有關(guān)古河槽的地質(zhì)問題及其處理分析

◎ 楊文鵬　新疆水利水電勘測設(shè)計研究院

有關(guān)古河槽的地質(zhì)問題及其處理分析

◎ 楊文鵬新疆水利水電勘測設(shè)計研究院

我國地域較為遼闊，在我國水利水電工程規(guī)模的不斷擴大，工程地質(zhì)弊端逐漸暴露，古河槽的問題最為明顯。本文主要分析了古河槽成因與常見的地質(zhì)問題、處理方式，借助先進的勘測技術(shù)明確地質(zhì)問題，為日后相關(guān)工程地質(zhì)問題的勘測與處理提供寶貴經(jīng)驗。

古河槽 地質(zhì)問題 處理

1.前言

人工活動、構(gòu)造運動等堰塞了河道，從而形成河流改道。遭到廢棄的河段由于沉降等原因，長期不斷的被各種沉積物棄填，并產(chǎn)生古河槽。分析國內(nèi)水利水電工程的古河槽，具體包括地面古河槽、埋藏古河槽。地面古河槽因周邊顯著的堆積物、外觀，辨識程度較高；而埋藏古河槽，則無法直接從外觀來判斷方位與形態(tài)。要求工作人員全面了解古河槽形態(tài)與切割深度，從而保證勘測方案制定的科學(xué)合理性。

2.古河槽的成因

2.1古河槽的演變

古河槽的根本成因源自河流改道，被廢棄的河段產(chǎn)生古河槽，可以準(zhǔn)確展現(xiàn)出某區(qū)域河流地貌特征的變換、第四系時期的構(gòu)造運動。尤其是自喜馬拉雅晚期運動，各大山脈、盆地均出現(xiàn)變化。伴隨構(gòu)造運動、氣候變化，每一山系的山岳冰川頻率逐漸增加，河流堆積與侵蝕作用加強，在面臨洪澇、滑坡時回形成河流改道。

第四系時中前期：地殼運動較平穩(wěn)，河流受到測流侵蝕并拓寬，河谷底平穩(wěn)呈槽狀，河流坡度不大，流動速率小。河流在此時期基于沉積作用，石塊沉積物增多，進而出現(xiàn)不同河階。晚期：河流因冰川作用、旁蝕作用，河道切割程度日益明顯，在各級階地侵蝕基面上的侵蝕導(dǎo)致河床逐漸變窄，堆積趨勢上升，河谷呈現(xiàn)為“V”狀深槽，反復(fù)進行第四系中前期的演變進程。而于晚更新世早期，因氣候變化冰川消融，形成不同的侵蝕基面。

隨著古河槽的演變，因構(gòu)造因素產(chǎn)生的古河槽經(jīng)過長期的構(gòu)造運動，導(dǎo)致斷裂帶形成，為其埋下了沉降變形、滲透等安全隱患。又因古河槽均產(chǎn)生于第四系時期，沉積物有礫石、粗砂等，強風(fēng)化局面嚴(yán)峻，巖體缺乏整體性，對壩基與邊坡的平穩(wěn)化帶來負(fù)面隱患。

2.2古河槽勘測手段

工程方案的制定取決于古河槽特征，尤其是沉積物變形、滲漏等特征?，F(xiàn)代勘測手段包括遙感解譯、鉆探、物探、地表測繪等；地面古河槽的勘測較簡易，可借助地表測繪、鉆探和坑槽探明確其方位；埋藏古河槽的勘測則需借助地表測繪明確進出口方位，并利用物探明確具體方位與分布結(jié)構(gòu)。

遙感解譯：以大范圍為出發(fā)點，具體掌握河道的演變進程，通過對古河槽勘測方位的縮小，來大概確定古河槽方位和展布現(xiàn)狀。

地表測繪：參考工程區(qū)域的地質(zhì)條件與結(jié)構(gòu)，明確古河槽進出口方位、時期與沉積物結(jié)構(gòu)、數(shù)量以及規(guī)模大小。

物探：以地表測繪數(shù)據(jù)為根本，勘測區(qū)域較為廣泛，可以指導(dǎo)鉆探施工方案的制定，明確古河槽沉積物的堆積環(huán)境和架構(gòu)、工程物性。

