某應(yīng)急備用水源工程管道線路工程地質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

俞金萍

(廣東振通水電工程建設(shè)有限公司，廣東 揭陽(yáng) 515599)

1 工程概況

應(yīng)急備用水源工程位于廣東省東南海豐縣西北部，水源工程主壩距海豐縣城區(qū)6 km，壩址以上控制流域面積58.80 km2。水源工程始建于1958年11月，1960年4月建成并投入運(yùn)行。水庫(kù)庫(kù)容8367×104m3，且保護(hù)著海豐縣城的安全，防洪功能極其重要，是一座具有防洪、灌溉功能綜合利用的中型水庫(kù)。并保護(hù)廣汕高速等交通設(shè)施。本工程主要建筑物包括主壩、8座副壩、主溢洪道、舊溢洪道、泄洪河道、4條灌溉涵管、1條輸水涵管及壩后電站，電站總裝機(jī)容量385 kW。工程新建水源工程到西閘的供水管線，以及新建成業(yè)路口到新地水廠管線，總長(zhǎng)12.271 km。

本文結(jié)合城市供水、水庫(kù)、河道、閘壩工程地質(zhì)問(wèn)題分析及處理控制措施有關(guān)案例[1-8]，基于廣東沿海某應(yīng)急備用水源工程擬選管道線路地質(zhì)條件，對(duì)施工建設(shè)與應(yīng)對(duì)方案進(jìn)行分析探討。

2 管道線路工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

水源工程管道線路選址位于蓮花山脈的南側(cè)山前平地，整個(gè)區(qū)域?qū)僦械蜕降孛?，蓮花山主峰高程達(dá)1336.2 m，次高峰大銀瓶山，山頂高程為1110.4 m，南側(cè)山峰有銀瓶山、大徑山、筆架山和大尖山等，山頂高程多250～500 m，山高坡陡，山體肥厚，從北向南由高變矮，逐漸變緩，溝壑比較發(fā)育，水系南東流向，近水庫(kù)山坡比較平緩，坡角30°～40°，植被比較發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)有規(guī)模較大的山體崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。邊坡比較穩(wěn)定。線路管道沿線主要為海陸交互沉積平原地貌，局部殘丘分布。

2.2 地層巖性

水源工程管道線路區(qū)出露的地層比較單一，主要為侏羅系下統(tǒng)金雞群(J1j)，巖性較簡(jiǎn)單，主要為一套紫紅色、灰白色砂巖，粉砂巖和粉砂質(zhì)泥質(zhì)頁(yè)巖，局部夾炭質(zhì)頁(yè)巖。巖石層理發(fā)育，頁(yè)理清楚，局部由于受后期地質(zhì)構(gòu)造影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部有石英脈穿插。第四系覆蓋層主要為庫(kù)岸的坡殘積物和庫(kù)內(nèi)低洼地的沖洪積物。該區(qū)主要為海陸交互沉積地層，第四系覆蓋層厚度較大，主要為淤泥、淤泥質(zhì)土、中粗砂、卵石土。

2.3 區(qū)域地質(zhì)及地震

據(jù)1∶20萬(wàn)地質(zhì)構(gòu)造綱要圖，管道線路處于蓮花山大斷裂東斷裂束的中部。水庫(kù)兩側(cè)有多條斷裂構(gòu)造通過(guò)，其中規(guī)模比較大的斷裂有如下三條：觀音山—公平斷裂，北東走向，傾向南東，傾角40°～70°斷裂由觀音山，經(jīng)九經(jīng)山順?biāo)畮?kù)北西岸向北東公平方向延長(zhǎng)而去。西屯山—大面嶺斷裂，北東走向；傾向南東，傾角70°～80°、斷裂由梅隴經(jīng)西屯山繞過(guò)水庫(kù)南岸順著大面嶺向北東方向延伸、直奔陸河，揭西境內(nèi)。長(zhǎng)埔—海豐斷裂，北東走向傾向東南，傾角50°由梅隴經(jīng)長(zhǎng)埔海豐進(jìn)入陸河揭西境內(nèi)。蓮花山大斷裂形成于加里期，挽近時(shí)期沒有規(guī)模較大的活動(dòng)，加之?dāng)嗔阎粡乃畮?kù)兩側(cè)山體通過(guò)，未直接穿過(guò)庫(kù)區(qū)，對(duì)水庫(kù)的穩(wěn)定性、安全性沒有直接影響，伴隨斷裂活動(dòng)而形成節(jié)理、裂隙主要有東西向和南北向兩組，兩組裂隙相互交錯(cuò)形成“X”節(jié)理，其中東西向裂隙充填發(fā)育石英脈。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015)，本區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.10 g，地震基本烈度為Ⅶ度，屬構(gòu)造穩(wěn)定性較好區(qū)。同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)測(cè)繪和鉆探成果，未發(fā)現(xiàn)斷層，因此工程區(qū)可視為地質(zhì)構(gòu)造條件較為簡(jiǎn)單，綜合分析有關(guān)資料認(rèn)為，基底構(gòu)造對(duì)本工程建設(shè)影響不大。

