南水北調(diào)受水區(qū)新鄉(xiāng)老道井輸水管道工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

司　濤

（河南省土地整理中心，河南鄭州450000）

南水北調(diào)受水區(qū)新鄉(xiāng)老道井輸水管道工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

司濤*

（河南省土地整理中心，河南鄭州450000）

新鄉(xiāng)老道井分水口門至新鄉(xiāng)市輸水管道分為東線和西線，管線全長12.45km。按照地形地貌、地質(zhì)成因、巖性組合、特殊巖土的特性作為劃分工程地質(zhì)段的主要依據(jù)，同時(shí)考慮管底板埋深，結(jié)合沿線地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型共劃分3個(gè)工程地質(zhì)段：鳳泉區(qū)段、鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段、人民勝利渠管理處—七里營水廠段，就各工程地質(zhì)段工程地質(zhì)條件及存在的主要工程地質(zhì)問題進(jìn)行評(píng)價(jià)。提出了合理的處理建議，對工程設(shè)計(jì)、施工具有指導(dǎo)意義。

輸水管道；工程地質(zhì)；評(píng)價(jià)

南水北調(diào)中線一期工程陶岔渠首多年平均調(diào)水量95×108m3，其中河南省總干渠共設(shè)分水口門40處，分水口門多年平均調(diào)水量29.79×108m3，受水區(qū)供水城市45座。

新鄉(xiāng)老道井分水口門至新鄉(xiāng)市輸水管道工程始于新鄉(xiāng)老道井分水口門，于新鄉(xiāng)北站區(qū)分成東西2條線向南進(jìn)入新鄉(xiāng)市，全長55.53km，分為東線和西線，東線管線長39.84km；西線向西南穿過輝（縣）—新（鄉(xiāng)）公路，最后到達(dá)新鄉(xiāng)市新水工程有限公司管道設(shè)備廠西南規(guī)劃西水廠蓄水池，管線長12.45km。

1　線路的地質(zhì)概況

1.1地形地貌

新鄉(xiāng)老道井分水口門至新鄉(xiāng)市輸水管道地貌單元主要是山前沖洪積傾斜平原和黃衛(wèi)沖（洪）積平原。地勢西北高東南低，其中樁號(hào)LDJ0+000～LDJ 3+840段為山前沖洪積傾斜平原，地面高程103.3～73.59m，地形起伏較大，相對高差30.0m，坡降約7.7‰；其余管線均位于黃衛(wèi)沖（洪）積平原上，地形較平緩，地面高程80.7～68.2m，相對高差12.5m，坡降約0.31‰。

管線穿越衛(wèi)河、共產(chǎn)主義渠為河谷地貌。地貌形態(tài)呈“U”形，無灘地，河谷寬約40～100m。

1.2地層巖性

根據(jù)地質(zhì)測繪和勘探情況，在勘探深度范圍內(nèi)揭示地層主要為上第三系（N）河湖相沉積軟巖、第四系中更新統(tǒng)坡洪積層（）、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（），第四系全新統(tǒng)沖洪積層（）。按時(shí)代巖性特征共分11工程地質(zhì)單元，由老至新分述如下：

（1）上第三系：為上第三系潞王墳組（N2l），河湖相沉積，巖性主要為泥灰?guī)r、粉砂巖和粘土巖。其主要分布于分水口門至新鄉(xiāng)北站區(qū)附近，分布樁號(hào)為LDJ0+ 000～LDJ3+840。

（4）第四系全新統(tǒng)分為下段和上段：

①下段：主要為沖洪積成因（Q14alpl），巖性為重粉質(zhì)壤土，主要分布于樁號(hào)LDJ3+000～LDJ31+000。

②上段：主要為沖洪積成因（Q24alpl），巖性為重粉質(zhì)壤土、輕粉質(zhì)壤土和細(xì)砂，主要分布于樁號(hào)LDJ3+ 000～LDJ31+000。

③人工堆積（Qs）：巖性以輕粉質(zhì)壤土為主，樁號(hào)LDJ11+500～LDJ28+000段。

1.3地質(zhì)構(gòu)造與地震

1.3.1地質(zhì)構(gòu)造

場區(qū)區(qū)域上屬華北準(zhǔn)地臺(tái)（I）黃淮海坳陷（I2）中南部，新構(gòu)造分區(qū)屬華北斷陷—隆起區(qū)的河北斷陷與太行山隆起交接部位。工程區(qū)附近構(gòu)造斷裂主要有湯西斷裂、峪河斷裂、盤古寺斷裂。

