黛螺頂河道治理景區(qū)工程地質評價

趙 宇

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

黛螺頂河道治理段位于山西省東北部的五臺縣境內，地處五臺縣東北部的臺懷鎮(zhèn)。本區(qū)屬典型的大陸性半干旱性氣候，春秋多風，夏季多雨，冬季寒冷，年內降雨不均，主要集中在7至9月，年平均降雨量463.2mm，蒸發(fā)量 1850.2mm，多年平均氣溫 8.6°C，最大凍土深度1.2m。

本區(qū)地處山西省東北部，太行山系北端五臺山脈，山巒重疊，溝壑縱橫，地形復雜，地勢由東北向西南逐漸降低，其最高為北臺頂，高程3058m。區(qū)內沖溝發(fā)育，多呈“V”字形，地貌單元主要包括構造剝蝕中山區(qū)，相對高差在1000～1500m以上；黃土丘陵溝壑區(qū)，高程一般在1000～1500m之間；沖積河谷區(qū)，高程在900～1200m之間。

區(qū)內為海河流域滹沱河水系，其支流河流主要有清水河、牧馬河等，沿河兩岸斷續(xù)分布有Ⅰ～Ⅲ級階地。

本區(qū)出露地層有太古界五臺群、龍泉關群變質巖，元古界滹沱群變質巖，古生界寒武、奧陶系灰?guī)r、白云巖和燕山期侵入巖等，以及新生界第四系上更新統(tǒng)、全新統(tǒng)松散堆積物。

2 工程地質條件

工程位于清水河上游的五爺廟—黛螺頂處河段，主要對該段清水河河道進行生態(tài)美化治理，長約1.2km。經當地水利部門初步整治，該段河谷右側及左側部分地段為簡易漿砌石防護堤。

該段清水河流向S15°E在中段轉向S35°W，谷底寬30～100m，谷底高程2468～2500m，兩側形成河漫灘及Ⅰ級堆積階地。Ⅰ級堆積階地階面高出河床2～3m，階面較平坦，略傾向河床及下游，橫河向寬30～120m，由全新統(tǒng)洪沖積物組成，上部為低液限粉土，下部為卵石混合土、混合土卵石，形成于全新世。

該河道治理段出露地層主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積物（Q4pal），巖性表層為淡黃色低液限粉土，結構松散，土質不均，含礫石及大量植物根系，厚0～1.5m；其下為卵石混合土，結構松散，分選較差，局部夾級配不良砂，卵礫石主要成分為變質巖、輝綠巖等，多呈次棱角—次圓狀，含漂石，局部架空，細粒為中細砂及低液限粉土，主要礦物成分為石英、長石、云母及一些巖屑，厚2～6m。分布于清水河河谷、河漫灘和Ⅰ級堆積階地。第四系全新統(tǒng)坡積（Q4dl）巖性主要為碎石混合土、低液限粉土，為各種母巖風化碎屑、碎塊石、低液限粉土混雜堆積，具架空結構，厚1～5m，主要分布于兩岸坡腳及山坡低凹處。人工堆積（Qs）主要為漿砌石防護堤、建筑和生活垃圾，厚0～3m，分布于河漫灘及兩岸。下伏基巖為太古界五臺群莊旺組鴻門巖段（Awzh），巖性主要為變質細碧凝灰?guī)r、細碧巖夾綠泥片巖，變余凝灰結構、塊狀構造，巖性較硬，厚度大于200m。

該區(qū)段地下水類型主要為變質巖類裂隙水和松散巖類孔隙水。變質巖類裂隙水多貯存于風化帶及裂隙中，富水性一般較弱。該類水主要接受大氣降水向下游及河谷排泄，兩岸基巖裂隙水以泉形式出露地表。松散巖類孔隙水含水地層巖性主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土、混合土卵石等，該類地下水含水層滲透性大，徑流條件好。首先直接接受大氣降水入滲及河水補給，其次為基巖地下水的側向補給。地下水總體流向為上游向下游。地下水位隨河水位變化明顯，水力坡度與河床坡度基本一致。兩岸地下水補給河水，為補給型河谷。河谷區(qū)地下水埋深較淺，一般為 0～2.5m。

本次勘察在黛螺頂河道治理段取河水水樣2組，進行了水質分析，試驗成果見表1。

表1 黛螺頂河道治理段水質分析成果表

根據水質分析資料，蓄水區(qū)河水化學類型為HCO3-Ca-Mg，HCO3-Ca型水，為弱堿性水、硬水、淡水；依據《水利水電工程地質勘察規(guī)范》環(huán)境水腐蝕性評價標準，環(huán)境水對混凝土腐蝕評價見表2。

表2 環(huán)境水對混凝土腐蝕性評價表

由表2可知，黛螺頂河道治理段河水對混凝土無腐蝕性。

3 存在的工程地質問題

3.1 巖土工程地質特性

該河道治理段兩側防護堤堤基主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積低液限粉土、卵石混合土、混合土卵石及全新統(tǒng)坡積碎石混合土。局部為全新統(tǒng)坡積碎石混合土。據野外篩分試驗資料，卵石混合土、混合土卵石顆粒組成為：漂石含量9.7%～24.3%，卵石含量19.8%～43.0%，礫石含量14.0%～37.4%，砂含量13.7%～38.1%，粉黏粒含量為0.6%～2.3%，不均勻系數為46.4～627.4，曲率系數為0.1～26.3。據試坑滲水試驗資料，卵石混合土層、混合土卵石滲透系數為8.5～20.3m/d，為中等—強透水層。

由于低液限粉土承載力低、壓縮變形大，不滿足堤基要求，應清除表層松散低液限粉土，將堤基置于卵石混合土、混合土卵石、碎石混合土層上。但該層結構松散，巖性不均勻，局部架空，存在不均勻變形問題，應對其進行碾壓或夯實，提高密實度，減小不均勻變形，以滿足設計要求。地基承載力建議值為卵石混合土、混合土卵石層200kPa，碎石混合土層150kPa。建議開挖邊坡，水上為 1∶0.75～1∶1，水下為 1∶1～1∶2。

3.2 洪水沖刷

由于該河道治理段地層結構松散，抗沖刷能力低，在汛期洪水沖刷作用下，易沖刷和淘蝕堤基，影響堤基穩(wěn)定。建議堤基埋深應大于河道沖刷深度，防止被洪水沖刷，確保堤基穩(wěn)定運行。該河道治理中段河流凹岸段，洪水對左側防護堤易產生較大的水流頂沖作用，應采取工程措施進行防護，防止河水沖刷，確保防護堤及堤基穩(wěn)定。

3.3 基坑涌水

該河道治理段堤基主要為全新統(tǒng)洪沖積混合土卵石、卵石混合土層，結構松散，為強透水層，地下水埋深0～2.5m，堤基基坑開挖時存在涌水問題，應采取排水措施。

4 結語

河道治理段兩側防洪堤堤基主要為全新統(tǒng)洪沖積低液限粉土、卵石混合土、混合土卵石及全新統(tǒng)坡積碎石混合土，存在不均勻變形問題，應對其進行碾壓或夯實。在治理段中部凹岸段堤基還存在洪水沖刷問題，建議采用工程措施進行防護。