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龟头山工程区基础开挖及防护结论

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:工程区50年超越概率10%地震动峰值加速度为0.10g,相应地震基本烈度为Ⅶ度,反应谱特征周期为0.40s。龟头山被F11及五庙坡断层切割,结构面联合组成不稳定岩体,存在向五庙坡断层带的压缩变形问题。基础开挖后采用不小于25t振动碾碾压10遍。基岩面相差较大的部位位于防渗墙桩号D0+191.00~D0+211.00范围内,实际基岩面比设计基岩面浅一般3~5m,误差最大处位于桩号D0+193.80处,比设计基岩面浅约8.6m。帷幕按单排布置,孔距1.5m,控制帷幕底高程为115.00m。

龟头山工程区基础开挖及防护结论

1.区域地质地震

工程区处于华北断块南缘的二级构造豫皖断块与太行断块的交接部位。盘古寺断层是区域性大断层,从大坝下游通过,最新活动已在10万年以前,晚更新世以来没有活动迹象。工程区50年超越概率10%地震动峰值加速度为0.10g,相应地震基本烈度为Ⅶ度,反应谱特征周期为0.40s。

2.库区地质条件及评价

(1)库区为封闭的基岩峡谷,库岸山体宽厚,无大的断层发育。没有重要矿产、文物古迹及城镇,淹没农田有限,基本不存在浸没与塌岸问题。

(2)存在库区渗漏问题,正常蓄水位时左岸渗漏量约约为498.4万m3/a,右岸渗漏量约112.1万m3/a,渗漏段离坝址较远,不存在渗流稳定等问题。

(3)库区无大的断层发育,无诱(触)发构造型水库地震的可能。灰岩中局部发育有溶洞,但发生岩溶地震的可能性不大,即使有岩溶地震发生,地震烈度亦不会大于工程区的地震基本烈度。

(4)水库对侯月铁路的影响,主要集中在余铁沟至盘峪沟之间的鱼天隧洞及盘峪沟铁路桥,应对盘峪沟铁路桥桥基有影响,对鱼天隧洞影响不大。水库对下游克井煤田开采不会产生大的不良影响;对库旁引沁济漭渠的局部有一些不良影响,在库水的作用下,局部渠堤有可能失稳。

3.坝址区地质条件

(1)根据构造形迹,坝址区由北至南可分为三个构造单元:①余铁沟至老断沟以北,为单斜构造区;②两沟以南至五庙坡断层间,为龟头山褶皱断裂发育区;③五庙坡断层以南至盘古寺断层之间,为断层密集区。构造分区同时还影响了坝址区的水文地质条件分区及岩溶发育规律。

(2)坝址区在1m2岩层顶面及1m3泥灰岩中普遍分布有软弱夹层,其物理力学性质较差,往往对边坡整体稳定起控制性作用。

(3)坝址区岩溶发育程度主要受地层岩性与地质构造的控制,同时与Ⅲ级阶地及古河道的分布范围与分布高程相关性较好。坝址区岩溶主要发育在馒头组中下部岩体中,与水库渗漏关系密切。

4.近坝库岸稳定

(1)右坝肩。山体成半岛状临空,但视倾角平缓,仅2°~3°,经稳定分析,建库后在8度地震条件下,山体仍然稳定。

(2)左坝肩。龟头山古滑坡体经稳定分析,水库蓄水后稳定性较差,位于坝肩及发电洞、溢洪道进口的滑坡体,应加以处理。龟头山被F11及五庙坡断层切割,结构面联合组成不稳定岩体,存在向五庙坡断层带的压缩变形问题。

(3)泄洪洞进口附近分布有两处古崩塌体,天然状态下,两处古崩塌体均处于长期稳定状态,但在施工扰动、水位骤降或饱水的条件下,崩塌体力学参数将有所下降,存在局部坍塌或由坍塌引起的分级滑塌的可能,应加强水位以下边坡的支护及加固工作。

