹岩块，角砾状灰岩见有溶沟、溶隙、溶槽，岩层倾向E，倾角40°。

5）F4断裂位于6#中墩与7#中墩之间，向上游渐灭，断裂面倾向 E，倾角 65°～76°，断裂左为灰黄角砾状灰岩，右为砾岩，中间为灰白色、灰绿色断层泥夹岩块宽1.2 m，岩层倾向E（左岸），倾角 50°～60°。

6）F5断裂斜穿8#中墩下游，断裂面倾向E，倾角 60°～74°，断裂左为砾岩、右为石灰岩，局部砾岩俯冲灰岩之上，中间为灰白色、灰绿色断层泥夹岩块宽1.3 m，破碎宽带3.0～5.0 m。

3 基础处理措施

3.1 满足闸室稳定处理方案

根据《水闸设计规范》（SL265－2016），岩基上的闸室稳定计算应满足在各种计算情况下，闸室最大基底应力不大于地基允许承载力，在非地震情况下，闸室基底不出现拉应力，在地震情况下，闸室基底拉应力不大于100 kPa等要求，F1～F6断层破碎带内岩体软化、破碎，不能满足闸底板与岩基摩擦系数0.45，凝聚力0.10 MPa，地基允许承载力0.8 MPa的要求，处理方案如下：

1）破碎带宽度小于2.0 m时，对闸室段及上游5.0 m，下游3.0 m范围内断层及断层两侧破碎带进行开挖清除，回填C20素混凝土，处理深度为破碎带宽度的1倍。

2）破碎带宽度大于2.0 m时，对闸室段及上游5.0 m，下游3.0 m范围内断层进行开挖回填C20素混凝土，处理深度为3.0 m，宽度为破碎带宽度。

3）对断层破碎带开挖时岩性较好，断层深度不足3.0 m的可按实际开挖深度处理。

4）对铺盖前段齿墙下断层采用开挖回填C20素混凝土，处理深度视断层开挖情况至不透水层，宽度为断层破碎带宽度。

3.2 满足抗滑稳定处理方案

左起 3、4、5、6 中墩位于断层 F1～F3 之间，下游消力池开挖形成临空面，不能满足抗滑稳定安全系数：基本组合为（完建/蓄水）1.1，特殊组合（地震）为1.0的要求。为了满足此要求，经研究决定在中墩大底板上游齿槽和正中间部位采用C30钢筋混凝土抗滑齿槽处理，上游齿槽部位的抗滑齿槽长度为18.0 m，上顶宽1.6 m，底宽1.0 m，高度2.5 m。底板中部的抗滑齿槽长度为18.0 m，上顶宽1.8 m，底宽1.0 m，高度2.5 m。具体配筋形式根据《水工混凝土结构设计规范》（SL191－2008），钢筋混凝土构件在满足受力要求的同时应满足最小配筋率要求及构造要求，最下配筋率取0.15%，计算纵向受拉钢筋截面积As=1 800 mm2，查《钢筋混凝土结构设计规范》截面积取1 901 mm2，由此对应配置钢筋形式为三级22的钢筋，间距200 mm布置。为适应结构形式构造筋采用三级18的钢筋，间距200 mm布置，以满足抗滑稳定要求。

4 结语

本文主要对原设计地质与开挖后的实际地址做了实际对比，对实际发现的地质情况及时研究，提出了更合理的处理方案，通过处理后，使闸室基础满足了地基承载、抗滑稳定、不均匀沉降、渗漏等方面的要求，为整个闸室提供了稳定的基础，保证了整个闸室安全。本文阐述的措施体现出施工中实际情况与原设计对比的重要性，为以后类似施工提供了经验。

[1]2016中华人民共和国水利行业标准/水闸设计规范 [S].北京：中国水利水电出版社，2016.

[2]SL/677－2014，中华人民共和国水利行业标准/水工混凝土施工规范[S].北京：中国水利水电出版社，2014.