趙 宇
(山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030024)
黛螺頂河道治理段位于山西省東北部的五臺(tái)縣境內(nèi),地處五臺(tái)縣東北部的臺(tái)懷鎮(zhèn)。本區(qū)屬典型的大陸性半干旱性氣候,春秋多風(fēng),夏季多雨,冬季寒冷,年內(nèi)降雨不均,主要集中在7至9月,年平均降雨量463.2mm,蒸發(fā)量 1850.2mm,多年平均氣溫 8.6°C,最大凍土深度1.2m。
本區(qū)地處山西省東北部,太行山系北端五臺(tái)山脈,山巒重疊,溝壑縱橫,地形復(fù)雜,地勢(shì)由東北向西南逐漸降低,其最高為北臺(tái)頂,高程3058m。區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育,多呈“V”字形,地貌單元主要包括構(gòu)造剝蝕中山區(qū),相對(duì)高差在1000~1500m以上;黃土丘陵溝壑區(qū),高程一般在1000~1500m之間;沖積河谷區(qū),高程在900~1200m之間。
區(qū)內(nèi)為海河流域滹沱河水系,其支流河流主要有清水河、牧馬河等,沿河兩岸斷續(xù)分布有Ⅰ~Ⅲ級(jí)階地。
本區(qū)出露地層有太古界五臺(tái)群、龍泉關(guān)群變質(zhì)巖,元古界滹沱群變質(zhì)巖,古生界寒武、奧陶系灰?guī)r、白云巖和燕山期侵入巖等,以及新生界第四系上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)松散堆積物。
工程位于清水河上游的五爺廟—黛螺頂處河段,主要對(duì)該段清水河河道進(jìn)行生態(tài)美化治理,長約1.2km。經(jīng)當(dāng)?shù)厮块T初步整治,該段河谷右側(cè)及左側(cè)部分地段為簡易漿砌石防護(hù)堤。
該段清水河流向S15°E在中段轉(zhuǎn)向S35°W,谷底寬30~100m,谷底高程2468~2500m,兩側(cè)形成河漫灘及Ⅰ級(jí)堆積階地。Ⅰ級(jí)堆積階地階面高出河床2~3m,階面較平坦,略傾向河床及下游,橫河向?qū)?0~120m,由全新統(tǒng)洪沖積物組成,上部為低液限粉土,下部為卵石混合土、混合土卵石,形成于全新世。
該河道治理段出露地層主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積物(Q4pal),巖性表層為淡黃色低液限粉土,結(jié)構(gòu)松散,土質(zhì)不均,含礫石及大量植物根系,厚0~1.5m;其下為卵石混合土,結(jié)構(gòu)松散,分選較差,局部夾級(jí)配不良砂,卵礫石主要成分為變質(zhì)巖、輝綠巖等,多呈次棱角—次圓狀,含漂石,局部架空,細(xì)粒為中細(xì)砂及低液限粉土,主要礦物成分為石英、長石、云母及一些巖屑,厚2~6m。分布于清水河河谷、河漫灘和Ⅰ級(jí)堆積階地。第四系全新統(tǒng)坡積(Q4dl)巖性主要為碎石混合土、低液限粉土,為各種母巖風(fēng)化碎屑、碎塊石、低液限粉土混雜堆積,具架空結(jié)構(gòu),厚1~5m,主要分布于兩岸坡腳及山坡低凹處。人工堆積(Qs)主要為漿砌石防護(hù)堤、建筑和生活垃圾,厚0~3m,分布于河漫灘及兩岸。下伏基巖為太古界五臺(tái)群莊旺組鴻門巖段(Awzh),巖性主要為變質(zhì)細(xì)碧凝灰?guī)r、細(xì)碧巖夾綠泥片巖,變余凝灰結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,巖性較硬,厚度大于200m。