2.4 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水類型為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水。第四系孔隙水埋藏于河漫灘、階地沖積、堆積層和溝谷殘坡積層中。主要受大氣降水補(bǔ)給，排泄于沖溝、河流及水庫(kù)中。含水量較豐富，地下水位一般埋藏較淺。本區(qū)基巖主要為板巖和花崗巖，板巖完整性較差，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖石破碎，含裂隙水較豐富?；◢弾r完整性較好，裂隙不發(fā)育，裂隙水貧乏。受大氣降水補(bǔ)給，在溝谷低注處以泉水排于地表，地下水動(dòng)態(tài)類型屬降雨——徑流型。

3 管道線路工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

3.1 管道線路地層及工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

燕山侵入期花崗巖，場(chǎng)地內(nèi)主要為強(qiáng)～弱風(fēng)化花崗巖③-1：灰黃～黃褐，半巖半土狀，節(jié)理、裂隙發(fā)育，礦物成分以石英及長(zhǎng)石為主，大部分長(zhǎng)石已風(fēng)化呈土狀，原巖結(jié)構(gòu)可認(rèn)。侏羅系下統(tǒng)金雞群(J1j)，主要為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖③-2：灰褐色、紫紅色，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖結(jié)構(gòu)已被破壞，呈半巖半土狀或土狀，與上伏地層呈漸變關(guān)系，界線模糊，風(fēng)化不均勻，局部夾殘積土或與殘積土成為互層，屬相對(duì)不透水層。厚度為1.60～21.20 m。標(biāo)貫擊數(shù)54～65擊，平均為59擊。地基承載力特征值fak=380 kPa。

3.2 管道線路及施工方式建議

本工程從備用水源調(diào)水到新地水廠，線路起點(diǎn)為應(yīng)急備用水源，線路終點(diǎn)為新地水廠，線路總長(zhǎng)約26.739 km，其中新建管道為應(yīng)急備用水源→西閘段，管線長(zhǎng)約10.362 km；市區(qū)→新地水廠段，管線長(zhǎng)約1.909 km；現(xiàn)有管道為西閘→市區(qū)段，管線長(zhǎng)度約14.468 km。備用水源——西閘段主要為深厚淤泥、含卵石中砂、黏土層，下伏強(qiáng)風(fēng)化巖。成業(yè)路口——新地水廠段沿線地形地貌主要為低山丘陵地貌，沿路地層基本為深厚的第四紀(jì)坡殘積土。管道施工建議采用埋管和架空的方式，局部過(guò)路段采用頂管方式，跨河段采用鋼管架空方式通過(guò)。

3.3 場(chǎng)地飽和砂土液化評(píng)價(jià)

斷層場(chǎng)區(qū)第四系沖積、沉積覆蓋層多較深厚，鉆孔揭露基礎(chǔ)下部為砂質(zhì)頁(yè)巖強(qiáng)風(fēng)化土，風(fēng)化土層較厚，下部為中風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖，所有鉆孔控制深度范圍內(nèi)未揭露對(duì)工程有影響的斷層，地質(zhì)構(gòu)造不會(huì)影響建筑物安全。本工程地震基本烈度為Ⅶ度，根據(jù)規(guī)程規(guī)范，場(chǎng)地松散飽和砂層存在易液化、軟弱土層存在易震陷破壞危險(xiǎn)，因此應(yīng)對(duì)飽和砂土進(jìn)行液化及軟土震陷判定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及地下水位觀測(cè)成果，判斷②-2層為不液化土層。而②-1層淤泥在發(fā)生烈度為Ⅶ度的地震時(shí)會(huì)產(chǎn)生震陷，含水量高，其力學(xué)性質(zhì)(主要是承載力和凝聚力)會(huì)降低，降低程度與淤質(zhì)含量、靈敏度關(guān)系密切，根據(jù)《軟土地區(qū)巖土工程勘查規(guī)程》(JGJ 83—2011)，在地震烈度Ⅶ度區(qū)軟土地震震陷估算值30～80 mm，對(duì)其上部建筑物穩(wěn)定有一定影響，建議對(duì)地基采取抗震陷或清淤處理措施。

