
第25卷第2期
2006年第2期
紅水河
HongShui River
V0I.25.No.2
No.2.2006
樂灘水電站壩址工程地質
李敦仁,蔣道蘇
(廣西電力工業勘察設計研究院,南寧530023)
摘要:通過對樂灘水電站壩址勘察及施工開挖揭露分析,壩址處于區域構造相對穩定區,廠壩基為弱風化~微風
化巖體,允許承裁力滿足建筑物的應力要求;壩基抗滑穩定主要受混凝土與建基面巖體抗剪(斷)強度控制,對少數
壩塊地基存在的較長軟弱緩傾角結構面,已進行加固處理;壩基滲漏以巖溶裂隙性滲漏為主,局部有串珠狀小溶洞
滲漏,建議進行防滲帷幕處理是必要的。
關鍵詞:地震基本烈度;工程地質;抗滑穩定;壩基滲漏;繞壩滲漏;巖溶滲漏;樂灘壩址
中圖分類號:TV223 文獻標識碼:B 文章編號:1001—408X(2006)02—0087—04
樂灘水電站位于廣西壯族自治區忻城縣紅渡鎮
上游3.0 km的紅水河干流上,為紅水河規劃的第
八個梯級電站,距上游百龍灘電站76.2 km,距下游
橋鞏水電站約75.0 km。樂灘水電站正常蓄水位
112.0 m,相應庫容4.02億m3,裝機容量4×150
MW,最大壩高63 ITI,最大水頭31.5 1TI。樞紐主要
建筑有混凝土重力式溢流壩、左岸河床式廠房、左岸
船閘、沖沙閘及左右岸重力壩、土壩等。
1 區域地質構造與地震
壩址位于宜山山字構造與廣西山字型構造之間
的馬蹄形盾地。構造線方向以北北西為主,東西向、
北北東向亦有分布。壩址及水庫地區在區域上處于
相對穩定地塊。根據《中國地震動參數區劃圖》
(GB18306—2001)壩址場地地震動峰值加速度為
0.05 g,相應地震基本烈度為6度。
2壩址區基本地質條件
2.1地形地貌
壩址位于紅水河中下游,為中低山巖溶峰林地
形,山坡陡峻,河流大致自北向南流,與巖層走向一
致,為縱向“U”型河谷,谷底寬276 1TI,枯水期水位高
程77 m,相應水面寬100 m.水深5~14 m,原河中出
現兩個小洲島和3條河槽。枯水期中河槽水最深為6
1TI,槽底高程69 m;右河槽次之,水深約3 1TI,槽底高程
72 m;左河槽底高程為75 1TI,最枯水位時斷流。河床
左側基巖漫灘寬闊,寬140 1TI,長110 m。右側漫灘
窄,寬10 ̄20 m。漫灘高程85~95 1TI。漫灘之上為
一級基座階地,階地面高程115~120 ITI,左岸一級階
地寬約140 m;右岸為一山嘴突出到河邊,截斷上下
游一級階地。右岸為中低山巖溶峰林洼地,山頂高程
350 ̄600 m,山體雄厚;左岸為條形脊狀山體,山體單
薄厚度500-600 m,山頂高程300-450 1TI。
2.2地層巖性
壩址分布的地層有:
(1)石炭系上統馬平群(C3 ):分布于右岸,總
厚度389 1TI,自下而上劃分為4層。
(2)二疊系下統棲霞階(P1。):分布于河床及左
岸一級階地,總厚度428 m,按巖性可劃分為16小
層。
(3)二疊系下統茅口階(P1 ):分布于左岸一級
階地后緣及山體,總厚度580 1TI。按巖性可劃上、
中、下三段。
(4)第四系(Q):一級階地沖積層(Q ):為粘
土、粉質粘土,厚0.9~23 1TI,左岸一級階地下部巖
土接觸帶附近有一層1~5 1TI厚的可~軟塑狀的軟
弱士層。
河床沖積及人工堆積層(Q ):為泥砂、塊石
及砂卵礫石,厚1.62~8.77 m。坡~殘積層(Q 0):
含碎石粉質粘土為主,厚度0.5~18 1TI。
2.3地質構造
壩址位于六納背斜東翼和紅渡向斜西翼,為單
收稿日期:2o06—05—31
作者簡介:李敦仁(1965一),男.廣西陸川人,高級工程師,學士,主要從事工程地質勘察工作,E—maih5602034@163.tom。
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紅水河2006年第2期
