某水利枢纽船闸工程地质条件分析与方案比选

黎泽斌

广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司 广西 南宁 530023

摘要：浅谈某水利枢纽各船闸方案工程地质条件，分析各方案存在的主要工程地质问题，对各船闸方案进行比选，提出工程建议。

关键词：工程地质条件；船闸；方案比选

1 前言

某水利枢纽是以防洪为主，兼顾发电、航运等综合效益的大型水利工程。工程区位于构造侵蚀中低山峡谷地带，河道自北西西向南东东流，河流与岩层走向呈70～80°交角，属横向谷。河床地形总体较平缓。两岸漫滩不发育，河床大多基岩出露，Ⅰ级阶地只在左岸发育。左岸阶地后缘为国道，右岸岸坡上为乡村公路。其船闸主要分为上游停泊段、上游导航调顺段、船闸和下游导航调顺段、下游停泊段。

2 各船闸方案工程地质条件

2.1 左岸船闸方案

上游停泊段、上游导航调顺段主要沿现有主河道及左岸边布置，靠船墩则布置于国道至河边的岸坡上，地面高程126～159.1m。覆盖层厚度变化较大，河床较薄，为近代河流冲洪积层漂卵砾石，层厚1～3m，局部基岩出露；岸坡一侧为河漫滩冲洪积物砂土，层厚0～4m，局部为公路填土，层厚2～12m不等。基岩为震旦系中统南沱组含砾泥质粉砂岩，弱、微风化岩体，岸坡一侧局部为强风化。

上游停泊段、上游导航调顺段长260m，开挖高程131.0～115.5m，基础主要为弱风化基岩，坝基岩体工程地质分类为C_Ⅵ类^[1]。左侧自然岸坡基本稳定，人工开挖后基本为强风化基岩，水库蓄水通航后，在风浪、水位变幅及过往船只的波浪冲蚀下，容易产生坍塌；上游引航道停泊段开挖边坡最高约58m，主要为强风化岩体，节理裂隙发育，岩体破碎，稳定性差，存在边坡稳定问题。

船闸基本位于河床及左岸边，地形稍起伏，地面高程132～140m，左侧为漫滩及Ⅰ级阶地。覆盖层厚度变化大，河床较薄，为近代河流冲洪积层漂卵砾石，层厚1～2.8m，局部基岩出露；岸坡一侧上部为Ⅰ级阶地冲积层砂质粘土，层厚5～17m，下部为Ⅰ级阶地冲积层砂卵砾石，层厚2～14m不等。基岩为震旦系中统南沱组含砾泥质粉砂岩，弱、微风化岩体，局部为强风化，层厚2～3m。

船闸长215.5m，上闸首、闸室及下闸首开挖高程均为115.5m，建基面岩体为弱、微风化岩体，坝基岩体工程地质分类分别为C_Ⅵ和B_Ⅲ类^[1]，沿线未见大的断层和褶皱发育。船闸开挖边坡较高，多为土质边坡，覆盖层粘粒含量低，遇水易崩塌，边坡稳定性差。

下游导航调顺段、下游停泊段沿河岸边的漫滩、Ⅰ级阶地布置，地面高程135.05～151m。覆盖层厚度变化大，河床较薄，为近代河流冲洪积层漂卵砾石，层厚1～3m，局部基岩出露；岸坡一侧为上部为Ⅰ级阶地冲积层砂质粘土，层厚5～17m，下部为Ⅰ级阶地冲积层砂卵砾石，层厚2～14m不等。基岩为震旦系中统南沱组含砾泥质粉砂岩，弱、微风化岩体，局部为强风化，层厚3～5m。

下游导航调顺段、下游停泊段长260m，开挖高程115.5～123.8m，建基面岩体主要为弱风化岩体，坝基岩体工程地质分类为C_Ⅵ类^[1]，沿线未见大的断层和褶皱发育。下游导航调顺段多为土质边坡，覆盖层粘粒含量低，遇水易崩塌，边坡稳定性差。

引航道下游左侧山嘴开挖边坡最高达139m，以弱～微风化为主。边坡岩体上部为震旦系上统陡山陀组泥质粉砂岩（上部夹页岩），局部含磷结核，岩层层面C产状为N25°E，SE∠48°，劈理J₁产状为N39°E，NW∠55°；下部为震旦系中统南沱组含砾泥质砂岩，不显层理，劈理J₂产状为N18°E，NW∠45°。根据劈理面倾向与边坡倾向之间的关系绘制赤平投影图（图2.1-1）。