1.3.2地震

根據(jù)“中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖（中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖1∶400萬）GB18306-2001國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局20010202發(fā)布”，該管線位于新鄉(xiāng)市域內(nèi)，地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅷ度區(qū)。

工程區(qū)地下水屬第四系松散土類孔隙潛水和上第三系裂隙、孔隙水。

上第三系裂隙、孔隙水，水位高程84.15～65.30m，埋深5.7～18.0m，主要賦存于上第三系砂巖、泥灰?guī)r中。

第四系松散土類孔隙潛水，地下水主要賦存于粉質(zhì)壤土、砂壤土及砂層中。

地下水動(dòng)態(tài)為入滲—徑流開采型，即地下水主要接受大氣降水入滲、側(cè)向徑流、灌溉及地表（河、溝、渠等）水入滲補(bǔ)給，排泄方式主要為蒸發(fā)、人工開采及側(cè)向徑流。

場區(qū)各巖土體取樣做滲透性試驗(yàn)，試驗(yàn)成果表明：場區(qū)粘性土一般為微極—弱透水性，黃土狀土為中等透水性。

2　線路的工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

2.1土體結(jié)構(gòu)類型

在生產(chǎn)過程中，為了提高塑料打包帶(繩)的性能、降低生產(chǎn)成本，通常會(huì)根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝以及不同的用途，添加不同種類和配比的填料，塑料打包帶(繩)中常用的填料主要有SiO2、CaCO3、高嶺土、滑石粉。不同填料有著不同的作用，例如：將滑石粉作為填料應(yīng)用在塑料之中，可以大幅度降低成本，同時(shí)可以改善塑料的物性，擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。采用滑石粉改性的塑料在剛性、拉伸強(qiáng)度、熱變形變溫度等方面有了顯著的提升，可以滿足市場多樣化的需要[8]。根據(jù)所查文獻(xiàn)[9]得到塑料打包帶(繩)中常用填料的拉曼標(biāo)準(zhǔn)圖譜(見圖8)與特征峰(見表3)，對樣品含有填料的種類進(jìn)行分析，可以進(jìn)一步地將樣品進(jìn)行分組。

根據(jù)鉆探范圍內(nèi)土巖體的巖性組合特征、巖體構(gòu)造、巖性與結(jié)構(gòu)等因素，管底板以下5m范圍內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型劃分為土巖體、土體結(jié)構(gòu)2大類。其中土巖體結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)類別；土體結(jié)構(gòu)類型分為粘砂雙層結(jié)構(gòu)和粘性土均一結(jié)構(gòu)2個(gè)類別，見表1。

表1　土巖體結(jié)構(gòu)類型表

2.2工程地質(zhì)分段

以地形地貌、地質(zhì)成因、巖性組合、特殊巖土的特性作為劃分工程地質(zhì)段的主要依據(jù)，同時(shí)考慮管底板埋深，結(jié)合沿線地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型共劃分3個(gè)工程地質(zhì)段Ⅰ：鳳泉區(qū)段為土巖雙層結(jié)構(gòu)；Ⅱ：鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段，為粘性土均一結(jié)構(gòu)和粘、砂雙層結(jié)構(gòu)；Ⅲ：人民勝利渠管理處—七里營水廠段，為粘、砂雙層結(jié)構(gòu)。工程地質(zhì)分段見表2。

2.3各工程地質(zhì)段工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

表2　管線工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)類別統(tǒng)計(jì)表

2.3.1鳳泉區(qū)段（Ⅰ）

管線埋深一般4.0～6.0m，僅在分水口門附近埋深較大約9.8m，管底位于泥灰?guī)r、黃土狀重粉質(zhì)壤土和重粉質(zhì)壤土中，其中黃土狀重粉質(zhì)壤土濕陷系數(shù)為0.018～0.036，平均值為0.025，具輕微—中等濕陷性，施工時(shí)對地基采取必要處理措施；泥灰?guī)r具弱—中等膨脹潛勢，建議施工時(shí)快挖快填，并對膨脹性坡面采取保護(hù)措施，施工臨時(shí)邊坡坡比：粘性土（1∶0.00）～（1∶1.25），泥灰?guī)r（1∶1.00）～（1∶1.50）。