斜構造,巖層走向NO。~15。E,與河流方向基本一
致,傾向SE(左岸)傾角75。~85。。壩址區發育斷層
有24個條,以層間擠壓錯動為主,規模較小。按斷
層展布方向,表現形態及產狀特征劃分為下述4組。
(1)NNE組:層間擠壓錯動帶,多沿Pl。地層中
的泥質灰巖、泥巖發育。斷層走向N5。~10。E,傾向
SE,傾角80。~85。,擠壓錯動帶寬0.05~0.6 m,為
片狀巖、鱗片碎屑、方解石及角礫巖充填,延伸長度
100~1 000 m。主要分布于安裝問至10號壩之間。
(2)NE組:緩傾角逆斷層,斷層走向N5。~40。
E,傾向NW或SE,傾角25。~40 ,斷層帶為風化破
碎巖厚5~40 cm,夾泥厚0.5~5 CTn,延伸長度24
-34,0 m。主要斷層有f328、{379等共6條,分布于4
號機及12號壩。
(3)NW組:緩傾角逆斷層,斷層走向N40。~
60*W,傾向SW或NE,傾角26。~42。,斷層帶為風
化破碎巖厚5--40 cm,夾泥厚0.5~5 cm,延伸長度
12--50.0 m。主要斷層有f7l1、{1068"f1o76共3條,分
布于廠房4號機及12號壩。
(4)NE組:正斷層,斷層走向N8。~11。E,傾向
SE,傾角80。,斷層帶寬150--500 cm,為方解石膠結
的灰巖角礫巖,以方解石為主,灰巖角礫僅占10%
左右,膠結良好,延伸長度大于1 500 m,斷層編號
為f743,分布于左岸船閘沖沙閘及上下游引航道。
2.4巖溶發育概況
壩址為順向河谷,巖層陡傾左岸,層向錯動和裂
隙發育,巖溶大都順層發育。由于各地層巖性,構造
發育程度以及水動力條件的差異,巖溶發育程度也
有較大區別。
(1)P} 巖組:為含燧石結核灰巖,該巖組順層
狀溶槽(洞)比較發育,平均線巖溶率6.18%,屬較
強烈巖溶發育區,分布在交通洞進口段。
(2)砰 巖組:為硅質灰巖與硅質巖互層,巖溶
發育微弱,沿個別層面有小溶洞發育,屬弱巖溶發育
區,分布在交通洞中段。
(3)Pi 巖組:為厚層灰巖,局部夾燧石結核。該
巖組溶槽(洞)比較發育。根據平硐統計平均線巖溶
率6.44%,屬較強烈巖溶發育區。分布在船閘沖沙
閘及上下游引航道和交通洞出口段。
(4)P} 巖組:為厚層灰巖、不純灰巖、泥巖和
燧石結核或燧石條帶,巖溶發育相對較弱,線巖溶率
0.54%~1.5%,屬中~弱巖溶發育區。該層位分布
88
于安裝間、廠房、溢流壩及右岸重力壩3號--5號壩
段。
(5)C3 巖組:位于右岸山體,為厚層灰巖夾白
云巖團塊。據位于120 m高程長650 m的平硐
( 1)揭露,巖體完整性好,巖體內僅見有溶孔和小
溶洞零星分布。11個鉆孔有3個鉆孔遇到3個小
溶洞,線巖溶率為0.28%,但右岸一級階地淺部巖
溶較發育,該層屬中~弱巖溶發育區。
(6) d、 h兩巖組:屬中、弱巖溶發育區,地表
淺部發育洼地等,巖溶發育中等;深部以溶隙及溶孑L
為主,巖溶發育微弱。
2.5水文地質
壩址區的地下水劃分為4大類型:孔隙潛水、溶
隙——裂隙水局部夾串珠狀小溶洞水、溶洞——裂
隙水及裂隙——溶隙夾管道水。壩址河水及地下水
的水質分析均為重碳酸鈣水,對混凝土無侵蝕性。
巖體滲透性主要由巖性、構造及巖溶發育程度的控
制,一般為溶隙——裂隙性滲透,局部為小溶洞滲
流。據鉆孔水文地質試驗資料統計,巖體透水性很
不均一,巖體的透水率(q)變化范圍大,為0.00~
316.00 Lu,q≤3.00 Lu的相對隔水層巖體頂板一
般高程40~50 m,局部高程為10 m。
2.6巖體風化
巖體按巖石風化程度自上至下分為弱風化帶和
微風化帶。
(1)弱風化帶:巖體上部溶溝溶槽較發育,中下
部裂隙多有溶蝕夾泥質現象,局部有串珠狀小溶洞。
壩基弱風化巖體一般較完整,鉆孔巖芯RQD值一
