中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司湖南长沙410014
摘要：小岩头水电站厂房基坑主要为灰岩，高程1195.00m～1185.00m段溶蚀现象较为严重，高程1185.00m～1175.00m段次之，主要集中在3号机组周围（ZK52）；高程1175.00m～1165.00m段溶洞发育程度相对较弱，溶洞主要集中发育于1号机组周围。在ZK41、ZK42、ZK43、ZK50、ZK51、ZK52、ZK46周边范围，形成近东西向宽20.0m～40.0m岩溶发育带。厂房基坑高程1194.00m左右涌水，属地下岩溶水或岩溶裂隙水，涌水来源与厂基岩溶发育带密切相关。为此对厂房基坑的岩溶情况进行了详细的地质勘查，经工程处理后，厂房基坑无涌水现象。
关键词：小岩头水电站厂房基坑岩溶涌水处理
1．工程概况
小岩头水电站位于金沙江一级支流牛栏江中下游河段，地处云贵三县交汇之地，左岸为云南省会泽县，右岸分属云南省鲁甸县、贵州省威宁县，是牛栏江水电开发规划的第4级电站。电站采用引水发电式，水库正常蓄水位为1282.00m，装机容量130MW。引水发电系统位于左岸，引水系统全长6.7km，厂房为地面式，装机3台。
厂房基础因业主要求于2009年3月23日开挖至高程1200.00m时，上游侧边坡脚出水和近边坡基坑涌水，基坑水位高程1201.00m左右；强排水后，厂基继续施工开挖，在2009年4月26日开挖至高程1193.00m时，在1号机组中心右侧2.00m左右，基坑出现大量涌水，流量约0.4m3/s，基坑最高水位高程达1202.00m左右。针对以上情况我院于2009年4月28日组织专家及相关专业技术人员，对现场进行查勘，并对厂房进行施工详图阶段的地勘工作，目的是查明厂房持力层范围是否存在大型溶洞，同时对基坑涌水性质进行了解,进而提出止水措施。
2．厂房区基础地质条件
厂房布置于牛栏江左岸现小菜园电站厂房下游侧的堆积体与河漫滩上，河流流向N80°W，河面宽30.0m～50.0m。漫滩高出河水面3.0m～6.0m，顺河长80.0m～120.0m，宽70.0m～100.0m，滩上堆积有碎石、崩块石，其覆盖层厚11.0m～27.8m。安装间上游侧有一岩溶泉，为崩塌碎块石覆盖，终年积水，雨季时清时浊，每年5月～9月雨季深潭水溢出，沿漫滩小沟流入牛栏江，流量约0.6m3/s，下游侧漫滩有两股水从河边覆盖层流入河中，流量约0.3m3/s。
厂区出露地层为二迭系中上统峨眉山玄武岩组的第二段至第三段(P2β2～P2β3)，岩性为致密玄武岩、杏仁状玄武岩、火山角砾岩夹凝灰质角砾岩；下伏二迭系下统阳新群(P1y)，岩性为生物碎屑灰岩夹白云质灰岩。厂房基坑开挖出露地层主要为二迭系下统阳新群(P1y)生物碎屑灰岩夹白云质灰岩。第四系覆盖物主要为崩坡积物和冲洪积物：崩坍孤石、碎石、碎石土及砾石、砂砾石粘土。
图2-1小岩头电站厂房基坑工程地质图
厂区断裂结构面不很发育，仅推测F21断层，产状N35°～60°E，NW或SE∠85°～90°，延伸长大于150.00m。高倾角节理裂隙较为发育。
厂区地下水均向牛栏江排泄，主要为岩溶水、岩溶裂隙水、堆积物孔隙水。
厂房区物理地质现象主要表现为崩塌堆积：堆积体位于小菜园电站下游侧。横向处于小菜园电站与小菜园河之间（两侧均有基岩出露），纵向河漫滩至山坡高程1255.00m范围。山坡坡角15°～35°，堆积物主要为崩石、块石夹碎石土。高程1255.00m以上基岩出露完好，山高坡陡。堆积物埋深在15.00m～40.00m，体积约18×104m3。堆积体基岩面出露高程1195.00m～1225.00m，下伏中等风化至新鲜基岩。小岩头厂房基坑布置见图2-1。
