浙南某水库坝址区工程地质条件评价与坝型比选

殷国锋

（浙江省水利水电勘测设计院，杭州 310002）

1 工程概况

浙南某拟建水库位于温州市永嘉县，推荐坝址位于大源溪南岸村下游约2.5 km 处，大源溪与岩坦溪汇合口上游约2.2 m。坝址以上集水面积约311.9 km2，水库正常蓄水位170 m，对应库容2.9×108m3，最大坝高127 m。

2 区域地质概况

2.1 地形地貌

工程区位于浙东南中低山区，北部为括苍山脉，东部为北雁荡山脉，南部濒临瓯江，地势自西北向东南递降，西北部山峦重叠，险峰耸立，最高峰大坪山海拔1 115 m，呈中低山峡谷地貌。

2.2 地层岩性

区域地层以侏罗系上统（J3）火山碎屑岩为主，及其间侵入的燕山期的岩浆岩，上覆有第四系近代堆积物。

2.3 地质构造

工程区隶属华南古板块，大地构造单元属于华南褶皱系（Ⅰ2）浙东南褶皱带（Ⅱ3）温州-临海拗陷（Ⅲ8）东北部的黄岩-象山断拗（Ⅳ11）。根据GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》，工程区设防水准50 年超越概率10%的基岩地震动水平峰值加速度＜0.05g（相应基本地震烈度＜Ⅵ），地震动反应谱特征周期为0.35 s。

3 坝址区工程地质条件

3.1 地形地貌

推荐坝址位于南岸村下游约2.5 km 的峡谷中，大源溪由西南向北流经坝址，坝址下游河道急转后向东南由溪口乡附近注入楠溪江。河谷呈“U”字形，河床宽度约130 m，左侧河漫滩发育，河床紧靠右岸，谷底地形总体平坦，谷底高程73～76 m，地形左缓右陡。坝址右岸有一条小冲沟发育，右岸下游有一低矮垭口发育，垭口底高程约110 m。

3.2 地层岩性

坝址区基岩为侏罗系上统西山头组（J3x）含角砾熔结凝灰岩，覆盖层为第四系全新统残坡积含碎石粉质黏土层（Q4el+dl）和冲洪积砂砾卵石层（Q4al+pl）。

3.3 地质构造

库坝区以块状岩体为主，岩面成流面产状以NNW 向为主，褶皱构造不明显，地表出露和钻孔揭露断层共6 条，断层特征详见表1。发育节理以陡倾角为主。

表1 坝址区主要断层特征

3.4 风化卸荷

基岩致密坚硬、抗风化性能强。岩石的风化程度受地质构造和地下水活动影响较明显。坝址区岩体风化特征：左岸强风化带厚1.0～7.0 m，弱风化带厚3.0～15.0 m；河床弱风化带厚5.0～9.0 m，断层F1通过地段风化加深；右岸强风化带厚1.0～2.0 m，弱风化带厚6.0～35.0 m，右岸坝顶弱风化带较厚。坝址处河谷两岸岩体完整性较好，根据钻孔揭露，鲜有卸荷夹泥现象，整体松弛卸荷作用不强烈。

3.5 水文地质条件

坝址区地下水类型主要有覆盖层孔隙水和基岩裂隙水两种类型。受大气降水补给，向河床排泄。孔隙水主要赋存于砂砾卵石层中，水位埋藏浅，属中等～强透水性。基岩裂隙水赋存于岩石裂隙、破碎带及风化层中。

4 坝址区工程地质评价

初拟比较坝型为混凝土拱坝和混凝土面板堆石坝。混凝土拱坝的坝顶高程180 m，最大坝高133 m；混凝土面板堆石坝的坝顶高程182 m，最大坝高127 m。

4.1 总体地质条件评价

坝址左岸山体雄厚，右岸由于下游低矮垭口分布稍显单薄。基岩总体为含角砾凝灰岩，新鲜岩石致密坚硬，两岸覆盖不厚。根据GB 50487—2008《水利水电工程地质勘察规范》分类标准，坝基弱风化岩体为AⅢ类岩体，微风化～新鲜岩体为AⅡ类岩体，两岸自然边坡整体稳定。

区域性断层F1从河床及右岸垭口通过，两岸坝基未见区域性断层通过，其余小断层规模小，两岸发育节理以中陡倾角节理为主，未见缓倾角结构面发育，坝肩未发现控制拱坝坝基抗滑稳定的大的贯通性不利结构面组合，坝基抗滑稳定性好。

综上所述，坝址工程地质条件总体尚好，具有修建拱坝和面板堆石坝的工程地质条件。

4.2 拱坝建基面的选择及工程处理

坝址两岸弱风化带厚度不大，河床段弱风化带厚度稍大，建议两岸坝体嵌入微风化～新鲜岩体内，河床段坝基可利用弱风化中下部岩体。

坝基遇断层及节理密集带应深挖回填混凝土并加强灌浆处理。为提高坝基整体性，坝基须进行固结灌浆处理。河床左侧分布的区域性断层F1，近顺河向分布，断层组成物质为软弱的构造岩，对坝基的稳定和变形有较大影响，应加深开挖回填混凝土并加强灌浆处理。

4.3 面板堆石坝建基面的选择及工程处理

两岸挖除覆盖层及强风化岩体，可将趾板置于弱风化上部岩体上。建议河床段趾板挖除覆盖层后置于弱风化上部岩体上。趾板地基遇断层及节理密集带应深挖回填混凝土并加强灌浆处理。为提高地趾板基整体性，须进行固结灌浆处理。河床分布的区域性断层F1，近顺河向分布，断层组成物质为软弱的构造岩，对趾板的稳定和变形有较大影响，应加深开挖回填混凝土并加强灌浆处理。

4.4 防渗处理边界的确定

根据钻孔水文地质试验成果，河床及两岸坝肩均存在透水带，两岸地下水位低于水库正常蓄水位，存在坝基及绕坝渗漏问题，需进行防渗处理。建议坝基进行帷幕灌浆处理，防渗帷幕应深入相对隔水层（渗透率q＜1 Lu）以下5～10 m，并向两岸适当延伸。

4.5 边坡稳定性评价

坝址两岸覆盖不厚，基岩部分出露，岩体风化不深，岩体完整性较好，自然边坡总体稳定。拱槽或趾板开挖后，局部地带边坡较高地段，建议分级开挖并设置马道，并采用适当的边坡加固措施。

5 坝型比选

根据坝址区基本工程地质条件和存在的主要工程地质问题，对拱坝和堆石坝两个坝型进行比选见表2。

表2 坝型适应性比选

从地形地貌、地层岩性、地质构造及风化卸荷等基本地形地质条件对坝型的适宜性看，堆石坝优于拱坝；从主要工程地质问题处理难易方面和评价对比看，堆石坝也优于拱坝；而从其他建筑物及天然建筑材料来看，拱坝和堆石坝各有优缺点。综上所述，从工程地质条件比较，堆石坝优于拱坝。

6 结语

本文从地形地貌、地层岩性、地质构造、风化卸荷和水文地质条件等多方面论述了浙南某拟建水库坝址区工程地质条件，对坝址区主要工程地质问题进行了分析评价。从基本地形地质条件、主要工程地质问题处理和天然建筑材料等方面，对堆石坝和拱坝两种坝型进行了比选，得出了堆石坝优于拱坝的比选结论，为本工程坝型比选提供了地质依据，对类似工程坝型比选具有一定借鉴作用。