福建九龍漳州段堤基工程地質(zhì)條件分析及評價

吳洪武

（漳州市水利水電勘測設(shè)計有限公司，福建 漳州 363000）

九龍江西溪洪水主要是鋒面雨暴雨和臺風暴雨引起的山洪暴發(fā)所形成的，20 世紀60～70年代防洪堤多處出現(xiàn)堤基滲漏，迎水坡滑坡、塌方。20 世紀90年代以后，九龍江流域先后實施多期防洪堤加固擴建工程，但受制于當時的財力和物力，現(xiàn)有防洪堤防洪標準低、堤身單薄、堤身質(zhì)量差、堤基漏水、堤腳沖刷等問題依然存在。本文圍繞福建省九龍江防洪工程漳州段（二期）工程堤基地質(zhì)條件進行勘察分析與評價。

1 工程概況

福建省九龍江防洪工程漳州段（二期）工程擬加高加固防洪堤長度10.515 km，包括天寶堤段7.007 km 和前山堤段3.508 km，并新建堤頂?shù)缆?0.515 km，新建穿堤水閘1 座，為天寶水閘；拆建穿堤水閘3 座，分別為舊四孔水閘、謝溪頭水閘和渡頭水閘；新建泵站3 座，分別為湘橋泵站、內(nèi)林泵站和渡頭泵站。工程區(qū)位于福建省南部，工程區(qū)內(nèi)西北多山，東南臨海，地勢從西北向東南傾斜，西北多以構(gòu)造侵蝕、剝蝕的中、低山地貌為主，東南沿海屬侵、剝蝕丘陵和河流堆積作用的沖積平原。西北部以良崗山、天寶大山、花山溪、東溪上游河谷為界，這一線以北地區(qū)，山巒疊障，河谷深切，多高山峻嶺，少平地，河道坡降陡，灘多流急，河床多巖石或卵石。東南部地形開闊，河流兩岸為丘陵或平原，丘陵高程為35 m～100 m，平原主要包括九龍江中下游平原、龍津溪中下游平原、花山溪中下游平原，平原區(qū)地勢平坦，河網(wǎng)密布。

2 堤基工程地質(zhì)條件勘察及評價

2.1 勘查方法

本次勘察采用地表測繪、鉆探、手搖鉆、現(xiàn)場標準貫入試驗、重力圓錐動力觸探試驗、取土及取水試驗進行室內(nèi)試驗等方法進行勘察［1]。鉆探采用100 型鉆機，以每回次進尺不超過2.00 m 的回轉(zhuǎn)方式鉆進，填筑土采用干孔鉆進，粘性土、砂類土及各種風化土層采用泥漿護壁鉆進。原狀土樣采用取土器錘擊式取樣，擾動土樣采用干鉆巖芯或標貫器取樣，標準貫入試驗按相關(guān)規(guī)范的要求進行操作。

本工程勘察各勘探孔位置根據(jù)1∶1000 地形圖及設(shè)計部門設(shè)計方案布置圖進行布置，在現(xiàn)場地質(zhì)測繪及地面調(diào)查的基礎(chǔ)上進行鉆孔布置，共布置勘探孔57 孔并引用《福建省九龍江防洪工程可行性研究階段地質(zhì)勘察報告》資料鉆孔19 孔及《九龍江防洪堤天寶堤段堤身斷面穩(wěn)定復核巖土工程勘察報告》資料鉆孔4 孔。各勘探孔的坐標及高程由測量隊定測，坐標系統(tǒng)為1980年西安坐標系；高程系統(tǒng)為1985年國家高程基準。

2.2 堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型劃分

對堤防穩(wěn)定影響較大的堤基地層主要為：地面以下1.5～2.0 倍堤身高度的深度范圍或河道深泓線以上的地層［2]。根據(jù)九龍江堤防設(shè)計標準，初步確定堤基結(jié)構(gòu)劃分的深度范圍為地面以下10 m～15 m 左右；劃分依據(jù)為堤基土層的物質(zhì)組成、分布、滲透特性及其組合關(guān)系。

根據(jù)上述堤基土層的劃分范圍和依據(jù)，結(jié)合本次勘探堤基土層的工程地質(zhì)特性、堤基砂性土和粘性土的組合關(guān)系，參照《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》（SL188-2005）的有關(guān)規(guī)定將堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分為單一、雙層、多層等3 個大類型和5 個亞類，本次鉆探揭露堤身厚度一般為5 m～6 m，粘性土臨界厚度取堤高的1/2，臨界厚度取3 m。如下表1。

