渾河閘除險加固工程地質條件分析與評價

張俊南

（遼寧省大伙房水庫輸水工程建設局，遼寧沈陽110166）

渾河閘除險加固工程地質條件分析與評價

張俊南

（遼寧省大伙房水庫輸水工程建設局，遼寧沈陽110166）

本文分析評價了渾河閘區域構造穩定性及地震危害性；并對閘址區工程地質條件與閘室下游兩側導墻工程地質條件進行了詳細地分析與研究，為該除險加固工程建設提供了詳實、可靠的數據依據，并為同類工程項目建設起到了參考和借鑒作用。

渾河閘；除險加固；工程地質；分析；評價

1 工程概況

渾河閘坐落于沈陽市鐵西區后謨家堡村，位于渾河中下游。渾河閘是渾河沈陽城市防洪體系的一個重要組成部分，制約著沈陽城市的防洪安全，擔負著下游農田灌溉面積588km2。工程主體由三大部分組成，分別是攔河閘、渾蒲和渾沙灌渠進水閘［1］。經過50多年的運行，渾河閘存在諸多安全隱患，急需應急除險加固。

2 地質概況

渾河閘工程區域構造單元為一級中朝準地臺二級華北斷坳之三級下遼河斷陷，東為膠遼臺隆，北為赤峰～開原超巖石圈斷裂，西至燕山臺褶帶，南止渤海。對工程區影響較大的區域地質構造主要為郯廬斷裂系，斷裂帶地震頻繁，本工程區地震動峰值加速度為0.1g，對應地震基本烈度為Ⅶ度。

3 閘址區工程地質

3.1工程地質

3.1.1 地層巖性

閘基土各地層巖性具體情況如下∶

第（0-1）層∶包括兩部分，上部為混凝土蓋板，含上下兩層鋼筋，層厚1.9～2.4m。下部為10c m厚的回填粘土層，局部厚20c m，層底埋深2.0～2.6m。

第（0-2）層∶素填土，主要為礫砂，局部夾粘質粉土層，層厚1m左右，于C Z K 1鉆孔揭露。

第（1）層∶礫砂，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實度變化較大，多呈中密狀。層位較穩，分布均勻，層厚1.0～5.4m，層底埋深5.2～7.5m。

第（1-1）層∶圓礫，黃色，飽和，中密，以透鏡體形式出現，最大層厚3.0m，于Z K 1及Z K 5孔揭露。

第（2）層∶圓礫，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實度變化較大，多呈中密狀。層位較穩，分布廣泛，本次勘察未穿透此層，在勘察范圍內最大層厚14.8m。

第（2-1）層∶礫砂，黃色，飽和，多呈中密狀，以透鏡體形式出現，于閘室段右側分布較穩定，最大層厚7.0m，于Z K 1、Z K 2、Z K 5及C Z K 1鉆孔揭露。

第（2-2）層∶粉質粘土，黃褐色，硬塑，以透鏡體形式出現，最大層厚0.6m，一般0.3m，于Z K 1及Z K 2孔揭露。

3.1.2 閘基土地基承載力

第（1）層礫砂及第（2）層圓礫承載力分別為360kP a和550kP a，可滿足地基穩定要求。（2-2）層粉質粘土承載力180kP a，由于該粉質粘土層呈透鏡體形式，分布范圍小，且埋藏較深，厚度較薄，對閘基穩定影響較小。

3.1.3 水文地質條件

（1）地下水特征。本區域地下水儲藏類型相對較簡單，主要為第四系孔隙潛水，受季節影響較大，富水性較好，水平徑流較強，主要接受大氣降水及河水補給，以人工開采及蒸發為主要排泄方式。

（2）水化學特性。對渾河水抽取2個水樣分析，水中的H C O-3含量分別4.2m m o 1/L和3.4m m o 1/L；P H值全部為7.5；侵蝕性C O2為0m g/L；Mg2＋含量分別34.0m g/L和35.2m g/L；SO 2-4含量分別134.5m g/L和139.3m g/L；C 1-含量分別為97.43m g/L和98.633m g/L。在長期浸水與干濕交替時對混凝土中鋼筋均無腐蝕。