般為45%--70%,在靠近斷層地帶為16%~45%;
巖體縱波速度一般為3 500~5 000 m/s,在厚層中
厚層灰巖為主的地段,為5 000--5 600 m/s。
(2)微風化帶:裂隙面溶蝕較少,巖體完整性
好,鉆孔巖芯RQD值一般為70%--90%,在靠近斷
層地帶為40%~60%。巖體縱波速度一般為4 500
~6 000 m/s,如在廠房1號~2號機和3號機的建
基面為微風化巖體,實測地基巖體平均縱波速度為
5 712 m/s和5 802 m/s。
2.7巖土物理力學性質
根據本工程各勘察階段的室內外巖土物理力學
性質試驗指標,參照國內工程勘察經驗,提供壩址區
巖體及結構面力學參數建議值,見表1、表2。
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李敦仁,蔣道蘇:樂灘水電站壩址工程地質
表l各建筑物地段混凝土/基巖接觸面的抗剪斷強度參數、變(彈)性模■、允許承載力建議值表
主要力學指標建議值 靜變(彈)性模量
建筑物地段 設計樁號 主要巖性 C [R] E0 E t
。 t M a MPa 103MP
a 103MPa
右岸接頭壩 右岸~0—020 弱風化C3呻灰巖 0.90 0.70~0_80 0.6o 3.0 8.0 l1.5
溢流壩段 0—020~0+179 弱風化P 灰巖 0.90 0.70 0.60 3.0 4.0 6.0
廠房段 0+179~0+360 弱、微風化P1q灰巖 0 90 0.70 0.60 3.0 4.0 6.0
船閘及左岸 0+360左岸 弱風化P。 灰巖 0.90 0.65 0.60 3.0 4.0 6.0
注:12號溢流壩抗滑穩定計算綜合取值f,=0.80、c =0.55 MPa。
表2各結構面力學參數建議值表
抗剪強度
結構面 C
f f Ⅳ
a
陡傾角斷層(夾片狀巖及方解石) 0.45 0.1 0.35
緩傾角斷裂(夾泥) 0.35 0.01 0.27~0.30
不夾泥一般結構面 0.50 0,1 0.40
3壩址主要工程地質問題及加固處理
3.1壩基抗滑穩定問題
廠壩基坑開挖揭露的緩傾角結構面延伸較長的
(30~40 m)夾泥的緩傾角結構面僅分布在7號、8
號、l1號、12號壩段及4號機段(含右沖沙閘)的部
分地段,對這些廠壩段的地基抗滑穩定有一些影響,
施工時已采用固結灌漿、錨筋樁或預應力錨索等工
程處理措施。其余大部分廠壩地段地基雖有小數緩
傾結構面分布,但延伸短小,對壩基不起抗滑穩定性
控制作用,壩基抗滑穩定主要是混凝土與基巖面抗
剪強度控制。
3.2邊坡穩定問題
壩址區為縱向河谷,巖層陡傾左岸,傾角75。~
85 。斷裂以順河順層陡傾角為主,緩傾角斷裂結構
面一般延伸短小。從巖層和斷層產狀來看,對邊坡
穩定較為有利。
(1)橫河向的上下游邊坡,橫切巖層走向及主
要順層錯動的斷裂,邊坡穩定性較好。
(2)順河向的右邊坡,主耍受巖層層面傾角及
斷裂構造面傾角控制。對淺部的卸荷裂隙,會影響
局部邊坡穩定,施工開挖采取清除或錨筋樁處理;對
邊坡穩定影響較大的廠房開挖右邊坡f711及f328緩
傾角斷層,其走向與邊坡走向基本一致,傾向廠房基
坑內,傾角28。~38。,夾泥厚5O~40 cm,軟弱夾泥
的抗剪斷強度f =0.35,C =0.O1 a,f=0.27
~0.30,經設計抗滑穩定驗算,廠房4號機右邊坡穩
定性差,施工采用錨筋樁和預應力錨索加固處理,安
全度達到設計規范要求。
(3)順河向的左邊坡,與巖層及主要構造線的
傾向相反,邊坡穩定性一般較好。施工開挖僅在廠
房尾水渠左邊坡局部有緩傾角傾向廠房基坑內,考
慮其邊坡穩定性,也采取錨筋樁加固處理,其穩定性
達到設計規范要求。
(4)土質邊坡主要在左沖沙閘左邊坡,為沖積
成因的粉質粘土及粘土和殘坡積含碎石粘土,其中