表1 堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類表

根據(jù)上述對堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)的劃分原則，對全堤段堤基進行 結(jié)構(gòu)類型劃分，見表2。

表2 各堤段堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類表

綜合上表可知：本工程設(shè)計堤線總長10.45 km，堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)中Ⅰ2類、Ⅱ1類，長約3.12 km，占堤線總長的29.86%，這類堤基上部粘性土單薄或堤基分布單一砂性土，堤基工程地質(zhì)條件差；Ⅰ1類與Ⅱ2類堤基長約5.321 m，占50.92%，為單一粘性土或有一定厚度的粘性土，堤基具較好的防滲性能；多層結(jié)構(gòu)堤基地質(zhì)條件復雜，工程區(qū)內(nèi)分布較少，該類堤基淺部多分布砂性土或淺部粘性土較薄，抗?jié)B性能較差，存在滲透破壞或不均勻沉降等問題。

2.3 堤基巖土體滲透性

結(jié)合室內(nèi)土工試驗成果及地區(qū)經(jīng)驗提供本工程堤基各巖土體的滲透系數(shù)。堤基砂類土一般具中等～強透水；粉質(zhì)粘土及粉土層具弱～微透水；淤泥具微透水；殘積粘性土及全風化花崗巖具弱透水；碎塊狀強風化花崗巖具中等透水。堤基各巖土體的滲透系數(shù)建議值可見表3。

表3 堤基巖土體滲透系數(shù)建議值一覽表

2.4 堤基工程地質(zhì)條件評價

（1） 滲透變形問題

工程區(qū)Ⅰ1類、Ⅱ2類地質(zhì)結(jié)構(gòu)的堤基，堤基表層有粘性土，且有一定的厚度，抗?jié)B和防沖性能均較好，上述地質(zhì)結(jié)構(gòu)的堤基汛期一般不會發(fā)生堤基險情。Ⅰ2類堤基，一般堤基由粉細砂、中粗砂或卵石組成，砂性土層有一定的厚度，其防滲性能差，工程區(qū)該類地質(zhì)結(jié)構(gòu)的堤基分布較廣泛，每逢汛期，砂性土堤基時有險情發(fā)生，如發(fā)生管涌、流土和堤腳沖刷后滑塌等險情。

Ⅱ1類地質(zhì)結(jié)構(gòu)的堤基表層均分布有薄層粉質(zhì)粘土，屬弱透水性，具一定的防滲性能，若堤內(nèi)側(cè)粘性土較薄的部位被溝塘切割或直接揭穿下部砂性土時，該處就可能在高水位時，發(fā)生滲透破壞。工程區(qū)Ⅲ類地質(zhì)結(jié)構(gòu)的堤基主要由粘性土、砂性土或淤泥組成復雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，其防滲和抗沖性能主要取決于砂性土厚薄、空間分布與多種地層的組合情況，汛期發(fā)生險情的地質(zhì)原因亦較為復雜。根據(jù)相關(guān)計算成果，結(jié)合工程經(jīng)驗，提出堤基主要地層的臨界水力比降（見表4）。

表4 各土層臨界水力比降指標建議值表

（2）堤基沉降問題和抗滑穩(wěn)定問題

根據(jù)本次勘察天寶、前山部分堤段堤基斷續(xù)的分布軟土，呈流塑～軟塑狀，具高壓縮性，軟土堤基可引起過大的沉降或不均勻沉降，使堤身或穿堤建筑物發(fā)生開裂，對堤防構(gòu)成威脅。

本工程防洪堤雖已建成多年，堤基土層已有固結(jié)，沉降已趨穩(wěn)定，但因軟土存在孔隙比高的問題，當汛期河水水位長期處于高水位，堤基軟土工程性能迅速變差，容易導致堤基沉降量較大，會引起堤頂欠高，汛期堤頂漫水，堤后亦會出現(xiàn)局部塌坡險情。

3 結(jié)語

本次勘察的堤基滲透破壞安隱患較突出，存在堤基工程地質(zhì)條件差、地質(zhì)條件復雜、抗?jié)B性能較差、滲透破壞或不均勻沉降等問題。因此堤防設(shè)計需視情況對堤基需進行防滲處理，建議對堤基下部有相對隔水層的堤段進行垂直截滲，對厚層砂性土堤基可采取懸掛式截滲、堤前鋪蓋等防滲處理措施。