3.2工程地質評價

3.2.1 閘基土顆粒粗化評價

閘基土主要地層（1）層礫砂與（2）層圓礫建閘前與建閘后各級粒組含量對比可以看出∶現閘基土顆粒分組中（1）層礫砂與建閘前變化較小，只是粘、粉粒含量相對較少，（2）層圓礫與建閘前變化較大，粘、粉粒與砂粒明顯減少，粗化現象較嚴重，滲透變形破壞較重。

3.2.2 閘基土穩定及抗滑穩定評價

渾河閘基土主要由礫砂及圓礫組成，無嚴重影響建筑物穩定的軟土層存在，可滿足地基穩定要求。

3.2.3 閘基土滲透穩定性評價

據《水利水電工程地質勘察規范》附錄M土的滲透變形判別，閘基土各土層均按管涌滲透破壞類型考慮，臨界水力坡降及允許水力坡降建議值∶（1）層礫砂臨界水力坡降Jcr＝0.40，允許水力坡降J允許＝0.20；（1-1）層圓礫臨界水力坡降Jcr＝0.30，允許水力坡降J允許＝0.15；（2）層圓礫臨界水力坡降Jcr＝0.30，允許水力坡降J允許＝0.15；（2-1）層礫砂臨界水力坡降Jcr＝0.40，允許水力坡降J允許＝0.20。

3.2.4 閘基土飽和砂土液化評價

按《水利水電工程地質勘察規范》（G B 50287-99）中附錄N（土的液化判別）對閘基飽和砂土進行液化判別，經初判，（1-1）層圓礫與（2）層圓礫不存在液化問題，（1）層礫砂與（1-2）層礫砂存在液化可能，需復判。

3.2.5 閘室下游河道不沖流速的確定

現閘室下游河道地面高程19.2～20.45m，地層巖性主要為圓礫，粒徑選取2.5～5m m，平均水深按1～2m考慮，不沖流速建議值為0.7～0.8m/s。

4 閘室下游兩側導墻工程地質

4.1左側導墻工程地質分析與評價

4.1.1 左側導墻工程地質

（1）地層巖性。墻基土主要地層巖性具體情況如下∶

第（0-2）層∶素填土，包括三部分，上部為圓礫，厚2～3m，其中上部0～1m左右范圍內圓礫層含泥量較高，中間為礫砂，層厚2～4m，下部為中砂，厚1～2m左右，為導墻后側回填土，層底高程30.3～31.45m。

第（1）層∶礫砂，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實度變化較大，多呈中密狀。層位相對較穩定，分布不均勻，最大層厚5.4m，層底高程24.0～29.45m。

第（2）層∶圓礫，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實度變化較大，多呈中密狀。層位較穩，分布廣泛，本次勘察未穿透此層，在勘察范圍內最大層厚15.5m。

第（2-1）層∶礫砂，黃色，飽和，多呈中密狀，以透鏡體形式出現，最大層厚3.0m，于Z K 2鉆孔揭露。

（2）墻基土顆粒分析。墻基土各土層密實度變化很大。利用經驗公式計算墻基砂土滲透系數，分析出砂礫建議值為1.13×10-1c m/s，圓礫建議值為2.3×10-1c m/s。

（3）墻基土各土層承載力。承載力特征值為（1）層礫砂動觸N2范圍值在4.4～9.96之間，平均值為6.94，標準值為5.81；承載力特征值為范圍值在170～400kP a之間，平均值為280kP a，標準值為230kP a，建議值為220kP a。（2）層圓礫動觸N2范圍值在2.58～30之間，平均值為10.91，標準值為10.05；承載力特征值為范圍值在180～1000kP a之間，平均值為570kP a，標準值為550kP a，建議值為550kP a。（2-1）層礫砂動觸N2標準值為8.78；承載力標準值為350kP a，建議值為330kP a。

4.1.2 左側導墻工程地質評價

（1）導墻后回填土質量評價。回填土組成成分較好，無軟土等成分存在，呈松散～稍密狀，密實度較低。現導墻后回填土成分較簡單，主要為礫砂與圓礫，無軟土等成分存在，可作為新建導墻后回填土料，但上部1m左右范圍內含粘性土，故應清除上部回填土層。