3.4 地震及地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

斷層場(chǎng)區(qū)第四系沉積覆蓋層多較深厚，鉆孔揭露基礎(chǔ)下部為砂質(zhì)頁(yè)巖強(qiáng)-中風(fēng)化土，風(fēng)化土層較厚，鉆孔均未鉆穿此層，所有鉆孔控制深度范圍內(nèi)未揭露對(duì)工程有影響的斷層，地質(zhì)構(gòu)造不會(huì)影響建筑物安全。場(chǎng)區(qū)內(nèi)管道分布有流塑狀淤泥，屬高壓縮性土，力學(xué)強(qiáng)度低，在上部荷載作用下，容易引起地基過(guò)大沉降和不均勻沉降，受震動(dòng)荷載(或地震)作用下易產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、沉降等，甚至?xí)a(chǎn)生震陷現(xiàn)象，從而使地基產(chǎn)生失穩(wěn)，喪失承載能力。淤泥層分布范圍大，埋深大，建議采取深基礎(chǔ)處理措施。擬建場(chǎng)地淺部地基土均勻性和穩(wěn)定性較差；深部為強(qiáng)-中風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖硬質(zhì)基底，地基穩(wěn)定性好。

3.5 特殊巖土及不良地質(zhì)現(xiàn)象

場(chǎng)地特殊性巖土及不良地質(zhì)現(xiàn)象主要有：砂土液化、軟土。

砂土液化：中砂層局部揭露，層厚1.80～7.40 m，埋深6.50～16.70 m。場(chǎng)地20 m深度范圍內(nèi)第2-2層飽和、稍密的中砂層遭遇地震時(shí)場(chǎng)地飽和砂土不具有液化趨勢(shì)。軟土：根據(jù)勘探揭示，場(chǎng)地內(nèi)軟土發(fā)育，主要分布在應(yīng)急備用水源至西閘管道部分淤泥普遍分布，為沖積成因的淤泥，飽和，流塑狀，層厚3.20～10.20 m。其具有地基承載力低、含水量高、孔隙比大、透水性差、強(qiáng)度低、壓縮性高、高靈敏度等特殊性能。受震動(dòng)荷載(或地震)作用下土層結(jié)構(gòu)易受破壞，抗剪強(qiáng)度和承載力隨之大幅下降，甚至產(chǎn)生側(cè)向滑動(dòng)、喪失承載力的可能性，地基土穩(wěn)定性差，容易引起地基的不均勻沉降。建議對(duì)地基采取抗震陷或深基礎(chǔ)處理措施。

4 結(jié) 語(yǔ)

應(yīng)急備用水源管道線路場(chǎng)地主要地層巖性為第四系沖積層、和侏羅系下統(tǒng)金雞群頁(yè)巖、燕山侵入期花崗巖。水源工程管道線路地形地貌主要為低山丘陵地貌，沿路地層基本為深厚的第四紀(jì)坡殘積土。填土層分布較廣，力學(xué)性質(zhì)較差，揭露不連續(xù)，局部為雜填土，厚度較大。淤泥層普遍存在，厚度較大，工程力學(xué)性質(zhì)差，建議采取淺基礎(chǔ)處理方式處理；含卵石中砂層，稍密-中密，局部揭露，埋深較深，工程力學(xué)性質(zhì)一般，可作為管道持力層；強(qiáng)風(fēng)化巖層，力學(xué)性質(zhì)較好，埋深較深，可作為深基礎(chǔ)的持力層；此外局部跨溝段需架空通過(guò)，跨主要道路段需頂管通過(guò)。