5.坝基、坝肩渗漏分析

根据计算,正常蓄水位时在不考虑河床砂卵石层渗漏的条件下,即在河床砂卵石防渗、基岩不防渗的条件下,左岸、右岸和坝基处的渗漏总量为10926万m3/a;坝址区渗漏量大,需采取切实有效的防渗措施。

6.混凝土面板堆石坝工程地质条件及评价

(1)坝基河床深厚覆盖层处理。在防渗墙至下游50m范围为趾板受力的核心区域,布置高压旋喷桩进行加固处理。通过地基处理前后的静载试验、跨孔波速、瑞雷波等多项手段检测,可以反映出加固后复合地基各项物理力学性质均得到不同程度的提升。高压旋喷桩改善了坝基河床天然地层的不均匀特性,明显提高了坝基河床砂卵石层整体的承载能力和抗变形能力,基本达到了设计的预期目的。

根据大坝不同部位受力情况,及河床覆盖层工程地质特性,分区采取不同的开挖处理措施。坝轴线上游至防渗墙之间基础由原河床开挖至165.00m高程,将上部变形较大的第一层黏性土夹层全部挖掉,坝轴线下游次堆石区河床基础开挖至170.00m高程。基础开挖后采用不小于25t振动碾碾压10遍。开挖中对至设计建基高程出现的砂质透镜体、黏性土夹层及含土量偏高的砂卵石进行挖除并采用过渡料换填。以上处理基本满足坝基要求。

(2)趾板、防渗板工程。右岸趾板、防渗板整体工程地质条件较好,断层等构造不发育,岩体较完整,强风化层较薄;岩层倾向坡内,为逆向坡,边坡稳定条件较好;仅在1m3地层,岩性较软,具有易风化、遇水泥化等特点,其中还有岩溶现象发育,工程地质特性较差,开挖后需及时保护。(www.xing528.com)

左岸趾板、防渗板岩石多坚硬,自然边坡高陡,局部近垂直或形成倒坡。开挖范围内仅发育F11逆掩断层,断层倾向岸坡内,为逆向坡,且断层带较窄,对边坡稳定无不良影响。上部汝阳群地层边坡,岩层多缓倾向坡外,形成顺向坡,但倾角一般缓于10°,且层面间结合较好,不会对边坡稳定造成大的影响。左岸趾板边坡不存在整体问题。但受自然边坡高陡,加之风化卸荷作用,局部表层易形成危岩体,可能产生崩塌、落石等,需针对性的进行处理。

(3)坝肩边坡工程。右坝肩开挖边坡处于单斜构造区,断层等构造不发育,岩体较完整,且为逆向坡,边坡稳定条件较好;仅在1m3地层,工程地质特性较差,但不影响边坡稳定。

左坝肩边坡属褶皱断裂发育区,构造发育,岩体破碎,F11逆掩断层、F12断层、f14断层、龟头山褶皱束分布在其间。边坡岩层多缓倾向坡外,形成顺向坡,但倾角一般缓于10°。左坝肩分布的古滑坡体及其他第四系堆积物工程地质特性差,基本已按设计要求进行清理。

(4)坝基防渗工程。防渗墙施工时,大部分槽孔的基岩面深度与前期结论基本一致,误差不足1m。基岩面相差较大的部位位于防渗墙桩号D0+191.00~D0+211.00范围内,实际基岩面比设计基岩面浅一般3~5m,误差最大处位于桩号D0+193.80处,比设计基岩面浅约8.6m。经分析认为为此处绘制基岩面采用投影钻孔ZK43基岩面深度,投影距离约11m,可能与实际情况不符。

1)河床段帷幕主要布置在防渗墙下基岩内,河床段的帷幕线与防渗墙中心线重合。帷幕深度布置主要穿过浅部10~20m的基岩风化层,进入下面的微风化层。帷幕按单排布置,孔距1.5m,控制帷幕底高程为115.00m。