3．岩溶发育特征
此次补充勘探中厂房基坑完成了8个钻孔（ZK42、ZK44、ZK45、ZK48、ZK49-ZK52），厂基外围完成5个钻孔（ZK41、ZK43、ZK46、ZK47和ZK53）。根据13个钻孔成果，除ZK41、ZK48、ZK49三个钻孔在钻进施工过程中，没有发现掉钻、钻进速度快、回水颜色变化等现象，其他10个钻孔均有异常反映。厂房物探电磁波CT测试成果共发现55个溶洞，其中：以小型规模溶洞居多，占78.2%；大型规模溶洞较少，仅占5.4%。综合钻孔、物探成果分析，从岩溶、溶蚀裂隙发育程度，推测ZK41、ZK42、ZK43、ZK50、ZK51、ZK52、ZK46周围范围，形成近东西向岩溶发育带，其宽度在20.0m～40.0m。
3.1岩溶发育带特征
厂房基坑岩溶、溶蚀裂隙较为发育，其中高程1194.00m～1185.00m段以溶洞、溶蚀裂隙发育，溶洞多充填有泥等物质，形成规模大的溶洞；高程1185.00m～1170.00m段溶洞、溶蚀裂隙较为发育，其岩溶规模较小；高程1170.00m～1160.00m段发育程度最弱，以溶蚀裂隙为主，局部发育有较大溶洞。
3.2岩溶发育带两侧发育特征
a）岩溶发育带内侧：钻孔ZK48、ZK49、ZK53施工中，无掉钻、钻进过程平稳等，局部高倾角节理裂隙存在溶蚀现象。物探电磁波CT，完成7对：高程1190.00m以上，仅在ZK52～ZK48、ZK46～ZK48，有少量的小异常；高程1190.00m～1160.00m，局部有小异常，以岩溶裂隙为主。根据勘探、物探成果分析岩溶，发育带内侧厂基范围内，岩溶、岩溶裂隙相对不发育。
b）岩溶发育带外侧：现尾水渠附近发育一低槽，宽20.0m～30.0m，覆盖层厚27.0m～27.8m，基岩出露高程1177.00m～1186.30m。发育带至深槽距离40.0m左右。在钻孔ZK44，高程1164.59m～1163.59m，钻进速度快，岩石破碎呈块状，碎块岩面有溶蚀现象。钻孔ZK45，高程1178.25m～1178.05m，为溶洞，并有充填泥等物质。物探电磁波CT，完成10对：高程1185.00m以下岩溶呈零星分布，以岩溶裂隙为主，仅在ZK42～ZK44，靠近ZK42旁高程1169.00m～1179.00m，岩溶、岩溶裂隙较为发育。根据勘探、物探成果分析岩溶，发育带外侧厂基范围内，岩溶、岩溶裂隙较为发育。
4．厂基岩体工程地质评价
4.1岩体质量分级
按岩石质量指标RQD进行岩体质量分级，其对应划分标准，见表4-1。厂房基坑共完成8个钻孔，高程1198.00m～1156.00m，其Ⅰ级岩体占3%、Ⅱ级岩体占14%、Ⅲ级岩体占36%、Ⅳ级岩体占35%、Ⅴ级岩体占12%。
表4-1RQD岩体质量分级对应划分标准表
4.2厂基岩体质量评价
a）高程1185.00m～1165.00m，其Ⅰ级岩体占3%、Ⅱ级岩体占22%、Ⅲ级岩体占38%、Ⅳ级岩体占25%、Ⅴ级岩体占12%。
b）Ⅴ级岩体主要集中ZK44高程1175.00m～1160.00m、ZK50高程1175.00m～1156.00m、Ⅳ级岩体主要集中ZK45高程1170.00m～1160.00m、ZK50高程1185.00m～1175.00m、ZK52高程1185.00m～1170.00m。
