某大型水閘重建項(xiàng)目工程地質(zhì)條件分析

崔 豪

(廣東省水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，廣州 510170)

1 概 述

某水閘重建項(xiàng)目位于汕尾市海豐縣境內(nèi)，水閘橫截黃江水道，與黃江、麗江兩岸堤防等一起構(gòu)成海豐縣南部出?？谕暾姆莱本芟腆w系，同時起到蓄水灌溉和溝通黃江、麗江兩岸交通的作用。

2 場區(qū)地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

場區(qū)臨近黃江出?？冢孛差愋蜑楹ｊ懡换コ练e形成的三角洲平原地貌，地貌較單一，地形平坦、開闊，地面高程一般在-6.1m-3.0m。閘室兩側(cè)為連接堤，堤項(xiàng)寬8.0m，地面高程為3.5m-3.6m，路面鋪有瀝青，作為防汛及交通道路。

2.2 地層巖性

根據(jù)平面地質(zhì)測繪及鉆探資料，場區(qū)地層自上而下為：第四系人工填筑層(Qs)、海陸交互相沉積層(Qmc)、河流相沖積層(Qal)，基巖為侏羅系上統(tǒng)兜嶺群流紋質(zhì)凝灰?guī)r(J3dla)，敘述如下：

1)第四系人工填筑層(Qs)：

①層素填土：灰色，稍濕，松散-密實(shí)，其中閘室及水閘附屬建筑物范圍，該層主要為凝灰?guī)r塊石及水泥砂漿混凝土，水閘連接堤及道路兩側(cè)范圍，該層主要為碎石土，其余段主要為耕植土、建筑垃圾、回填黏土等。

2)海陸交互相沉積層(Qmc)：

該層主要為淤泥層，敘述如下：

②淤泥層：黑色，飽和，流塑-軟塑，成份主要為低液限黏土或粉土組成，含少量有機(jī)質(zhì)，偶混貝殼殘片，含粉細(xì)砂5%-10%，局部夾雜淤泥質(zhì)砂透鏡體，該層分布廣泛，層厚為0.4-7.7m，平均厚度4.4m，層底高程為-1.97--7.15m[1]。

3)河流相沖積層(Qal)：

按其物質(zhì)組成成分差異，分為3個亞層，敘述如下：

③-1粉質(zhì)黏土層：主要為低液限黏土及含砂低液限黏土，局部為低液限粉土，褐黃色、灰黃色，褐紅色，稍濕-濕，可塑、局部硬塑，以粉黏粒含量為主，黏性較好，揭露層厚為0.80-8.00m，平均厚度2.25m，層頂高程為-1.97--6.82m，層底高程為-4.27m--8.90m，該層主要分布于閘基處、下游防沖消能段及連接堤段。

③-2黏土質(zhì)砂層：灰黃色、褐黃色，稍濕-飽和，稍密-中密，成分為粗、礫砂為主，含粉黏粒20%-30%，局部為粉土質(zhì)砂。層厚為0.80-5.10m，平均厚度2.61m，層頂高程為-3.75--8.90m，層底高程為-7.02--13.98m，該層除連接堤無揭露外，其他地段普遍分布。

③-3圓礫層：主要為級配不良礫，灰色，稍濕，中密-密實(shí)，成份主要為圓礫夾雜粗、礫砂，含粉黏粒20%-25%，局部為卵石混合土。層厚為1.50-4.30m，平均厚度2.55m，層頂高程為-7.02--11.85m，層底高程為-11.32--15.95m，該層在場區(qū)廣泛分布。

4)侏羅系上統(tǒng)兜嶺群(J3dla)：

根據(jù)凝灰?guī)r的風(fēng)化程度不同，分為全風(fēng)化帶(Ⅴ)、強(qiáng)風(fēng)化帶(Ⅳ)及弱風(fēng)化帶(Ⅲ)，敘述如下：

全風(fēng)化流紋質(zhì)凝灰?guī)r(Ⅴ)：灰色-灰褐色，巖芯成粉土或粉質(zhì)黏土狀，巖體風(fēng)化完全，巖質(zhì)極軟，原巖結(jié)構(gòu)可辨，遇水極易軟化崩解。該層在場區(qū)廣泛分布，層厚為0.95-5.85m，層頂高程為-9.75--15.95m，層底高程為-10.70--21.80m。

強(qiáng)風(fēng)化流紋質(zhì)凝灰?guī)r(Ⅳ)：灰色、灰褐色，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖質(zhì)極軟，原巖結(jié)構(gòu)清晰可辨，巖芯呈碎塊狀和半巖半土狀。層頂高程為-10.7--21.8m，該層多數(shù)鉆孔未揭穿[2]。

弱風(fēng)化流紋質(zhì)凝灰?guī)r(Ⅲ)：青灰色，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅(jiān)硬，裂隙較發(fā)育，巖芯呈短柱狀或碎塊狀。層頂高程為 -15.63-- 28.48m，該層未揭穿[2]。

