甌江防洪堤與水閘工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

潘 崇

(浙江省永嘉縣建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，浙江 永嘉 325100)

1 工程概況

永嘉縣位于浙江省南部，甌江下游，處于東經(jīng)120°19′～120°59′，北緯27°58′～28°36′之間。東鄰樂(lè)清市，南臨甌江，與溫州市區(qū)隔江相望，西接青田，北與臺(tái)州市黃巖區(qū)、仙居縣、麗水市縉云縣相連，縣域總面積2698 km2。隨著永嘉縣經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，城市建設(shè)對(duì)防洪安全的需要與相對(duì)薄弱的防洪工程之間的矛盾愈發(fā)明顯。甌江治理工程保護(hù)對(duì)象是永嘉縣未來(lái)重要的經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域，但目前兩岸尚無(wú)堤防工程，現(xiàn)狀防洪能力不到10年一遇。永嘉縣甌江治理工程涉及永嘉縣橋頭鎮(zhèn)、橋下鎮(zhèn)和黃田街道，治理堤(岸)線全長(zhǎng)18.577 km，共7段堤防或護(hù)岸，以及涵閘11座、涵洞14座。

為保障甌江河道堤防工程建設(shè)的技術(shù)可行性與合理性，結(jié)合相關(guān)工程的地質(zhì)條件及分析評(píng)價(jià)案例[1-6]，本文研究防洪堤與水閘的工程地質(zhì)條件，給出有針對(duì)性的措施建議，以期為工程建設(shè)提供依據(jù)。

2 區(qū)域地質(zhì)與水文地質(zhì)

2.1 區(qū)域地質(zhì)

工程區(qū)分屬浙南構(gòu)造單元，出露的地層主要有侏羅系上統(tǒng)西山頭組及第四系全新統(tǒng)地層。大地構(gòu)造單元屬華南褶皺系(Ⅰ2)、浙東南褶皺帶(Ⅱ3)、溫州一臨海拗陷(Ⅲ8)、泰順一溫州斷拗(Ⅳ12)。工程區(qū)屬東南沿海二級(jí)地震區(qū)，區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)主要受深大斷裂控制，據(jù)歷史記載本區(qū)近代地震活動(dòng)均為微震，區(qū)域穩(wěn)定性良好。附近無(wú)中強(qiáng)地震活動(dòng)，亦無(wú)現(xiàn)代活動(dòng)斷層分布，為基本穩(wěn)定區(qū)。據(jù)查《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015)，該區(qū)50年超越概率10%的地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，震基本烈度為Ⅵ度。

2.2 水文地質(zhì)條件

3 防洪堤工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

3.1 林福段防洪堤

Ⅰ0層浮泥，為新近洪水沖擊物，層厚約0.5～1.5 m，飽和，流塑，性質(zhì)極差，分布于河床底部；Ⅰ層為填土、雜填土，力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定；Ⅱ1層粉質(zhì)黏土(硬殼層)工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)稍好；Ⅱ2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥夾粉土，高含水量、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度，土性極差，屬軟土層，是受荷后主要壓縮層之一，厚6.0～12.0 m；Ⅱ3層含泥細(xì)砂，稍密，性質(zhì)較好，但層厚較薄。Ⅱ4層砂礫卵石，松散～稍密，層厚大于5.0 m，性質(zhì)較好，為良好的天然地基；Ⅲ層軟土層具高含水量、高孔隙比、高靈敏度、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度等特性，土性極差，屬軟土層，是受荷后主要壓縮層之一；Ⅳ1層細(xì)砂工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)較好，但層厚較薄；Ⅳ2層砂礫卵石層強(qiáng)度、層厚一般較穩(wěn)定，工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)好，層厚大于5.0 m，宜作為樁基持力層。

堤防地處甌江下游海陸相沉積的交錯(cuò)地帶，天王寺上游段無(wú)海相淤泥沉積，地基穩(wěn)定性較好，局部低洼地帶存在堤基抗?jié)B穩(wěn)定問(wèn)題；天王寺下游段近代海相沉積明顯增多。地基土抗沖刷穩(wěn)定性較差，建議進(jìn)行防護(hù)。

