赤峰市寧城縣老哈河甸子灌區(qū)至大明橋段防洪工程地質(zhì)條件及評價(jià)

摘 要：通過對寧城縣老哈河甸子灌區(qū)至大明橋段防洪工程的工程地質(zhì)進(jìn)行勘察和試驗(yàn)分析，查明了場地工程地質(zhì)條件和存在的主要工程地質(zhì)問題，為工程設(shè)計(jì)和施工建設(shè)提供重要的工程資料。

關(guān)鍵詞：堤基工程；工程地質(zhì)條件；老哈河；赤峰市

1 工程概況

老哈河甸子灌區(qū)渠首至鐵路橋防洪規(guī)劃工程地處赤峰市寧城縣境內(nèi)，位于老哈河干流上。工程所在位置距赤峰市中心城區(qū)110km，距寧城縣縣政府所在地天義鎮(zhèn)15km。文章主要對老哈河甸子灌區(qū)至大明橋段樁號1+823-32+650，總長度為30.68km堤防工程的地質(zhì)條件進(jìn)行評價(jià)分析。

2 地質(zhì)概況

工程區(qū)的地貌形態(tài)可分為構(gòu)造、剝蝕地貌和河流侵蝕堆積地貌。工程區(qū)第四系以前的地層分布范圍較小，僅有前震旦系及侏羅系地層出露，河谷及山區(qū)大部分為第四系覆蓋。區(qū)域出露的地層主要為前震旦系、侏羅系、上更新統(tǒng)地層和全新統(tǒng)地層。

區(qū)域地震基本烈度為8度，地震動(dòng)峰值加速度為0.2g。地下水由局部的承壓水漸變?yōu)闈撍?，含水層厚度由薄變淺，埋深由深變淺，河谷平原地帶地下水最為豐富[1]。工程所在地地下水為孔隙潛水，含水層巖性為圓礫，地下水一般埋深0.7-2.0m，含水豐富，含水層厚度5-20m，地下水水化學(xué)類型為HCO3-Ca，礦化度小于0.5g/L。河水與地下水對混凝土無腐蝕性。

3 堤基工程地質(zhì)條件及評價(jià)

3.1 堤基工程地質(zhì)條件

（1）地層巖性。規(guī)劃防洪堤堤基位于老哈河沖積層上，為河流堆積地貌，地層結(jié)構(gòu)相對較為簡單，由第四系沖、洪積堆積物組成，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)為粗粒土單一結(jié)構(gòu)。

粉土：黃褐色，受人類活動(dòng)影響局部變?yōu)榛液稚?，稍濕，稍密。分布于表層，厚?.3-1m，含植物根系，建議施工時(shí)把該層清除。

圓礫：灰褐色，礫石成份為花崗巖、玄武巖等，稍密-中密狀態(tài)，飽和，一般粒徑2-20mm，最大粒徑可達(dá)50mm，由砂土充填，其頂板埋深0.3-1m，鉆孔未揭穿。鉆孔穩(wěn)定地下水埋深0.7-2m。

（2）主要巖土物理力學(xué)性質(zhì)。根據(jù)野外標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)，巖層的物理力學(xué)指標(biāo)建議值為：

圓礫：天然含水量9.3%，比重2.62，凝聚力0Kpa，內(nèi)摩擦角36°，干密度2.03g/cm3，滲透系數(shù)為5.7×10-2cm/s，其堤基土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值400KPa。

（3）堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類。根據(jù)《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》SL188-2005附錄C表C.0.2防洪堤堤基地層是為單一結(jié)構(gòu)（Ⅰ）中的粗粒土亞類，工程地質(zhì)條件較好，堤基工程地質(zhì)條件分類劃分為C類。其主要工程地質(zhì)問題是滲漏及滲透變形。

3.2 堤基工程地質(zhì)條件評價(jià)

（1）堤基承載力評價(jià)。根據(jù)野外動(dòng)探試驗(yàn)，結(jié)合土的物理力學(xué)指標(biāo)堤基承載力特征值確定地基承載力特征值：圓礫層重型動(dòng)力觸探（N63.5）修正擊數(shù)平均為12擊，承載力特征值取400kPa。

（2）堤基滲漏分析。防洪堤堤基地層主要由連續(xù)的第四系全新統(tǒng)沖積層的圓礫組成。圓礫為中等透水-強(qiáng)透水層，堤基存在滲漏問題，由于洪水期過水時(shí)間較短，可不考慮防滲。

（3）滲透穩(wěn)定性評價(jià)。根據(jù)建議值及土工試驗(yàn)，土的細(xì)粒含量Pc<5%，比重Gs=2.62，土的孔隙度n=33%，計(jì)算值為37.3%大于33%，滲透變形類型為管涌。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算圓礫的臨界水力比降0.3-0.6，安全系數(shù)取2.0，則允許水力比降為0.15-0.30，建議取值為0.15。