該區(qū)段地下水類型主要為變質(zhì)巖類裂隙水和松散巖類孔隙水。變質(zhì)巖類裂隙水多貯存于風(fēng)化帶及裂隙中,富水性一般較弱。該類水主要接受大氣降水向下游及河谷排泄,兩岸基巖裂隙水以泉形式出露地表。松散巖類孔隙水含水地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、混合土卵石等,該類地下水含水層滲透性大,徑流條件好。首先直接接受大氣降水入滲及河水補(bǔ)給,其次為基巖地下水的側(cè)向補(bǔ)給。地下水總體流向?yàn)樯嫌蜗蛳掠?。地下水位隨河水位變化明顯,水力坡度與河床坡度基本一致。兩岸地下水補(bǔ)給河水,為補(bǔ)給型河谷。河谷區(qū)地下水埋深較淺,一般為 0~2.5m。
本次勘察在黛螺頂河道治理段取河水水樣2組,進(jìn)行了水質(zhì)分析,試驗(yàn)成果見表1。
表1 黛螺頂河道治理段水質(zhì)分析成果表
根據(jù)水質(zhì)分析資料,蓄水區(qū)河水化學(xué)類型為HCO3-Ca-Mg,HCO3-Ca型水,為弱堿性水、硬水、淡水;依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》環(huán)境水腐蝕性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),環(huán)境水對(duì)混凝土腐蝕評(píng)價(jià)見表2。
表2 環(huán)境水對(duì)混凝土腐蝕性評(píng)價(jià)表
由表2可知,黛螺頂河道治理段河水對(duì)混凝土無腐蝕性。
該河道治理段兩側(cè)防護(hù)堤堤基主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積低液限粉土、卵石混合土、混合土卵石及全新統(tǒng)坡積碎石混合土。局部為全新統(tǒng)坡積碎石混合土。據(jù)野外篩分試驗(yàn)資料,卵石混合土、混合土卵石顆粒組成為:漂石含量9.7%~24.3%,卵石含量19.8%~43.0%,礫石含量14.0%~37.4%,砂含量13.7%~38.1%,粉黏粒含量為0.6%~2.3%,不均勻系數(shù)為46.4~627.4,曲率系數(shù)為0.1~26.3。據(jù)試坑滲水試驗(yàn)資料,卵石混合土層、混合土卵石滲透系數(shù)為8.5~20.3m/d,為中等—強(qiáng)透水層。
由于低液限粉土承載力低、壓縮變形大,不滿足堤基要求,應(yīng)清除表層松散低液限粉土,將堤基置于卵石混合土、混合土卵石、碎石混合土層上。但該層結(jié)構(gòu)松散,巖性不均勻,局部架空,存在不均勻變形問題,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行碾壓或夯實(shí),提高密實(shí)度,減小不均勻變形,以滿足設(shè)計(jì)要求。地基承載力建議值為卵石混合土、混合土卵石層200kPa,碎石混合土層150kPa。建議開挖邊坡,水上為 1∶0.75~1∶1,水下為 1∶1~1∶2。
由于該河道治理段地層結(jié)構(gòu)松散,抗沖刷能力低,在汛期洪水沖刷作用下,易沖刷和淘蝕堤基,影響堤基穩(wěn)定。建議堤基埋深應(yīng)大于河道沖刷深度,防止被洪水沖刷,確保堤基穩(wěn)定運(yùn)行。該河道治理中段河流凹岸段,洪水對(duì)左側(cè)防護(hù)堤易產(chǎn)生較大的水流頂沖作用,應(yīng)采取工程措施進(jìn)行防護(hù),防止河水沖刷,確保防護(hù)堤及堤基穩(wěn)定。
該河道治理段堤基主要為全新統(tǒng)洪沖積混合土卵石、卵石混合土層,結(jié)構(gòu)松散,為強(qiáng)透水層,地下水埋深0~2.5m,堤基基坑開挖時(shí)存在涌水問題,應(yīng)采取排水措施。
河道治理段兩側(cè)防洪堤堤基主要為全新統(tǒng)洪沖積低液限粉土、卵石混合土、混合土卵石及全新統(tǒng)坡積碎石混合土,存在不均勻變形問題,應(yīng)對(duì)其進(jìn)行碾壓或夯實(shí)。在治理段中部凹岸段堤基還存在洪水沖刷問題,建議采用工程措施進(jìn)行防護(hù)。