3.2 菇溪口段防洪堤

Ⅰ0層浮泥，飽和、流塑，性質(zhì)極差，層厚約0.5 m～1.5 m；Ⅰ層為填土、雜填土，力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，層厚約2.0～3.6 m；Ⅱ1層粉質(zhì)黏土(硬殼層)工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)稍好；Ⅱ2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土，高含水量、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度，土性極差，屬軟土層，是受荷后主要壓縮層之一，層厚約6.0～14.0 m；Ⅱ3層含泥細(xì)砂，稍密，性質(zhì)較好，但層厚較??；Ⅱ4層砂礫卵石，松散～稍密，臨江側(cè)廣泛分布，層厚大于5.0 m，性質(zhì)較好，為良好的天然地基；Ⅲ層軟土層具高含水量、高孔隙比、高靈敏度、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度等特性，土性極差，是受荷后主要壓縮層之一；Ⅳ1層細(xì)砂工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)較好；Ⅳ2層砂礫卵石層強(qiáng)度、層厚較穩(wěn)定，工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)好，層厚大于5.0 m，宜作為樁基持力層。

堤防地處甌江下游海陸相沉積的交錯(cuò)地帶，以近代海相沉積為主。地基土抗沖刷穩(wěn)定性較差，建議進(jìn)行防護(hù)。

3.3 下村段防洪堤

Ⅰ0層浮泥為新近洪水沖積物，性質(zhì)極差；Ⅰ層填土、雜填土，力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，厚約2.0 m；Ⅱ3層含泥細(xì)砂，稍密，性質(zhì)較好，層厚4.0 m；Ⅱ4層砂礫卵石，松散～稍密，臨江側(cè)廣泛分布，層厚大于5.0 m，性質(zhì)較好，為良好的天然地基；Ⅲ層軟土層具高含水量、高孔隙比、高靈敏度、高壓縮性、低抗剪強(qiáng)度等特性，土性極差，屬軟土層，是受荷后主要壓縮層之一，穩(wěn)定控制土層；Ⅳ1層細(xì)砂工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)較好，層厚較薄；Ⅳ2層砂礫卵石層強(qiáng)度、層厚一般較穩(wěn)定，工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)好，層厚1.5 m。

堤防地處海陸相沉積的交錯(cuò)地帶，沖積砂礫卵石層、砂層與海相軟土交互出現(xiàn)，工程地質(zhì)條件復(fù)雜。堤防沉降和河道邊坡抗滑穩(wěn)定是主要的工程地質(zhì)問(wèn)題，建議進(jìn)行抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算。地基土抗沖刷穩(wěn)定性較差，建議進(jìn)行防護(hù)。

3.4 坦頭段防洪堤

表層人工堆積塊石、拋石等，厚8～10 m，力學(xué)性質(zhì)變化較大；Ⅲ2淤泥及Ⅲ3淤泥、夾淤泥質(zhì)黏土，為高壓縮性、低強(qiáng)度軟土，性質(zhì)較差，且厚度較大，場(chǎng)區(qū)內(nèi)分布較為均勻；建議對(duì)其進(jìn)行抗滑和沉降驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的工程措施；Ⅲs粉砂，松散，厚薄不均勻，不適合作為天然地基持力層；Ⅵ2砂礫卵石，中密～密實(shí)，性質(zhì)較好，可作為預(yù)制樁或鉆孔灌注樁樁尖持力層。

地基土抗沖刷穩(wěn)定性較差，受漲落潮流的沖刷、淘蝕作用，存在失穩(wěn)，建議采取護(hù)岸措施。

3.5 梅岙段防洪堤

堤基主要為Ⅱ1層粉質(zhì)黏土、及Ⅱ2淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚2.0 m；Ⅲ1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土含中砂等軟土和Ⅱ4砂礫卵石，層厚3.2～6.1 m，Ⅲ2層中細(xì)砂，層厚6.0 m組成。Ⅱ4層含泥砂礫卵石，具一定強(qiáng)度，是良好的堤基持力層。該層在上游段分布厚度大且穩(wěn)定，至下游段厚度變薄呈尖滅之勢(shì)。下游段下臥Ⅲ1、Ⅲ3軟土層，建議進(jìn)行沉降變形驗(yàn)算。Ⅲ2層中砂、中細(xì)砂，力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較好，埋藏較深，對(duì)堤身的穩(wěn)定和沉降不起控制作用。

地基土層抗沖刷穩(wěn)定性差，建議采取護(hù)岸措施。

3.6 黃田段防洪堤

表層填土，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均，力學(xué)性質(zhì)變化較大，厚度較??；Ⅱ2淤泥，厚2.45～11.10 m；及Ⅲ1淤泥，厚0～8.05 m，含水量及孔隙比較高，主要呈流塑狀，為高壓縮性、低強(qiáng)度軟土，性質(zhì)很差；Ⅲ2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚7.60～22.25 m，及Ⅲ3淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，厚6.40～10.90 m夾淤泥質(zhì)黏土，為高壓縮性、低強(qiáng)度軟土，性質(zhì)較差，且厚度較大，場(chǎng)區(qū)內(nèi)分布較為均勻。以上軟土層是閘站建筑物和河道邊坡穩(wěn)定的控制性土層，建議設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行抗滑和沉降驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的工程措施。Ⅲs粉細(xì)砂，性質(zhì)相對(duì)較好；Ⅲ4粉質(zhì)黏土，軟塑～可塑，層厚6.40～10.90 m，性質(zhì)相對(duì)較好；Ⅳ1粉砂，中密～稍密，中等壓縮性，主要呈透鏡體狀分布。Ⅵ2砂礫卵石，稍密～密實(shí)，性質(zhì)較好，可作為建筑物預(yù)制樁或鉆孔灌注樁樁尖持力層。