c）厂房地基以Ⅲ级岩体为主。但在1号机组至机组外侧ZK44、ZK45三角内范围、3号机组周围，地基岩石差，Ⅳ～Ⅴ级为主，建议对其部位加强固结灌浆等处理。
5．厂房上、下游侧防渗帷幕工程地质条件
5.1上游侧防渗帷幕工程地质条件
上游帷幕主要有ZK41、ZK43钻孔，基本数据见表5-1；物探资料显示钻孔ZK41、ZK43间的可溶岩顶界面起伏不平，在靠近钻孔ZK43一侧形成一深槽，最低高程1180.60m；据可研阶段资料在ZK43钻孔外侧发育一低槽，宽20.0～30.0m，基岩出露高程1177.00m～1186.30m。下伏灰岩岩体处于岩溶发育带上，岩溶、岩蚀裂隙较发育。ZK41钻孔高程1175.60m以下为中等透水。考虑到原出露小菜园电站内地表水与现厂房基坑涌水基本是连通的情况，进行基岩灌浆是必需的。灌浆底板高程在岩溶发育带段控制在高程1165.00m；在发育带两侧高程控制在1176.00m。
表5-1钻孔基本数据统计表
5.2下游侧防渗帷幕工程地质条件
下游帷幕主要有ZK46、ZK47，钻孔有关数据见表5-2。ZK46孔，以Ⅳ～Ⅴ级岩体为主，且岩溶、溶蚀裂隙发育；高程1172.00m以上属中透水。ZK47孔，高程1199.00m以上和高程1165.00m～1160.00m，以Ⅳ～Ⅴ级岩体为主，高程1199.00m～1165.00m，以Ⅲ级为主；高程1184.00m以上属中透水，以下为弱透水。物探资料显示钻孔ZK46、ZK47间的可溶岩顶界面起伏不平，在靠近钻孔ZK46一侧形成一低槽。外侧小菜园河水位均在高程1218.00m左右；且与厂基间距约10.00m，进行覆盖层、基岩灌浆是必要的。灌浆底板高程在岩溶发育带段控制在高程1165.00m、在发育带两侧高程控制在1176.00m。
6．工程处理
a）尽快完成厂基上游侧覆盖层灌浆，加紧实施下部岩石帷幕灌浆工作；
b）按设计要求尽快形成厂基三面防渗帷幕，特别是上游侧帷幕。建议近东西向岩溶发育带灌浆底板控制高程1165.00m，发育带两侧控制高程1176.00m；
c）建议对厂房基础进行固结灌浆，特别是加强对1号机组和1号机外侧（至ZK44、ZK45）三角区域及3号机周围，加强基础固结灌浆处理；
d）注意及时对厂基开挖过程中的岩溶水、岩溶裂隙水引排处理。
7．厂房基坑涌水监测
厂房基坑现场监测资料显示，自2009年9月21日起厂房基坑无涌水渗水现象，厂房基坑岩溶涌水问题得到根本解决。
表5-2钻孔基本数据统计表
8．结语
小岩头水电站厂房基坑主要为灰岩，高程1195.00m～1185.00m段溶蚀现象较为严重，高程1185.00m～1175.00m段次之，主要集中在3号机组周围（ZK52）；高程1175.00m～1165.00m段溶洞发育程度相对较弱，溶洞主要集中发育于1号机组周围。其他高程段溶洞发育程度相对较弱，溶洞呈零散分布。机组线及机组线外侧钻孔岩溶相对发育，机组内侧到厂基后坡脚岩溶相对发育较弱。在ZK41、ZK42、ZK43、ZK50、ZK51、ZK52、ZK46周边范围，形成近东西向宽20.0m～40.0m岩溶发育带。厂房基坑高程1194.00m左右涌水，属地下岩溶水或岩溶裂隙水，涌水来源与厂基岩溶发育带密切相关。经上述工程处理后，厂房基坑监测资料显示，基坑无涌水现象。
参考文献
1《水利水电工程地质手册》，北京水利电力出版社，1985。
作者简介
张瑞超，男，高级工程师，中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司。