3 現(xiàn)場標(biāo)貫試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)和參數(shù)建議

3.1 標(biāo)貫試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表，見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

3.2 物理力學(xué)參數(shù)建議值

根據(jù)鉆孔資料及室內(nèi)土工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)成果，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)提出各巖土層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值，見表2。

表2 各巖土層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值

3.3 工程設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

根據(jù)各巖土層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值，參考本地區(qū)及國內(nèi)相似工程經(jīng)驗(yàn)，提出各巖土層工程設(shè)計(jì)參數(shù)建議值，見表3。

表3 各巖土層工程設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

4 閘址區(qū)工程地質(zhì)評價

4.1 閘基地基承載力評價

設(shè)計(jì)閘底板高程為-6.20m，底板位于③-1、③-2、③-3層上，地基承載力特征值160kPa-280kPa，承載力較高，可作為水閘持力層，當(dāng)不同巖土層作為水閘持力層時，需復(fù)核計(jì)算沉降差異問題。

4.2 閘基抗滑穩(wěn)定性及地基沉降

閘址地基土③-1、③-2為中等壓縮性土層，③-3為低壓縮性土層，水閘正常使用情況下發(fā)生地基沉降較小；閘底板混凝土與地基③-1、③-2、③-3層間的摩擦系數(shù)分別為為0.25、0.35、0.50，基礎(chǔ)下部土層無軟弱滑動面，水閘不存在地基產(chǎn)生較大沉降和沿軟弱面滑移問題，建議后期保留永久性監(jiān)測措施。

4.3 閘基滲漏及滲透變形

根據(jù)地質(zhì)資料，閘址區(qū)淺層地基土分布有③-1、③-2、③-3層，各層在水平方向分布連續(xù)，各層顆粒組成在垂直方向分布連續(xù)，沒有間斷或突變，因此各層間不存在接觸流失或接觸沖刷。

③-1層粉質(zhì)黏土滲透變形類型為流土，其臨界水力比降按Jcr= (Gs-1)(1-n)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為0.92，其允許水力坡降為0.46；③-2層黏土質(zhì)砂及③-3層圓礫細(xì)顆粒含量分別為P=12.2%，P=5.4%，其滲透變形類型為管涌，臨界水力比降按Jcr=2.2(Gs-1)(1-n)2d5/d20計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為0.52和0.40，其允許水力坡降0.26和0.20。

因此，當(dāng)水閘上游水頭較高時，閘室地基土層可能發(fā)生滲透變形破壞問題，其中③-1層粉質(zhì)黏土滲透變形破壞類型為流土，③-2層黏土質(zhì)砂及③-3層圓礫滲透變形破壞類型為管涌。

4.4 上游護(hù)坦及下游消力池工程地質(zhì)條件評價

護(hù)坦及消力池基礎(chǔ)坐落于③-1、③-2層上，③-1層地基承載力特征值160-180kPa，③-2層地基承載力特征值200-220kPa，承載力較高，抗沖刷能力較好，可以直接作為地基持力層。

4.5 圍堰工程地質(zhì)條件與評價

圍堰范圍上部土層為②淤泥層，厚度1.4-4.2m，下伏③-1層粉質(zhì)黏土厚度2.4-3.2m。②層淤泥為場區(qū)主要軟弱土層，與下伏黏土共同構(gòu)成天然的防滲鋪蓋，基礎(chǔ)防滲相對較好，但沉降問題較突出，施工時需注意沉降問題和防滲處理，可利用攪拌樁進(jìn)行固結(jié)和防滲處理，以減少不均勻沉降的影響，或采用拋石擠淤法，進(jìn)行地基加固。

5 結(jié) 論

1)閘址范圍地層上部主要為第四系海陸交互相的淤泥層，下部為河流沖積相的黏土、砂土、圓礫層，基巖為流紋質(zhì)凝灰?guī)r；水閘地基土層③-1、③-2、③-3承載力較高，可作為水閘持力層。

2)水閘上游水頭較高時，閘室地基土層可能發(fā)生滲透變形破壞問題，其中③-1層粉質(zhì)黏土滲透變形破壞類型為流土，③-2層黏土質(zhì)砂及③-3層圓礫滲透變形破壞類型為管涌。

3)水閘基礎(chǔ)下部土層無軟弱滑動面，水閘不存在地基產(chǎn)生較大沉降和沿軟弱面滑移問題，建議后期保留永久性監(jiān)測措施。

2) 護(hù)坦及消力池地基土層為③-1、③-2層，承載力較高，抗沖刷能力較好，可以作為基礎(chǔ)持力層；圍堰范圍地基上部土層為②淤泥層，下伏③-1層粉質(zhì)黏土，圍堰施工時需注意沉降問題和防滲處理，可利用攪拌樁進(jìn)行固結(jié)和防滲處理，以減少沉降的影響，或采用拋石擠淤法，進(jìn)行地基加固。