（2）墻基土穩定及抗滑穩定評價。墻基土主要由礫砂及圓礫組成，無不利安全穩定的軟土層存在，主要土層（1）層礫砂、（2）層圓礫，承載力建議值分別為220kP a、550kP a，（1）層礫砂承載力偏低；據現場原位測試成果，墻基土層密實度變化較大，局部呈松散狀，建議設計進行穩定驗算，據驗算結果確定是否采取加固措施。

（3）墻基飽和砂土液化評價。按《水利水電工程地質勘察規范》（G B 50287-99）中附錄N（土的液化判別）對閘基飽和砂土進行液化判別，墻基飽和砂土無液化問題。

4.2右側導墻工程地質分析與評價

4.2.1 右側導墻工程地質

（1）地層巖性。墻基土主要地層巖性具體情況如下∶

第（0-2）層∶素填土，主要為礫砂、圓礫，局部夾粉質粘土與粗砂層，層厚1m左右，C Y K 5鉆孔揭露，為導墻后側回填土，回填無規律，回填礫砂與圓礫無明顯得界線分布，但總體表現為上部細下部粗，層底高程30.09～30.5m。

第（1）層∶礫砂，黃色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，稍密。分布不均勻，最大層厚1m，于C Y K 5鉆孔揭露。

第（2）層∶圓礫，黃色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實度變化較大，多呈中密狀。層位較穩，分布廣泛，勘察揭露最大層厚14.5m。

第（2-1）層∶礫砂，黃色，飽和，多呈中密狀，于C Y K 4及C Y K 5鉆孔揭露，未穿透此層。

（2）墻基土顆粒分析。墻基土各土層密實度變化很大。利用經驗公式計算所得的墻基砂土滲透系數，分析出砂礫建議值為1.13×10-1c m/s，圓礫建議值為1.52×10-1c m/s。

墻基土各土層承載力特征值為（1）層礫砂承載力建議值為220kP a。（2）層圓礫動觸N2范圍值在5.28～32.4之間，平均值為11.03，標準值為9.92；承載力特征值為范圍值在310～1100kP a之間，平均值為575kP a，標準值為550kP a，建議值為550kP a。（2-1）層礫砂動觸N2范圍值在3.8～13.64之間，平均值為8.42，標準值為7.22；承載力特征值為范圍值在155～500kP a之間，平均值為336kP a，標準值為296kP a，建議值為290kP a。

4.2.2 右側導墻工程地質評價

（1）導墻后回填土質量評價。回填土組成成分較好，無軟土等成分存在，呈松散～稍密狀，密實度較低。現導墻后回填土成分較簡單，主要為礫砂及圓礫，無軟土等成分存在，可作為新建導墻后回填土料，但局部夾粉質粘土層，厚1m左右，在挖取中應清除。

（2）墻基土穩定及抗滑穩定評價。墻基土主要由礫砂及圓礫組成，無不利安全穩定的軟土層存在，主要土層（1）層礫砂、（2）層圓礫及（2-1）層礫砂，承載力建議值分別為220kP a、550kP a及290kP a，（1）層礫砂承載力偏低，但該層分布范圍較小，厚度較薄，建議清除。

（3）墻基飽和砂土液化評價。按《水利水電工程地質勘察規范》（G B 50287-99）中附錄N（土的液化判別）對閘基飽和砂土進行液化判別，墻基飽和砂土無液化問題。

5 結論

通過對渾河閘區域工程地質條件進行分析可以看出，該地域的地質構造穩定，地震危害性很小；閘址區閘室段與閘室下游兩側導墻地層結構及各土層條件與回填土質量等條件均滿足河閘除險加固工程的修建，渾河閘除險加固工程修建在工程地質條件方面切實可行。

［1］李慶榮，陳明朗，孫智勇.渾河閘應急除險加固工程方案選擇分析［J］.黑龍江水利科技，2011（03）∶176-177.

［2］任妍儒.節水增糧項目地質及水文地質條件分析［J］.水利規劃與設計，2014（10）∶37-38，61.

P 642

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：1672-2469（2016）05-075-03

D0I∶10.3969/j.i s s n.1672-2469.2016.05.028

2015-01-03

張俊南（1983年—），男，工程師。