上部粘性土為硬可塑狀,天然邊坡穩定性較好,但接
近基巖面有一層厚1~5 m的軟塑狀粘性土,因此,
左岸土質邊坡成為上硬下軟的結構,對土質邊坡穩
定不利,設計進行邊坡穩定驗算,確定開挖邊坡角度
和擋護、排水措施,設置了抗滑樁。
3.3壩基滲漏問題
擋水建筑物的基礎大部分座落在Plq巖組上,巖
層順河走向,陡傾左岸,傾角75。~85。,該層巖溶發
育較弱,其形態主要以順層溶隙、表層溶溝溶槽為
主,局部有串珠狀小溶洞。壩基巖體滲透較強的主
要有3個層(帶)。
(1)表層巖溶中等至強透水帶:除河床局部外,
分布較普遍。其發育深度河床地段一般較深,底部
高程達到60 ̄88 m;左岸一級階地和漫灘其底部高
程一般為82~100 m,鉆孔揭露的溶溝、溶槽及小溶
洞主要在該帶內,且均為泥質所充填;未見到溶洞、
溶溝、溶槽的鉆孔,也普遍見有裂隙溶蝕現象,裂面
上多見泥膜。巖體透水率q值一般為10~51 Lu,
個別大者316 Lu。
(2)沿岸坡發育的中強透水帶:分布在壩址右
岸岸坡及F93斷層上盤影響,上部寬43 m,向下變窄
以至尖滅,發育深度一般20~60 m,相應高程20~
50 m,其巖體透水率q值一般大于10 Lu,最大為
270 Lu,平均值為17.4 Lu。
(3)夾層狀或深槽狀中強透水帶:主要沿層間
錯動帶或層間裂隙帶發育,在橫剖面上呈夾層狀或
深槽狀,在縱向上且有一定的延續性,但其寬度和深
89
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紅水河2006年第2期
度都有較大變化。
上述3個帶將成為壩基滲漏的主要通道,一般
以巖溶裂隙性滲漏為主,局部有小型管道滲漏。巖
體透水率q值由0.00~316 Lu。口≤3.0 Lu頂板
界線一般埋深40~70 rn,相應高程40~50 rn,局部
在高程10 m附近。因此,壩基需要采取嚴密的防滲
措施,帷幕深度需達至口≤3.0 Lu頂板以下5.0 m。
3.4繞壩肩滲漏問題
3.4.1右岸繞壩滲漏問題
壩址右岸為中低山巖溶峰叢洼地,有一山嘴凸
出伸至右壩肩河岸,山嘴寬約80 rn,截斷上下游一
級階地。右壩肩山體為 唧、C2h及 d諸含水巖組
成單斜含水構造,除F55斷層影響帶及其上盤古巖溶
角礫巖帶中見有小溶洞、溶隙發育,巖體透水性較大
外,一般巖溶發育微弱。僅在斷層帶、裂隙帶見有溶
蝕現象,在裂隙面上局部見有寬0.3~3.0 cm的鈣
泥質充填,并見有溶孔零星分布,巖體透水性中等至
微弱。判定右岸繞壩滲為巖溶裂隙性滲漏,要求右
壩肩防滲帷幕從樁號0—71.8 m~0~113.0 m,防
滲長度41.2 rn,滲漿深度達到q≤3.0 Lu頂板以
下5.0 rn是必要的。
3.4.2左岸繞壩滲漏問題
樂灘水電站左壩肩緊靠呈南北走向的條形峰林
山脈,其走向與壩區河流向基本~致。山體中部為
厚86 m的P} 中薄層硅質灰巖與硅質巖,山體兩側
為P} 和 厚層灰巖,含燧石結核或白云巖團塊。
P2們地層巖溶不發育,僅在巖體裂隙面局部有溶隙現
象,Pz瑚巖組屬裂隙微弱透水的相對隔水層,q≤
3.0 Lu巖體頂板高程大于140.52 ITI。左岸繞壩滲漏
存在兩個途徑:一個是通過P2m相對隔水層越過低
矮地下分水嶺向紅渡谷地產生微弱滲漏,此滲漏量
估計對工程發生的影響可以忽視不計;另一個是以
吃為邊界,沿P} 巖組中的溶隙局部夾溶洞的中等
透水層產生滲漏,因此左岸壩肩對P} 含水巖組應
采取防滲措施,防滲帷幕長度與砰m相對隔水層底
板相接是可靠的,深度達到q≤3.0 Lu頂板以下
5.0 rn是必要的。
4結論及建議
4.1結論
(1)庫壩區處于區域構造相對穩定區,根據《中
國地震動參數區劃圖)(GB18306—2001),地震動峰
值加速度為0.05 g,相應的地震基本烈度為6度。
(2)廠址地基為單斜構造,巖層走向與河流基