注：P：边坡207°∠53°；C：115°∠48°；J₁：309°∠55°；J₂：288°∠45°。

图2.1-1 左侧边坡赤平投影图

对结构面组合进行分析，岩层层面与劈理J₁的结构面组合交割线与边坡倾向相反，结构面组合为倾向坡内的稳定结构，该条件下边坡稳定；岩层层面与劈理J₂的结构面组合交割线倾向与边坡倾向一致，倾角小于边坡倾角，该条件下边坡不稳定；劈理J₁与劈理J₂的结构面组合交割线倾向与边坡倾向一致，倾角大于边坡倾角，该条件下边坡基本稳定。

层理与劈理J₂组合对边坡稳定不利，且边坡高陡，强风化岩体及弱风化岩体上部节理裂隙发育，岩体破碎，边坡稳定性较差，存在边坡稳定问题。

2.2 右岸船闸方案

上游停泊段、上游导航调顺段和靠船墩主要沿右岸河边布置，地面高程134～139m。河床覆盖层为近代河流冲洪积层漂卵砾石，层厚1～3m，局部基岩出露；岸坡一侧为河漫滩冲洪积物砂土，层厚0～2.5m。基岩为震旦系中统南沱组含砾泥质粉砂岩，弱、微风化岩体，岸坡一侧局部为强风化。

上游停泊段、上游导航调顺段长255m，开挖高程131.0m，基础为弱风化基岩，坝基岩体工程地质分类为C

_Ⅵ类^[1]。左侧边坡大部基本维持现状，自然岸坡基本稳定，但水库蓄水通航后，在风浪、水位变幅及过往船只的波浪冲蚀下，容易产生坍塌。

船闸基本位于河床及岸坡，地面高程132.2～142m。河床覆盖层较薄，为近代河流冲洪积层漂卵砾石，层厚小于1.5m，局部基岩出露；岸坡一侧为河漫滩冲洪积物砂土，层厚0～4.7m不等。基岩为震旦系中统南沱组含砾泥质粉砂岩，弱、微风化岩体，中、下游段强风化带厚0～5.5m不等，上游段缺失强风化，弱风化带厚2.3～4.5m。

船闸长215.5m，上闸首开挖高程115.5m，闸室开挖高程116m，下闸首开挖高程115.5m。建基面岩体为微风化岩体，坝基岩体工程地质分类为B_Ⅲ类^[1]，沿线未见大的断层和褶皱发育。船闸右岸边坡较平缓，多为土质边坡，覆盖层厚度小于3m，现状边坡基本稳定。

下游导航调顺段、下游停泊段沿河岸边布置，地面高程130～150m。河床覆盖层为近代河流冲洪积层漂卵砾石，层厚0～2m，局部基岩出露；乡村公路往河床岸坡一侧为河漫滩冲洪积物砂土，层厚0～4m，局部为公路填土；乡村公路往山坡一侧覆盖层为残坡积层含碎石粉质粘土，层厚0～3m。基岩为震旦系中统南沱组含砾泥质粉砂岩，强、弱风化掩体，强分化带厚度为0～4m，弱风化带厚度为2.4～15.0m。

下游导航调顺段、下游停泊段长255m，开挖高程116～125.4m，建基面岩体为弱～微风化，坝基岩体工程地质分类为C_Ⅵ～B_Ⅲ类^[1]，未见大的断层和褶皱发育。右岸边坡较平缓，多为土质边坡，覆盖层厚度小于4m，现状边坡基本稳定。

下游由于河道需要拓宽，山体开挖存在高边坡，最高约110m，以全～弱风化为主。边坡岩体为震旦系中统南沱组含砾泥质砂岩，不显层理，岩层层面C产状为N31°E，SE∠36°，劈理J₁产状为N56°E，NW∠60°，节理J₂产状为N32°W，NE∠45°。根据劈理面、节理面倾向与边坡倾向之间的关系绘制赤平投影图（图2.2-1）。

注：P：边坡29°∠63°；C：121°∠36°；J₁：326°∠60°；J₂：58°∠45°。

图2.2-1 右侧边坡

对结构面组合进行分析，岩层层面与劈理J₁的结构面组合交割线倾向与边坡倾向一致，倾角小于边坡倾角，该条件下边坡不稳定；节理J₂倾向与边坡倾向一致，倾角小于边坡倾角，该条件下边坡不稳定；劈理J₁与劈理J₂的结构面组合交割线倾向与边坡倾向一致，倾角小于边坡倾角，该条件下边坡不稳定。