該段地下水埋藏較深，不存在施工排水問題。

2.3.2鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段（Ⅱ）

管線埋深一般3.0～6.0m，開挖臨時(shí)邊坡巖性以粘性土為主，建議其施工臨時(shí)邊坡坡比采用（1∶1.00）～（1∶1.25）。地下水位高程70.7～64.6m，地下水位于管底板附近，存在施工排水問題。

2.3.3人民勝利渠管理處—七里營水廠（Ⅲ）

管線埋深一般3.0～5.0m，邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土和砂壤土，以中等—高壓縮性土為主，建議其施工臨時(shí)邊坡采用（1∶1.00）～（1∶1.50）。

地下水位埋深大于10.0m，不存在施工排水問題。場區(qū)少粘性土不存在地震液化問題。

3　線路的主要工程地質(zhì)問題

工程區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題是：第三系軟巖膨脹性問題、黃土狀土的濕陷性問題、施工排水問題、施工邊坡問題。

3.1第三系軟巖膨脹性問題

鳳泉區(qū)—鳳泉區(qū)蓄水池支線段（FQ0+000～FQ1+ 476）和西分岔—西分水廠支線的起點(diǎn)（樁號(hào)XSC0+ 000～XSC0+809），其管線下部地層主要以第三系泥灰?guī)r為主，管線局部位于該層頂部，據(jù)附近渠線資料，具弱—中等膨脹潛勢，施工時(shí)應(yīng)做到快挖快填，盡量縮短地基暴露時(shí)間，防止其脹縮變形影響邊坡和地基穩(wěn)定?；蜻M(jìn)行換填處理。

3.2黃土狀土濕陷性問題

管線第⑦-1層黃土狀重粉質(zhì)壤土濕陷系數(shù)δs= 0.018～0.036，平均值為0.025，具輕微—中等濕陷性。鳳泉區(qū)支管線管底位于該層中，應(yīng)對地基采取相應(yīng)處理措施，如進(jìn)行強(qiáng)夯、換填處理等等。

3.3施工排水問題

地下水位高程埋深約3.06～7.10m，水位高程70.7～64.6m，地下水位于管底板附近，存在施工排水問題。建議采取降水、排水處理。

3.4施工邊坡穩(wěn)定問題

鳳泉區(qū)段，管線埋深一般4.0～6.0m，局部地段大于9.0m，組成邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土、中粉質(zhì)壤土及黃土狀重粉質(zhì)壤土，上第三系泥灰?guī)r，建議施工邊坡坡比：粘性土（1∶1.00）～（1∶1.25），泥灰?guī)r（1∶1.00）～（1∶1.50）。

鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段，管線埋深一般3.0～6.0m，最大埋深為9.8m，管底主要位于第⑥、⑦層中，組成邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土，其次為中粉質(zhì)壤土，建議施工邊坡采用（1∶1.00）～（1∶1.25）。

人民勝利渠管理處—七里營水廠段，管線埋深一般3.0～5.0m，最大埋深約為12m，管底主要位于第③層中，組成邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土和砂壤土。建議施工邊坡采用（1∶1.00）～（1∶1.50）。

4　結(jié)論

新鄉(xiāng)老道井分水口門至新鄉(xiāng)市輸水管道工程，所處地貌單元主要是山前沖洪積傾斜平原和黃衛(wèi)沖（洪）積平原。鳳泉區(qū)段，為土巖雙層結(jié)構(gòu)，管底大部分位于泥灰?guī)r中，局部位于重粉質(zhì)壤土、黃土狀土重粉質(zhì)壤土中。該黃土狀土具輕微濕陷性，泥灰?guī)r具弱—中等膨脹潛勢；鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段，為粘、砂雙層結(jié)構(gòu)；人民勝利渠管理處—七里營水廠段，為粘、砂雙層結(jié)構(gòu)，地基土主要為砂壤土，強(qiáng)度較低。針對不同的工程地質(zhì)段和不同的工程地質(zhì)問題，采取響應(yīng)的處理措施。

［1］GB50487-2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2008.

［2］陳平貨.南水北調(diào)供水配套工程上街輸水管線工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)［J］.河南水利與南水北調(diào)，2011（13）.

［3］劉特洪.南水北調(diào)中線工程黃土的研究現(xiàn)狀［C］//南水北調(diào)工程地質(zhì)分析研究，2002：110-116.

P64

A

1004-5716（2016）07-0150-03

2015-12-30

2016-01-01

司濤（1976-），男（漢族），河南周口人，工程師，現(xiàn)從事土地整理勘察、設(shè)計(jì)、施工管理及研究工作。