鉆探：檢測物探數(shù)據(jù)，明確古河槽沉積物形狀與水位，并通過壓注水試驗來明確滲透系數(shù)；還有古河槽形態(tài)、堆積物分類和地下水的補給問題。

洞探：結(jié)合施工設(shè)備，于古河槽進口、出口處規(guī)劃多個淺洞，便于熟悉沉積物的分層結(jié)構(gòu)、顆粒構(gòu)成與膠結(jié)狀態(tài)。

此外，古河槽勘測手段還包括坑槽探、試驗、數(shù)據(jù)總結(jié)等多個方面，可準(zhǔn)確判斷古河槽堆積體項目特征，為地質(zhì)問題的高效處理奠定堅實基礎(chǔ)，以保證相關(guān)工程的安全建設(shè)。

3.古河槽地質(zhì)問題與處理方法的具體闡述

因第四系時期的構(gòu)造運動，古河槽下端地層出現(xiàn)裂縫，主要分布有粗砂、松散物及砂礫石，風(fēng)化問題較嚴(yán)峻。隨著勘測方式先進水平的不斷提升，古河槽特性被逐一明確，按照“具體問題具體分析”的原則，本文就古河槽的重點地質(zhì)問題，逐一舉例并論述處理手段。

3.1古河槽深覆蓋層滲流問題及處理

3.1.1滲流原因

以某蓄水工程古河槽存在的滲流問題為例。首先，分析古河槽的地質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，某進出口滲徑長度不合理，砂礫石覆蓋層區(qū)域的顆粒敷設(shè)過于雜亂，是古河槽出現(xiàn)滲流的主要成因。其次，分析古河槽進出口防滲墻施工的地質(zhì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其基巖埋藏深度過高，已高出90m，壓力水頭的防滲處理措施不完善。然后，觀察古河槽鉆孔和基巖面建設(shè)成效，于槽身中段、下段處連通，導(dǎo)致滲流形成時間過快、滲水程度過嚴(yán)重、區(qū)域過大。最后，分析古河槽的地質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，進口、出口水位高出地下水位標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常會出現(xiàn)古河槽之間互相補給滲水的狀況；盡管部分古河槽已完善防滲措施，但是，其他古河槽的防滲措施不全面同樣會出現(xiàn)滲流問題。

3.1.2滲流通道分析

在蓄水庫防水環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)庫內(nèi)存有大量水泡，原因在于滲水通道處的水庫放空后，對照水泡方位和孔洞方位、受損壞的面板。滲水時，渣場、廠房周邊的黃土浸水現(xiàn)象較嚴(yán)重，陸續(xù)出現(xiàn)了滑坡、坍塌現(xiàn)象，分析其暴露地層，砂礫石層的顆粒直徑大且分布單一，為超強透水層，屬于重點滲流通道。

水庫放空完畢，逐一檢測每一古河槽的進出口，發(fā)現(xiàn)古河槽有四點薄弱問題。及濕陷性黃土基礎(chǔ)破損分離式面板、導(dǎo)流洞梯形引渠齒墻下砂礫石灌漿、素混凝土防滲心墻底部砂礫石灌漿、導(dǎo)流洞引渠扶壁式擋墻貫通和基本類灌漿。

3.1.3防滲處理

第一，由于施工因素，導(dǎo)致黃土表面被損壞，河岸周邊的地下水水頭破壞，大幅度加劇了滲漏坡降現(xiàn)狀。相較于散化沉積物來說，自然類風(fēng)化黃土的滲透系數(shù)過高；不難發(fā)現(xiàn)，黃土作為滲透材料，具備優(yōu)勢性能。同時，粘土、混凝土的敷設(shè)，可控制砂礫石、松散物的滲透系數(shù)，充分發(fā)揮防滲方案，有利于降低滲透坡降的事故幾率。

第二，不均衡的砂礫石敷設(shè)層，顆粒級配劃分不合理，以及槽身之間的連通性較強，為蓄水量滲透問題埋下安全隱患。具體參考古河槽滲流成因及滲流通道狀況，選擇斜心墻、防滲墻加分離式處理措施，實現(xiàn)滲流通道的密實。與此同時，要做到理論聯(lián)系實際，明確工程地層狀況，保證防滲工作的有序開展；制定成熟完善的防滲計劃，精確提取滲透系數(shù)。