2)右岸帷幕分右岸趾板段与右岸坝肩延长段。平面布置从防渗墙端部开始沿趾板线布置至右岸坝肩(D0+385.00),然后沿右岸坝肩灌浆洞中心向右岸坝肩方向延伸210m。右岸趾板段帷幕底界线从河床的120.00m高程渐变至大坝桩号D0+360.00的195.00m高程,布置两排主副帷幕,间排距为2.0m。

3)右岸坝肩延长段帷幕采用两层灌浆洞布置灌浆,上层1号灌浆洞分布在288.50m高程,下层2号灌浆洞分布在243.00m高程,起始大坝桩号D0+360.00,结束桩号D0+595.00。1号灌浆洞下帷幕,采用单排帷幕,孔距2.0m,向上游倾斜5°角至238.00m高程,2号灌浆洞向上游侧采用水平衔接灌浆与之相连。2号灌浆洞下帷幕采用双排,帷幕深度至195.00m高程,排距1.0m,孔距2.0m。

4)左岸趾板帷幕布置沿左岸趾板至溢洪道右翼墙处,并和溢洪道引渠处帷幕衔接。帷幕底高程从河床120.00m高程至大坝桩号D0+039.26的160.00m高程,然后上升至对应大坝桩号D0+011.16的210.00m高程,并在与溢洪道边墙相接处以230.00m高程与溢洪道防渗帷幕相接。采用两排主副帷幕。

左、右岸趾板及防渗墙下帷幕均已按设计要求完成,施工时没有变更发生。

7.泄洪洞工程地质条件及评价

(1)进口边坡。进口边坡开挖揭露主要地层岩性、断层及位置与前期结论基本一致,未出现大的地质条件变化,边坡整体稳定性亦与前期勘察结论一致。其中,在左侧边坡中部F12断层实际出露位置有变化,导致相应的锚索加固位置发生变更。

泄洪洞进口附近上方分布1号、2号古崩塌体,蓄水后有可能产生局部坍塌或由坍塌引起的分级滑塌等形式的失稳。2号古崩塌体已对水位之下出露部位设计有加固处理措施,1号古崩塌尚未考虑,后期应进行处理。

(2)进口塔架基础。1号、2号塔基,结构面较发育,岩体呈次块状、镶嵌状结构,未见地下水活动,按坝基岩体分类,整体均属AⅢ类,与前期勘察结论符合。塔基已按设计要求进行固结灌浆处理。

(3)洞身围岩。泄洪(导流)洞开挖揭露地层情况与前期地质结论基本一致,主要地质构造如五庙坡断层及F4、F5断层等均与前期预测较为吻合,但由于地质构造的复杂性,断层等的产状有一定变化,施工中揭露的主要断层出露位置与前期推测位置略有出入,同时洞室开挖中新揭露出部分小规模断层及褶皱等,洞室围岩类别划分大部分与前期勘察结论相符,局部与前期有所不同。

(4)出口边坡。泄洪(导流)洞出口边坡开挖揭露的地质条件与前期勘察结论基本一致,出口边坡为层状结构,岩层倾向与边坡倾向相反为逆向坡,断层不甚发育且规模小,无不利的结构面组合,边坡稳定性整体较好。

但导流洞出口上方覆盖层前期勘察时预计的厚度预偏小,施工时发现在导流洞轴线下游分布一条古冲沟,沟内堆积的松散覆盖层厚度较大,按原设计方案开挖时部分覆盖层将残留在边坡上,严重影响出口边坡的稳定。对导流洞出口边坡开挖方案及范围进行了变更,对导流洞后仰坡古冲沟内原有的覆盖层进行清除并重新削坡,同时也造成2号路基础部分出现脱空,采取混凝土高挡墙对路基进行了处理。

8.天然建筑材料

河口村石料场储量丰富,质量较优,剥离层厚度不大,开采较方便。大坝填筑所需的主堆料、过渡料、垫层料等均来自于河口村石料场,储量及质量均能满足工程所需,各项物理力学指标均能满足设计及规范要求,施工过程中未发生料源变化。

谢庄和松树滩土料场储量满足坝前铺盖土料填筑所需,土料质量符合设计及相关规程规范要求,施工过程中未发生料源变化。

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