淺談西安護(hù)城河治理的工程地質(zhì)條件

陳建國(guó)

（陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院勘察分院 陜西 咸陽(yáng) 712000）

1 工程概況

西安是世界聞名四大古都之一，著名的歷史文化名城，也是著名的旅游城市。西安明城墻是西安市的主要景觀之一。為了提升西安旅游景觀的知名度，更好的體現(xiàn)旅游景觀的人文價(jià)值和環(huán)境保護(hù)作用，改善和美化城市生態(tài)環(huán)境和市民居住條件，進(jìn)一步提高城市品位，2006年已在護(hù)城河?xùn)|門(mén)~建國(guó)門(mén)段進(jìn)行了治理試驗(yàn)。繼該試驗(yàn)段工程完成之后，就進(jìn)行護(hù)城河建國(guó)門(mén)～西門(mén)段治理實(shí)施方案論證工作，經(jīng)過(guò)多種方案審查修訂，目前已進(jìn)入工程設(shè)計(jì)階段。

2 勘察任務(wù)及要求

依據(jù)《護(hù)城河建國(guó)門(mén)～文昌門(mén)段整治工程地質(zhì)勘察任務(wù)書(shū)》，本次工程地質(zhì)勘察的主要任務(wù)要求如下：查明河道水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，分析相關(guān)工程地質(zhì)問(wèn)題，評(píng)價(jià)蓄水后水庫(kù)對(duì)城墻及周邊建筑物的影響；查明河床、壩址、有關(guān)橋梁和其它設(shè)施的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，并做出相應(yīng)評(píng)價(jià)；預(yù)測(cè)護(hù)城河水位抬高后可能出現(xiàn)的環(huán)境工程地質(zhì)問(wèn)題。

3 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

3.1 地形地貌

西安市護(hù)城河建國(guó)門(mén)～文昌門(mén)段治理工程主要位于渭河二級(jí)階地后部，和平門(mén)以東為三級(jí)階地。勘察范圍內(nèi)地形總體呈東高西低。

3.2 地層巖性

勘察范圍內(nèi)地層巖性為第四系松散堆積物。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探鑒別，地層巖性由新至老分述如下：

①淤泥質(zhì)土(Q42al)：深灰～灰黑色，質(zhì)地不均，含石塊，具臭味，軟-流塑，厚度差異大，層厚2.7m～4.6m。分布于護(hù)城河底部。

②雜填土(Q4s)：雜色，夾大量磚塊、水泥及石灰渣等垃圾，土質(zhì)不均勻，厚度差異大，層厚0.5m～8.5m。分布于護(hù)城河兩岸表層。

②素填土(Q4s)：灰黃色～褐黃色，夾磚渣、水泥渣等，硬塑-堅(jiān)硬狀，土質(zhì)不均，厚度差異較大，層厚1.1m～5.1m。分布于護(hù)城河兩岸上部。

③黃土(Q32eol)：灰黃色，土質(zhì)均勻，孔隙發(fā)育，具大孔結(jié)構(gòu)，可塑～硬塑，河床內(nèi)已經(jīng)挖除，厚度差異大，層厚0.8m～8.9m。沿護(hù)城河兩岸廣泛分布。

④古土壤(Q32el)：黃褐色，土質(zhì)均勻，微具團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，孔隙較發(fā)育，夾鈣質(zhì)結(jié)核，可-硬塑，厚度差異大，層厚0.5m～4.5m。廣泛分布于工程區(qū)。

⑤粉質(zhì)粘土(Q31al)：灰黃色，以粉粒為主，土質(zhì)較均勻，夾零星蝸牛殼，可塑，厚度3.3m～8.3m。廣泛分布于工程區(qū)。

⑤粉質(zhì)粘土(Q31al)：褐黃色，以粉粒為主，土質(zhì)較均勻，夾零星蝸牛殼，可塑，厚度較大，勘察期間未穿透該層，孔深25.0m最大揭露厚度約9.5m。廣泛分布于工程區(qū)。

⑥粘土(Q31al)：紅褐色，以粉粒為主，土質(zhì)均勻，可-硬塑。夾零星蝸牛殼及鈣質(zhì)結(jié)核。厚度約1.4m，呈透鏡狀分布于區(qū)內(nèi)地層下部。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震

工程區(qū)位于渭河斷陷盆地中段，受秦嶺緯向構(gòu)造及新華夏系構(gòu)造影響基底構(gòu)造復(fù)雜，歷史上地震頻率高，震級(jí)大。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（2001）》西安城區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g，反應(yīng)譜特征周期為0.45s。

3.4 水文地質(zhì)條件

3.4.1 地下水埋藏特征

勘察區(qū)內(nèi)地下水含水層主要為黃土、古土壤和粉質(zhì)粘土，地下水的類(lèi)型屬孔隙~裂隙水，地下水埋深受地形影響。

表1 環(huán)境水對(duì)砼的腐蝕性評(píng)價(jià)表

結(jié)合本次勘察資料可以看出（詳見(jiàn)圖1～圖3），勘察場(chǎng)地地下水有如下特征：在護(hù)城河附近，文昌門(mén)以西護(hù)城河北岸地下水位高于護(hù)城河水位，地下水補(bǔ)給護(hù)城河；文昌門(mén)以東護(hù)城河北岸地下水位低于護(hù)城河水位，說(shuō)明該段護(hù)城河水補(bǔ)給北岸地下水。