3.2古河槽沉降變形問題及處理

3.2.1沉降變形問題

因歷史遺留問題，古河槽壩基下端的地質(zhì)不符合條件。但上端巖土質(zhì)條件良好，兩端強度完全不一致，上端巖土強度過高，容易出現(xiàn)過度壓縮變形現(xiàn)狀。具體體現(xiàn)在：不合理沉降、垂直沉降等形成的沉陷，從而引發(fā)滲透問題，嚴(yán)重了會出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

3.2.2處理方式

古河槽沉降變形問題的處理方案，屬于常見手段。其中，得到廣泛應(yīng)用的處理方案為粉噴樁加固技術(shù)、筑堤預(yù)壓技術(shù)。通過地基中筑堤預(yù)壓技術(shù)的運用，迅速連通需要填筑的堤壩；并借助加壓荷載功能功能，實現(xiàn)地基巖土層的固結(jié)排水作業(yè)。完成上述施工工序之后，選擇粉噴樁加固技術(shù)，通過地基復(fù)合，嚴(yán)格按照相關(guān)要求，嚴(yán)格控制古河槽的沉降變形問題。

3.3古河槽滑坡問題及處理

3.3.1滑坡問題

古河槽的滑坡問題，普遍存在壩基不牢固、地震、洪澇等負(fù)面誘因。

第一步，合理選擇科學(xué)高效的勘測技術(shù)與勘測方案，主要包括雷達、地震和電法等技術(shù)，具體調(diào)查并明確古河槽滑坡體的巖層趨勢、河流岸坡的方向。要嚴(yán)格按照“具體問題具體分析”的原則，通過理論聯(lián)系實際，明確滑坡體的出現(xiàn)成因。通常情況下，古河槽的滑坡問題，主要是因為本來干燥且平穩(wěn)的塊狀碎石體，因為受到吸水軟化的負(fù)面影響，嚴(yán)重減小了其抗剪的強度值，導(dǎo)致古河槽下端的塊狀碎石體無法跟著上端的自重壓力強度而變換，從而出現(xiàn)變形問題，從而出現(xiàn)滑坡問題。

3.3.2處理方式

結(jié)合古河槽滑坡問題的繁瑣性，其處理方式主要分為：

第一，明確古河槽的滑坡體方位并成立觀測點，實現(xiàn)對古河槽滑坡變形問題的實時監(jiān)督檢測。

第二，制定河道的改建方案，合理繞過古河槽滑坡體。

第三，實現(xiàn)分期蓄水功能，最大程度降低滑坡問題，降低滑坡問題對古河槽帶來的負(fù)面影響。

4.小結(jié)

綜上所述，古河槽主要因人工行為、構(gòu)造運動導(dǎo)致的古河道被廢棄而形成，其中存在的滲透、沉降變形與滑坡問題，對古河槽造成的危害程度不容小覷。本篇文章重點研究闡述了古河槽的成因與演變進程，選擇先進科學(xué)的勘測技術(shù)來明確古河槽存在的地質(zhì)問題。通過分析古河槽地質(zhì)問題的具體成因以及處理手段，對古河槽滲流、沉降變形與滑坡等問題展開分析處理。

以我國新疆區(qū)域中水利水電工程古河槽的勘測結(jié)果為例，發(fā)現(xiàn)古河槽沉積物的形成周期以中期、前期為主要，沖積類砂礫石分布量最廣泛，還摻雜有冰水類沉積物，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性較高，一般不存在地震野液化弊端，經(jīng)常用作于壩基建設(shè)的施工材料?？山Y(jié)合古河槽地面或埋藏方式，采取防滲帷幕、進口貼面板等解決方法。此外，還要加強古河槽的地質(zhì)勘測力度與精度，確定古河槽的邊沿狀況和敷設(shè)層結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。

1]朱新英.頭道白楊溝水庫古河槽處理方案設(shè)計[J].大壩與安全,2015,(4):66-69.

[2]曹光杰,張玉蘭,李彥彥,等.末次盛冰期長江南京下關(guān)-棲霞山段的古河槽[J].山地學(xué)報,2011,29(2):183-187.

[3]甘東科,田雄.西藏朋曲某規(guī)劃水電站壩址古河槽特征及成因分析[J].水電站設(shè)計,2015,31(4):13-15.