本一致,沒有規模較大的斷層破碎帶分布,主要構造
面為層面、層間錯動逆斷層,破碎帶寬度不大,寬為
0.1~0.6 ITI,構造巖為擠壓緊密的片狀巖和方解
石,工程上易于處理。
(3)廠址地基巖體以中厚層~厚層灰巖為主,
一般為弱風化~微風化,巖體較完整,力學強度較
高,允許承載力能滿足建筑的應力要求,施工開挖中
對局部溶溝,溶槽,小溶洞以及斷裂發育部位進行了
清挖回填或固體灌漿等處理,對建基面上的23個洞
隙涌水點均采取預埋引流,當混凝土上升到一定高
程,再倒灌漿水泥漿封堵處理。經過鉆孔聲波檢測
及壓水試驗檢驗,工程處理質量較好,滿足設計規范
要求。
(4)廠址地基緩傾角構造一般不發育且延伸短
小,壩基抗滑穩定主要受混凝土與建基面巖體抗剪
強度控制。在7號、8號壩塊相鄰部位的76.5 rn高
程和廠房4號機49.5 rn高程平臺,壩基分布延伸較
長的緩傾角夾泥斷裂,對這些壩段地基抗滑穩定不
利,采取了清挖、錨固和固結灌漿等處理后,地基抗
滑穩定符合設計規范要求。
(5)工程開挖邊坡以巖質邊坡為主,多為臨時
邊坡,施工中對發育影響穩定的結構面邊坡以及巖
溶較發育邊坡進行了錨固、護坡,沖沙閘左側土質邊
坡穩定條件較差,設置了抗滑樁,處理后各地邊坡處
于穩定狀態。
(6)壩基滲漏主要是巖溶裂隙滲漏,局部為串
珠狀小溶洞滲漏,壩基及左右岸壩肩防滲漏灌漿帷
幕深度原則上按進入3.0--5.0 Lu相對隔水層頂板
以下5.0 rn或0.7倍作用水頭控制,符合規范要求。
4.2建議
(1)建議在水庫蓄水過程中以及運行初期,加
強對壩址區的地下水位觀測工作,尤其是左岸地下
水低槽部位和下游岸坡是否存在地下水位抬高和地
下水集中出流現象,盡快恢復對右岸PD01平洞的
地下水位觀測。
(2)鑒于壩基肩防滲帷幕以下巖體中仍可能分
布有夾層狀或槽狀透水帶,且防滲帷幕是否存在局
部漏灌現象目前也不能確定,建議注意觀測蓄水后
壩基,壩肩地下水位和滲漏變化情況。
(英文文摘下轉第100頁)
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5.3構筑物和機械設備的防護
為了確保爆破的安全,預防飛石、爆破沖擊波及
地震波的影響,在拆除前對11號、12號壩溢流面;
進水口閘門;4號機沖砂導流孔和6號3O t門式起
重機等,用竹排、麻包及黃土進行多層防護。
6結語
本次爆破規模總藥量為56 t,最大一次爆破藥
量為9.1 t,長252 m,總延時10 000 ITIS,于2003年
11月18日17點正式爆破,爆破非常成功,中央和
廣西電視臺作了新聞報道。樂灘水電站RCC圍堰
的拆除,通過選擇合理的爆破拆除方案、參數并實
施,取得安全、快速、高效的目的,為保證樂灘水電站
能提前發電打下良好的基礎,也為今后大型RCC圍
堰爆破拆除提供借鑒。
參考文獻:
[1]劉清榮.控制爆破[M].武漢:華中工學院出版社,
1986.
[2]何廣沂,朱忠節.拆除爆破新技術[M].北京:中國鐵道
出版社,1988.
[3] 中國力學學會工程爆破專業委員會.工程爆破[M].北
京:冶金工業出版社,1988.
Blasting Technology for Dismantling the RCC Cofferdam
of Letan Hydropower Proj ect
HE Wu—zhi
(Guangxi Hydroelectric Construction Bureau,Nanning,530001)
Abstract:Dismantling the RCC cofferdam of Letan hydropower station by blasting is a dominant works for real-
