滹沱河河道治理工程1號(hào)橡膠壩地質(zhì)評(píng)價(jià)

盧 兵

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 概況

滹沱河流經(jīng)代縣城區(qū)南部，為興利防害、美化城市環(huán)境，縣政府?dāng)M對(duì)城區(qū)段滹沱河河道進(jìn)行治理，設(shè)計(jì)擬在主河槽修建3條橡膠壩，攔河蓄水，三條河堤將現(xiàn)河床一分為二，主河道改流于南側(cè)，寬100m，為行洪區(qū)，蓄水區(qū)位于北側(cè)，寬約150m，并對(duì)滹沱河兩岸現(xiàn)有堤壩進(jìn)行整治。河道治理段屬滹沱河上游，主河道寬約15～30m，現(xiàn)有河床寬約250m，由東向西流過代縣縣城南部，長約2．2 km。

2 工程地質(zhì)條件

1號(hào)橡膠壩位于東橋東200m處，壩址穿越主河道，地表高程 850．6～852．8m，地勢(shì)平坦，北岸河堤高于河床 2．0～2．5m，壩軸線走向 N43．2°W，壩長均為150m。

壩基地層巖性在地表為厚約0．5m的第四系全新統(tǒng)沖積淺褐色低液限粉土，該層由南而北逐步變厚，至壩北端厚度達(dá)到2．4m，其下主要為級(jí)配不良砂，中粗粒，稍密—中密，飽和，中部及南部砂粒較均，在壩基北部河床地面下約4．5m處夾有厚約3．5m的低液限黏土透鏡體，呈可塑—軟塑狀。壩址區(qū)地下水位埋深 1．5～4．2m，水位高程 848．6～849．7m。

3 地質(zhì)問題及評(píng)價(jià)

1號(hào)橡膠壩存在的工程地質(zhì)問題主要有地震液化、壩基滲漏、壩基滲透變形穩(wěn)定、基坑涌水等。

3．1 地震液化

1號(hào)橡膠壩在壩北部布置ZKD08－6號(hào)鉆孔，在壩南端布置ZKD08－5號(hào)鉆孔。據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中液化判別公式，當(dāng) N63．5＜Ncr時(shí)，判定為液化土。判別結(jié)果見表1，由表1可知，地基土多具液化性。

表1 1號(hào)橡膠壩地基土液化計(jì)算表

3．2 壩基滲漏

勘探深度內(nèi)地層巖性主要為級(jí)配不良砂層，相對(duì)隔水層深度以30m考慮，1號(hào)壩基滲透系數(shù)為8．53×10－5cm/s，即 0．0737m/d，屬弱透水層。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，壩基松散層滲漏量為19．2m3/d。

3．3 壩基滲透變形及滲透穩(wěn)定

滲透變形型式一般有管涌、流土、接觸沖刷等，其中以管涌和流土最為常見。

壩基地層巖性為全新統(tǒng)沖積級(jí)配不良砂層，蓄水后構(gòu)成蓄水區(qū)滲漏通道。砂層在水位差形成的滲透壓力作用下，可能引起滲透變形甚至滲透破壞。根據(jù)不均勻系數(shù)及細(xì)粒含量兩種方法判別，壩基土可能產(chǎn)生的滲透變形類型以流土為主。建議產(chǎn)生流土的水力比降總體按0．5考慮。壩基土產(chǎn)生流土變形的允許水力比降為0．25。

3．4 壩基土承載力

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)原位測(cè)試結(jié)果，并結(jié)合地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)綜合考慮，壩基級(jí)配不良砂的承載力地質(zhì)建議值為 100～120 kPa。

3．5 臨時(shí)開挖邊坡

壩地基主要由低液限粉土、級(jí)配不良砂等組成，壩南北端堆積有人工填土，開挖時(shí)由于受巖性、坡高及地下水等的影響，存在邊坡穩(wěn)定問題。臨時(shí)開挖邊坡建議值：水上人工堆積物為1∶0．75，由于地下水位高，基礎(chǔ)開挖時(shí)易形成涌砂、流砂，造成邊坡失穩(wěn)，建議采取必要的降水及邊坡支護(hù)處理措施。

3．6 基礎(chǔ)底面與地基土的抗剪強(qiáng)度

根據(jù)土工試驗(yàn)資料，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，壩基礎(chǔ)底面與不同地基土之間的摩擦系數(shù)地質(zhì)建議值如下：與砂層地基 0．40～0．45，與低液限粉土地基 0．25～0．30。

3．7 施工涌水

壩址區(qū)地下水埋深較淺，各壩址壩基標(biāo)高均低于地下水位，施工時(shí)存在基坑涌水問題。建議采取有效排水措施。

基坑開挖，按豐水期地下水位近于地表時(shí)考慮。基坑開挖長150m，寬8m，水位降深2．0m，靜止水位至坑底深度為2．0m，滲透層平均厚度30．0m?；舆吰碌貙优c底部地層均為級(jí)配不良砂，滲透系數(shù)取0．0737m/d。

基坑可采用井壁、井底同時(shí)進(jìn)水非完整井相關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得壩基基坑涌水量約為1711．74m3/d。

4 結(jié)論

1號(hào)橡膠壩主要存在地基土地震液化、壩基滲漏和滲透穩(wěn)定及基坑涌水等工程地質(zhì)問題。建議采用碎石樁消除壩基級(jí)配不良砂地震液化問題，與蓄水區(qū)水平防滲統(tǒng)一考慮采用土工布進(jìn)行防滲，確保蓄水區(qū)蓄水和壩基處于滲流穩(wěn)定狀態(tài)。