（4）堤基沖刷穩(wěn)定分析。經(jīng)查《中小型水利水電工程地質(zhì)》表12-9，當(dāng)水流平均深度為0.40m時(shí)，圓礫層允許平均流速為0.80m/s；當(dāng)水流平均深度為1.0m時(shí)，圓礫層允許平均流速為0.85m/s；當(dāng)水流平均深度為2.0m時(shí)，圓礫層允許平均流速為1.00m/s。

（5）堤基凍脹性評價(jià)。工作區(qū)歷年最大凍土深度1.82m?？辈炱陂g，初見地下水埋深0.7m-2.0m。根據(jù)《凍土工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50324-2001）表3.2.1，堤基巖性粉土和圓礫，粉土層厚0.5m左右，但由于地下水位埋深在粉土層以下，圓礫為不凍脹性土，可不考慮發(fā)生凍脹性破壞。

（6）基坑開挖邊坡。依據(jù)《工程地質(zhì)手冊》（第四版）表8-4-7，圓礫層開挖深度在10m以內(nèi)，其臨時(shí)開挖邊坡允許坡度值為1：1.25，永久開挖邊坡允許坡度值為1：1.50，地層中地下水位埋深較淺，開挖時(shí)應(yīng)適當(dāng)放緩開挖坡比。

（7）堤基施工排水。堤基地下水位埋深0.7-2m，含水層巖性為圓礫，屬強(qiáng)透水地層，因地下水埋深較淺，施工時(shí)做好排水措施。

4 天然建筑材料

（1）土料場。本次勘探的筑堤料場，位于堤址附近，面積較大，剝離層厚度0.5-1.0米，有用層厚而穩(wěn)定，厚度平均為5米，土層結(jié)構(gòu)較簡單，上層為粉土，下層為圓礫，為Ⅰ類料場。

圓礫：天然含水量為10.1%，比重2.62，內(nèi)摩擦角36°，凝聚力C=0，滲透系數(shù)5.8×10-2cm/s。擊實(shí)試驗(yàn)后，最優(yōu)含水量為5.1%，最大干密度為2.12g/cm3，滲透系數(shù)3×10-3cm/s。

勘察本著因地制宜，開采運(yùn)輸方便，不占或少占耕地、林地的原則，對業(yè)主指定的料場進(jìn)行取樣試驗(yàn)，根據(jù)《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》（SL251-2000）此料場用于筑堤屬中等-強(qiáng)透水，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行防滲處理。

（2）碎石料場。工程所用碎石，位于大雙廟碎石廠，運(yùn)距30公里，瀝青路，巖性為玄武巖，針片狀顆粒含量等物理力學(xué)指標(biāo)滿足《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》要求，儲量滿足工程所用。

（3）砂子料場。砂料廠位于大雙廟，距工程所在地30公里，瀝青路。為中砂，細(xì)度模數(shù)2.63，砂子級配合理，為Ⅱ區(qū)砂，表觀密度2.63g/cm3，堆積密度1.57g/cm2，料場儲量豐富，足以滿足砼工程細(xì)骨料的需要。

（4）塊石料場。工程所用塊石位于大雙廟石場，運(yùn)距30km，瀝青路。巖性為花崗巖，凍融損失率為0.6%，干密度3.11t/m3，飽和抗壓強(qiáng)度2070kg/cm2，石質(zhì)堅(jiān)硬，儲量豐富，強(qiáng)度高，完全滿足本工程的需要。

5 結(jié)束語

通過野外鉆探、野外試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)等工作，綜合分析研究表明：勘察區(qū)內(nèi)第四系以前的地層分布范圍較小，僅有前震旦系及侏羅系地層出露，河谷及山區(qū)大部分為第四系覆蓋。工程范圍內(nèi)的地震基本烈度為8度，地震動(dòng)峰值加速度（g）為0.20，根據(jù)《水工建筑物抗震建筑規(guī)范》，需考慮抗震設(shè)計(jì)。堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)為為單一結(jié)構(gòu)（Ⅰ）中的粗粒土亞類。圓礫為不凍脹性土，可不考慮發(fā)生凍脹性破壞。工程所在區(qū)未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、沙丘等物理地質(zhì)現(xiàn)象，不會對新建堤防產(chǎn)生影響，地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。堤基土層不液化，因地下水埋深較淺，施工時(shí)做好排水措施。河水與地下水對混凝土無腐蝕性。工程所需筑堤土料、混凝土骨料的質(zhì)量和儲量均滿足設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]郭建禮，王斌，張磊.滏陽河衡水段綜合整治工程地質(zhì)條件及評價(jià)[J].水科學(xué)與工程技術(shù)，2010（2）：78-80.

作者簡介：王志偉，男，漢族，助理工程師，本科，主要從事水利工程勘察設(shè)計(jì)方面工作。