格尔木地区温泉水库工程地质特征及成因分析

格尔木地区温泉水库工程地质特征及成因分析

1水库大坝工程概况自然条件温泉水库位于辽宁省格尔木市以南126公里的格尔木河上游支流雪水河上。控制范围为93374公里，年流量为2.064412米。库区具有典型的高原干旱寒冷气候特点,自然条件恶劣,最低气温可达-40℃,年内最大风速达28m/s。温泉水库工程由大坝、溢洪道、放水洞三大建筑物组成,大坝系以复合土工膜做坝面防渗的新型砂砾石均质坝,坝顶高程3960.8m,坝高17.5m,主坝长880m,总库容为2.55亿m3,坝址区基本地震烈度为8度,抗震设防烈度为8度。该工程是格尔木河流域梯级开发的“龙头”工程,对格尔木河各梯级电站起到调节水量、增加保证出力、提高发电质量并兼有防洪等作用,也是建在世界屋脊上的库容最大、海拔最高、地震烈度最高的高原水库。2西藏大沟—水库坝址处工程地质情况温泉水库处于昆仑—秦岭纬向构造体系与青藏滇“歹”字型部构造体系,两大构造体系的交接部位,二者经历了多期地质构造活动,构造形迹复杂。另外,二级断裂有大干沟——哈拉郭勒深大断裂、秀沟断裂、红石山北缘断裂、雪水河断裂。工程处于挽近期构造活动带上,区域稳定条件差,地区地震烈度为8度。水库坝址处于Ⅰ、Ⅱ级大地构造单元和新构造分区边界的深大活动断裂带(库—玛断裂带)上,西藏大沟—秀沟断层穿过右坝肩,该断层全新世以来平均水平活动速率为7.5～9.0mm/a。同时,水库地处山间条形断裂盆地,属半荒漠草原,沼泽类型,盆地南北两侧高山峻峰环抱,左侧山脚多处温泉流淌,山峰陡峭,为裸露的强风化破碎大理石岩或白云质灰岩,且冲刷严重;右侧为第三系紫红色砂砾岩和灰绿色含砾砂质粘土岩。在坝址位置沟谷宽870m范围内,沉积层最厚达157m多,自下而上沉积着第四系的冰水沉积,湖相沉积和冲洪积沉积;冰水沉积层厚达135m多,该表层高程3930m左右,其上部则为成因复杂的冲洪积和湖相沉积物,在冰水沉积层上部,为一层冲洪积的粘土、亚粘土层,厚5m左右,连续分布整个库区,并由库首至库尾逐渐变厚,成为库区的天然防渗铺盖层,也是水库坝基防渗的相对不透水层。该层上部至地表为透水性良好,易淤化的砂砾石和淤泥质粉细砂层。基于以上地质情况,并邀请国内有关专家教授咨询和工程现场调研后,决定改变原设计塑性混凝土和泥浆槽防渗的方案,再者,原设计方案由于开挖土方量大、施工速度慢、投入的机械设备和人力较多、工期保证不了等原因,最终采用高压喷射灌浆防渗加固的新技术替代原塑性混凝土和泥浆槽防渗方案。3高压摆喷墙设计根据地质勘探,坝址相对隔水层上部,需要做防渗处理的砂砾石、粉细砂及淤泥质砾石层平均深度9.2m,防渗范围自桩号0+050—0+875。设计要求高压摆喷墙在坝基有透水层覆盖处插入相对隔水层1.5m,在基岩处插入0.5m,上部距地表0.5～1.0m,要求渗透系数小于1×10-5cm/s。墙厚不小于25cm,墙体强度、抗压强度不小于8MPa,抗震要求墙体满足8度地震烈度设防,墙体沿轴线呈折线布置,折线与轴线夹角为25°。3.1水泥浆提升速度b高压水泵:压力不小于36MPa,流量=75L/min;压缩气体:压力不小于0.7～0.8MPa,流量=70～100L/min;浆液:纯水泥浆,比重不小于1.6,流量=80L/min;三管提升速度:10cm/min;冒浆比重:≥1.3;摆动角:α=25°～30°。3.2水泥用量施工期累计6个多月,共完成工程量:造孔418个,进尺5472.4m,面积8449m2(其中轴线面积8296m2),水泥用量1718t;最大造孔深度19m,最大墙高16.5m,最大底喷深度17.5m。4高喷灌浆施工此次温泉水库坝基利用高压摆喷灌浆加固进行施工的方法是:首先是造孔,主要工序是放线布孔—→钻机就位—→钻孔—→封堵漏浆通道—→终孔。第二是灌浆,主要工序是高喷台车就位—→地面试喷—→下喷射管—→定向—→输浆—→喷射提升—→回浆—→终喷—→回灌—→管路冲洗—→高喷车迁移。施工工序是:喷射灌浆分2序施工,孔距是2.0m,一序孔距4.0m。钻孔分勘探孔和一般孔;勘探孔属一序孔,孔距8.0m,主要是提取土样,确定防渗轴线不同位置的相对不透水层深度。以上高喷灌浆施工使用的整套设备动力为电动或液压传动,设备总功率180kW,机械参数比较稳定,高压水系统对高压水的控制,采用安全阀、逆流阀2套阀门进行控制和限压,一旦地下喷射过程中出现故障,2套阀门按照安全阀、逆流阀的顺序启动。压缩空气系统,从空压机排气进入气包缓冲,达到0.8MPa卸荷。浆液系统采用称重控制法。该技术在青海省尚属第一次运用。5高喷墙透水墙体的渗透试验为了检验现场高压摆喷灌浆加固坝基的质量效果,在桩号0+749、0+851做了三角形围井进行常水头下的渗透试验,其结果见表1。通过试验及对喷射墙体整体连续性、深度、厚度、物理力学性能检验与现