3.4.2 地下水腐蝕性分析

本次于工程區(qū)內(nèi)共取河水及地下水樣3組進(jìn)行室內(nèi)水質(zhì)分析試驗(yàn)。依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50287-99)環(huán)境水腐蝕性判定標(biāo)準(zhǔn)之規(guī)定，對(duì)環(huán)境水腐蝕性判別如表1。由表可知，地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性，護(hù)城河水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性，局部地下水受生活垃圾的污染，對(duì)混凝土有弱腐蝕性。

4 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件

4.1 基本地質(zhì)條件

庫(kù)區(qū)地貌單元主要屬二級(jí)階地，其中和平門(mén)以東局部為三級(jí)階地。護(hù)城河內(nèi)側(cè)岸高于外側(cè)岸。庫(kù)區(qū)兩岸為人工邊坡，岸坡底部為砌石護(hù)坡，中上部植被覆蓋率約95%以上，左岸便道下部為城市截污箱涵，邊坡基本穩(wěn)定。

4.2 主要工程地質(zhì)問(wèn)題

4.2.1 庫(kù)區(qū)滲透

護(hù)城河為人工開(kāi)挖河道，庫(kù)盆主要由人工填土和黃土、古土壤組成，庫(kù)盆底部以粉質(zhì)粘土為主。庫(kù)區(qū)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)第四紀(jì)斷裂及地裂縫分布，不存在沿?cái)嗔褞Ш偷亓芽p的滲漏問(wèn)題。

4.2.2 岸邊坡穩(wěn)定

庫(kù)區(qū)岸坡主要由第四系全新統(tǒng)人工填土和上更新統(tǒng)黃土、古土壤組成。其中人工填土包括雜填土和素填土，其厚度差異性大，均勻性差，對(duì)邊坡穩(wěn)定存在不利影響。

5 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

5.1 基本地質(zhì)條件

壩址區(qū)左岸地面高程405m～407m，岸坡高度 5.6m～7.7m，坡面傾角 40°～43°，岸坡下部高程397.00m～398.5m，有城市截污箱涵通過(guò)，其頂部便道寬約3.5m；右岸地面高程408m～410m，岸坡高度 10m，坡面傾角 45°～47°，岸坡下部便道寬約2.0m。左右岸邊坡基本穩(wěn)定。該段河道順直，河床寬度約22m，高程約397.35m，勘察期間河內(nèi)水深約0.15m。

5.2 壩基

壩基地層分為兩層。上部為淤泥質(zhì)土，層厚2.5m～2.7m，軟塑-流塑狀，工程性質(zhì)極差，必須進(jìn)行清除；下部古土壤層厚2.4m，密度ρ＝1.79g/cm3，壓縮系數(shù) α1-2＝0.47MPa-1，飽和固結(jié)快剪 c=23.5kPa，φ=16°；承載力 fak＝150kPa，滿足工程要求；下層粉質(zhì)粘土，密度ρ＝2.0g/cm3，壓縮系數(shù)α1-2＝0.29MPa-1，厚度大于5.0m，承載力fak＝160kPa，飽和固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo) c=29.7kPa，φ=17°。建議壩基見(jiàn)基面選擇粉質(zhì)粘土層。

6 建筑物工程地質(zhì)條件

6.1 基本地質(zhì)條件

截污箱涵位于護(hù)城河南岸斜坡下部便道下，本段全長(zhǎng)約1274m，涵管斷面為1.4m（寬）×1.5m（高），流量為4.04m3/s，本次改建方式為加高加固。文昌門(mén)橋、和平門(mén)橋分別位于該段的中部及末端跨越截污箱涵。該段地貌單元屬二級(jí)階地。

6.2 和平門(mén)橋工程地質(zhì)條件

根據(jù)試驗(yàn)資料：素填土和黃土屬非自重濕陷性土層，素填土濕陷系數(shù)δs＝0.033～0.112，濕陷起始?jí)毫?Psh＝42kPa～119kPa；黃土層濕陷系數(shù) δs＝0.016～0.024，濕陷起始?jí)毫sh＝140kPa～185kPa。勘察期間護(hù)城河和平門(mén)段水位高程401.92m，綜合治理后護(hù)城河設(shè)計(jì)水位 404.5m～404.9m，抬高 2.5m～3.0m，橋位兩側(cè)拱角的素填土和黃土將浸泡于地下水位以下，對(duì)橋基有不利影響。

7 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)勘探試驗(yàn)資料分析，護(hù)城河兩岸堆積的人工填土、黃土、古土壤滲透系數(shù)k＞1×10-4cm/s，中等透水，護(hù)城河建國(guó)門(mén)～文昌門(mén)段水庫(kù)存在滲漏問(wèn)題，水庫(kù)滲漏可能引起護(hù)城河兩岸濕陷性土層的不均勻沉陷變形，對(duì)護(hù)城河兩岸環(huán)城路和西安市古城墻產(chǎn)生不利影響。因此，在護(hù)城河蓄水前應(yīng)做好防滲處理，并在一定范圍內(nèi)布設(shè)水文地質(zhì)觀測(cè)孔，對(duì)護(hù)城河水位升高后的地下水水位動(dòng)態(tài)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。

文昌門(mén)橋位兩側(cè)拱角的黃土和古土壤，和平門(mén)橋位兩側(cè)拱角的素填土和黃土將浸泡于地下水位以下，對(duì)橋基有不利影響。建議對(duì)橋基進(jìn)行適當(dāng)加固。

護(hù)城河兩岸有大量的人工填土分布，其土質(zhì)雜亂，強(qiáng)度差異較大，護(hù)城河水達(dá)到設(shè)計(jì)水位后，局部人工填土邊坡有可能出現(xiàn)明顯變形。建議加強(qiáng)人工填土邊坡段襯砌。陜西水利