云南凤庆县中心城区供水工程地质评价与地质灾害防治

2022-01-04余大江

资源信息与工程 2021年6期

余大江

(云南恒诚建设监理咨询有限公司，云南昆明 650000)

云南省临沧市凤庆县中心城区供水工程是由澜沧江小湾库区取水，由浮船式泵站提水，经黄家山隧洞、白花林倒虹吸引至凤庆县第二水厂，线路全长16 837.197 m。凤庆中心城区供水工程设计保证年引水量为3 414.3万m3，引水线路设计流量为1.62 m3/s。本文研究泵站区、输水隧洞及倒虹吸线路区三类建筑物的工程地质条件、水文地质条件，并进行工程地质评价，以期为工程设计提供地质资料及建议。

1 地质环境概况

工程引水线路位于横断山脉的南部，工程区东部为唐古拉—昌都—兰坪—思茅褶皱系，西部为冈底斯—念青唐古拉褶皱系。工程区属巴迪—兰坪掀斜隆起区之巴迪—碧江强烈凸起区。地势北高南低，自然山坡坡度一般为30°～45°，地形切割强烈，形成了高山、峡谷、陡坡等地貌形态。

引水工程沿线斜坡地段第四系大面积覆盖，出露基岩为古生界花木岺组中、下段片麻岩、变粒岩变质岩系，中后段下伏基岩为华力西期-印支期二云花岗岩。工程区处于澜沧江断裂、南汀河断裂与柯街断裂之间的三角形地块，紧邻澜沧江断裂带，线路近场区内发育较大的区域性断裂构造有近东西、北西和北东三组。

工程区处于滇西南地震带[1]。区内复杂的地质构造背景决定了地震地质环境的复杂性。区域范围内历史地震记载，发生大于4.7级地震160余次。记录到最早的地震为公元886年发生在云南大理的5.5级地震，最大地震为1976年云南龙陵7.4级地震，震中位于凤庆西南约110 km。

2 工程地质评价

2.1 浮船式提水泵站工程

提水泵站区水库正常蓄水位1 240 m以下的岩土体长期处于水下饱和状态，表层残坡积(Qedl)及碎裂结构岩体局部有崩解松动现象，变形深度3～5 m，自然岸坡总体稳定。当水位降低至1 180 m，库岸大部分露出水面，地形坡度35°～45°，表层残坡积及碎裂结构岩体局部有崩解松动现象，变形深度3～5 m，易引起岸坡表层岩土体坍塌变形。

提水泵站区地质构造以片麻理、片理结构面发育为主，以马庄向斜轴部为界，北东翼片麻理、片理倾向SW，倾角28°～45°；南西翼片麻理、片理倾向北东、东，倾角25°～60°。次之发育的节理裂隙以陡倾为主，表现为张性。泵站区钻孔及天然断面揭露，全风化底界埋深5.1～16.5 m，全风化花岗片麻岩呈砂土状；推测强风化底界埋深40～60 m。全、强风化岩体节理裂隙面闭合性差，相互交错发育，岩体完整性差；深部弱风化岩体中的节理裂隙闭合性好，岩体较完整。

根据结构面赤平极射投影图[2](图1),片麻理倾向上游，与坡面斜交，L1、L2陡倾，L1、L2的组合结构面陡倾，L2与片麻理组合结构面倾向上游，倾角41°，均不存在不利的临空条件；L1与片麻理组合结构面倾向坡外，倾角与坡面基本一致，为最不利的组合结构面，会引起局部边坡失稳。

图1 浮船式泵站岸坡结构面赤平极射投影图

2.2 黄家山隧洞工程

(1)基本地质条件。隧洞平均埋深50～150 m之间，最大埋深约213 m，轴线方向193°。地面高程1 720～1 930 m，相对高差约213 m。地形坡度一般在30°～40°。出露岩性主要为花岗片麻岩夹变粒岩、片岩。漭街—施家山断裂与隧洞斜交，物质组成以碎裂岩为主，宽度10～20 m，受断裂影响，岩体完整性较差，受断裂构造影响，层间褶曲发育。隧道进、出口段岩体呈强风化，洞身段全风化底界埋深约10～20 m，强风化底界埋深约50～150 m，断裂构造附近存在风化深槽。地下水类型为基岩裂隙水，进、出口段地下水埋深约30～50 m，位于隧洞底板以下；洞身段地下水埋深50～120 m，高于隧洞底板50～100 m。隧洞穿越段大的不良物理地质现象不发育，出口段受岩体卸荷影响，表层为崩坡积覆盖，厚度1～2 m。

(2)工程地质评价。黄家山隧洞全长1 071.019 m，隧洞围岩稳定性分为不稳定、极不稳定型。工程地质根据围岩稳定性分为八段。

第一段隧洞埋深0～30 m，围岩呈强风化，岩体完整性较差，隧洞埋深较浅，沿片麻理、节理面及组合结构面易产生塑性变形，围岩极不稳定，隧洞开挖受地下水影响轻微。

第二段隧洞埋深30～90 m，围岩多为强风化岩体，碎裂—碎裂镶嵌结构，岩体完整性较差，围岩类别为不稳定—极不稳定，洞身段岩体呈强风化，中等透水，局部的破碎带强透水，涌水量约1～2.5 L/(min·m)。