劈理与层理、节理组合对边坡不利，且全强风化带厚度较大，强风化岩体及弱风化岩体上部节理裂隙发育，并发育F₃断层，岩体破碎，且边坡属于高边坡，稳定性较差，存在边坡稳定问题。

3 方案比选

表3-1 左、右岸船闸方案工程地质条件对比表

比较 方面	左岸船闸方案	右岸船闸方案	优劣
地形 地貌	上游停泊段、上游导航调顺段主要沿现有主河道及左岸边布置，靠船墩则布置于国道至河边的岸坡上。 船闸基本位于河床及左岸边，地形稍起伏。 下游导航调顺段、下游停泊段沿河岸边的漫滩、Ⅰ级阶地布置。	上游停泊段、上游导航调顺段和靠船墩主要沿右岸河边布置。 船闸基本位于河床及岸坡，地形较平坦。 下游导航调顺段、下游停泊段沿河岸边布置。	右岸船闸方案优
地层岩性	覆盖层主要为填土、砂土、砂质粘土、砂卵砾石等，层厚0～17m，厚度变化大；基岩为震旦系中统南沱组含砾泥质粉砂岩及震旦系上统陡山陀泥质粉砂岩，局部含磷结核。	覆盖层主要为填土、砂土、漂卵砾石等，层厚0～4.7m；基岩为震旦系中统南沱组含砾泥质粉砂岩。	右岸船闸方案优
地质 构造	震旦系中统南沱组岩体不显层理，劈理发育。	震旦系中统南沱组岩体不显层理，劈理发育，下游导航调顺段、下游停泊段发育F3断层。	左岸船闸方案略优
主要 工程 地质 问题	上游停泊段、上游导航调顺段基础主要为弱风化基岩，坝基岩体工程地质分类为CⅥ类。左侧岸坡人工开挖后基本为强风化基岩，水库蓄水通航后，容易产生坍塌；上游引航道停泊段开挖边坡最高约58m，主要为强风化岩体，稳定性差。 船闸建基面岩体为弱、微风化岩体，坝基岩体工程地质分类分别为CⅥ和BⅢ类，开挖边坡较高，多为土质边坡，覆盖层厚度大，遇水易崩塌，边坡稳定性差； 下游导航调顺段、下游停泊段建基面岩体主要为弱风化岩体，坝基岩体工程地质分类为CⅥ类。下游导航调顺段多为土质边坡，遇水易崩塌，边坡稳定性差。引航道下游左侧山嘴开挖边坡最高达139m，以弱～微风化为主，层理与劈理J2组合对边坡稳定不利，且边坡高陡，强风化岩体及弱风化岩体上部节理裂隙发育，岩体破碎，边坡稳定性较差。	上游停泊段、上游导航调顺段基础为弱风化基岩，坝基岩体工程地质分类为CⅥ类。左侧边坡大部基本维持现状，水库蓄水通航后，容易产生坍塌； 船闸建基面岩体为微风化岩体，坝基岩体工程地质分类为BⅢ类，船闸右岸边坡较平缓，多为土质边坡，现状边坡基本稳定。 下游导航调顺段、下游停泊段建基面岩体为弱～微风化，坝基岩体工程地质分类为CⅥ～BⅢ类。右岸边坡较平缓，多为土质边坡，现状边坡基本稳定。下游山体开挖边坡最高约110m，以全～弱风化为主，劈理与层理、节理组合对边坡不利，且全强风化带厚度较大，强风化岩体及弱风化岩体上部节理裂隙发育，并发育F3断层，岩体破碎，边坡高陡，稳定性较差。	右岸船闸方案优

4 结论

从以上两种方案工程地质条件可以看出，两种方案工程地质条件基本相当，两种方案下引航道下游开挖边坡均较高，相对而言，左岸船闸方案开挖边坡更高，且中部为国道，高边坡问题更加突出，边坡开挖和支护难度更大。综上所述，右岸船闸方案较优。

参考文献

1. GB50487-2008,水利水电工程地质勘察规范[S].

作者简介：黎泽斌（1993-），男，助理工程师，本科，主要从事水利水电工程地质勘察工作。