izing the generation goal in 2004,its environment is complex,the task is heavy,and the construction period is
short.According to the characteristics of the cofferdam,a rational dismantling scheme by blasting has been cho—
sen;rational blasting parameters has been determined after testing;and it Was executed seriously.As a conse—
quence,the cofferdam was dismantled safely,quickly and high efficiently.
Key words:RCC Cofferdam;dismantle;blasting technology;Letan hydmpower station
(上接第9O頁)
Dam Site Of Letan Hydropower Station Engineering
Geological Condition
LI Dun-ren,JLANG Dao-su
(GuangXi Electric Power Instustry Inverstigation Design and Research Institute,Nanning 530023,China)
Abstract:Through the investigation for the dam site of Letan Hydropower station and disclosure analysis for con—
struction and excavation。the dam site iS located in a region with relative stable structure,the foundation of the
dam is weakly and slightly rock n'lass,allowing the carrying capacity meets the requirements of the stress of
building.Anti—slide stability of dam foundation is mainly controlled by shearing strength between concrete and
dam foundation rock,reinforced treatment has been done for the surface of longer and weakly and slow-obliqui—
ty,existed on a few dam—foundation;dam—foundation seepage is mainly of grike seepage,and there is little cave
like a string of beads in the local area,suggesting that it is necessary to carry out grouting gallery.
Key words:basic earthquake intensity;engineering geology;anti--slide stability;dam..foundation seepage;seep--
age around dam;karst seepage;Letan dam site
100
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