第三段隧洞埋深90～170 m，围岩多为弱风化，层状～块状结构，片麻理闭合性好，片麻理多倾向NE，倾角25°～35°，片麻理走向与轴线斜交，弱风化岩体完整性较好。受漭街—施家山断裂影响，层间褶曲发育，顺层破碎带岩体结构较差，为不稳定 —极不稳定；洞身段岩体呈弱风化，微透水—中等透水，局部的破碎带强透水，涌水量约3～5 L/(min·m)。

第四段隧洞埋深170～200 m，受漭街—施家山断裂构造影响，碎裂—碎裂镶嵌结构，岩体完整性较差，围岩类别为不稳定—极不稳定，洞身段岩体呈强风化，中等透水，局部的破碎带强透水，涌水量约4～6 L/(min·m)。

第五段受漭街—施家山断裂的断层带及破碎带，物质组成为压碎岩，围岩为不稳定，岩体强透水涌水量约5～7 L/(min·m)。

第六段隧洞埋深160～200 m，受漭街—施家山断裂构造影响，碎裂—碎裂镶嵌结构，岩体完整性较差，围岩类别为不稳定—极不稳定，洞身段岩体呈强风化，中等透水，局部的破碎带强透水，隧洞开挖存在线状水流，涌水量约4～6 L/(min·m)。

第七段隧洞埋深80～160 m，围岩多呈弱风化岩体完整性较好；受漭街—施家山断裂影响，层间褶曲发育，顺层破碎带岩体结构较差，为不稳定—极不稳定；局部的破碎带强透水，涌水量约2～4 L/(min·m)。

第八段隧洞埋深0～80 m，围岩呈强风化，碎裂—碎裂镶嵌结构，岩体完整性较差，围岩类别为不稳定—极不稳定，出口段地形坡度20°～30°，受强卸荷影响，表层覆盖1～2 m厚的崩坡积碎石土，天然边坡基本稳定，开挖边坡局部稳定性差。

2.3 白花林倒虹吸工程地质

(1)基本地质条件。地形条件整体平坦，两岸地形坡度10°～15°。岩性主要为河床冲洪积砂卵砾石，层厚度3～5 m，第三系砂质泥岩、砂砾岩夹褐煤，半成岩状。第三系岩层近水平状。场地内不良物理地质现象不发育。地下水埋深0～2 m。工程地质分段分为基本稳定型和中等稳定型。

(2)工程地质评价。置于第四系残坡积工程，覆盖层厚度小，墩基可置于下部全风化花岗岩中，承载力、抗滑稳定性满足设计要求。河床冲洪积层砂卵砾石层作为持力层，承载力、抗滑稳定性可满足设计要求。

置于上第三系中的过程，承载力、抗滑稳定性可满足上部管道的荷载要求。

凤小公路为沥青路面，运行多年至今未发生过地基沉降和较大变形破坏，地基固结程度高，管道布置于公路内侧也不会存在不良的地基稳定问题，管道基础总体基本稳定。

沿着乡村公路内侧布置，公路运行良好，未发生过路面沉降变形，该段地形相对平缓，管道基础置于半成岩砂质泥岩中，地基承载力可满足上部管道荷载要求，局部段公路内侧边坡稳定性差，管道基础开挖易引起失稳，需进行支护，总体属基本稳定。

3 地质灾害防治

3.1 浮船式提水泵站工程防治

浮船段山体总体稳定，受水库水位升降及表层岩土体强卸荷影响，锚墩以下岸坡表层0～5 m岩土体已发生了变形，为不稳定岩土体。建议锚墩及浮船停靠站基础置于5 m以下，深入强风化岩体内一定深度，并采取地基锚固措施，永久边坡需进行护坡处理，建议开挖坡比1∶ 0.75～1∶ 1。浮船锚墩位于水库正常蓄水位高程1 240 m附近，在水库正常运行情况下，基础开挖受库水的影响大。1 240～1 166 m段岸坡全风化层上部还存在液化的可能，不可作为基础持力层。

3.2 黄家山隧洞工程防治

隧洞进出口段基岩出露，岩体呈强风化，岩性为花岗片麻岩夹变粒岩、片岩。岩体结构面以片麻理发育为主。自然边坡基本稳定，开挖边坡局部稳定性差，建议开挖坡比1∶ 0.5～1∶ 0.75，需进行护坡处理，进口0～10 m建议采用挂网+系统锚杆进行支护，局部岩体破碎洞段采用钢拱架支护。隧道开挖中围岩不稳定—极不稳定地段，需采用挂网喷锚及钢拱架支护措施，并及时衬砌。隧洞内水压力大，掘进过程中可能出现涌水，建议做好超前固结灌浆和排水。