建議開(kāi)挖邊坡：Ⅱ2、Ⅲ1淤泥1∶5.0，Ⅲ2、Ⅲ3淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土1∶3.5～1∶4.0。

4 水閘工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

4.1 甌江沿線水閘

Ⅰ層為填土、雜填土，力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，是受荷后主要壓縮層之一；Ⅱ3層含泥細(xì)砂，稍密，性質(zhì)較好，厚度約4.0 m。Ⅱ4層砂礫卵石，松散～稍密，性質(zhì)較好，為良好的天然地基；Ⅲ層軟土層具高含水量、高孔隙比，屬軟土層，建議設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行沉降及不均勻沉降驗(yàn)算；Ⅳ1層細(xì)砂工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)較好，但層厚較??；Ⅳ2層砂礫卵石層強(qiáng)度、層厚一般較穩(wěn)定，層厚2.5 m，工程地質(zhì)性質(zhì)相對(duì)好。

4.2 楠溪江沿線水閘

Ⅱ2淤泥及Ⅲ1淤泥，含水量及孔隙比較高，主要呈流塑狀，為高壓縮性、低強(qiáng)度軟土，性質(zhì)較差；Ⅲ2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及Ⅲ3淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，夾淤泥質(zhì)黏土，為高壓縮性、低強(qiáng)度軟土，性質(zhì)較差，且厚度較大，場(chǎng)區(qū)內(nèi)分布較為均勻。以上軟土層是閘站建筑物和河道邊坡穩(wěn)定的控制性土層，建議設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行抗滑和沉降驗(yàn)算，并采取相應(yīng)的工程措施。Ⅲs粉細(xì)砂，性質(zhì)相對(duì)較好；Ⅲ4粉質(zhì)黏土，軟塑～可塑，性質(zhì)相對(duì)較好；Ⅳ1粉砂，中密～稍密，中等壓縮性，主要呈透鏡體狀分布。Ⅵ2砂礫卵石，稍密～密實(shí)，性質(zhì)較好，可作為建筑物預(yù)制樁或鉆孔灌注樁樁尖持力層。

5 結(jié) 論

(1)工程區(qū)內(nèi)各堤段區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定，地震動(dòng)峰值加速度0.05 g，對(duì)應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。全段地下水對(duì)混凝土基本無(wú)腐蝕性，下村、梅岙地下水對(duì)鋼筋無(wú)腐蝕性，黃田段則對(duì)鋼筋具弱腐蝕性。

(2)下村及下村以上堤防地基土層以粉砂、砂礫卵石為主，強(qiáng)度高，分布穩(wěn)定，地質(zhì)條件較好，具備修筑條件，對(duì)長(zhǎng)時(shí)高水位運(yùn)行時(shí)的滲透穩(wěn)定問(wèn)題應(yīng)予注意，甌江內(nèi)采砂較嚴(yán)重，造成擬建護(hù)岸區(qū)域江水面以下局部天然岸坡較陡，相對(duì)高差變化較大，穩(wěn)定性差，在設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)引起注意。下游段堤防基礎(chǔ)沉積環(huán)境較為復(fù)雜，軟弱土層一般分布較厚，其含水量高，高壓縮性，高靈敏度，低強(qiáng)度，地質(zhì)條件差，是堤基穩(wěn)定和抗沖穩(wěn)定的控制性土層，須視不同堤段進(jìn)行工程處理。堤岸沿線多有拋石分布，多分布于易被沖刷淘刷地段，經(jīng)長(zhǎng)期水流作用，其分布范圍和位置較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)引起重視。

(3)甌江沿線林下水閘、白下水閘和梅岙水閘地基土存在淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土等軟土層，是加載后的主要壓縮層，建議設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行沉降和不均勻沉降驗(yàn)算。勝豐水閘上部砂質(zhì)粉土、粉細(xì)砂等較為松散。楠溪江沿線各水閘地層均存在淤泥、淤泥質(zhì)黏土等軟土層，是加載后的主要壓縮層。