河道治理工程工程地質(zhì)條件分析

王建偉

(北票市水資源辦公室，遼寧 北票 122100)

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河道治理工程工程地質(zhì)條件分析

王建偉

(北票市水資源辦公室，遼寧 北票 122100)

多年來，北票市涼水河子河(干河子段)的西官營鎮(zhèn)和大三家鄉(xiāng)人民帶來重大洪澇災(zāi)害，損失十分相當(dāng)嚴(yán)重。為保護(hù)兩岸人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，該河段的治理意義重大，形勢緊迫。北票市決定對該段河道進(jìn)行固定河勢，確保兩岸人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，文章對該段河道的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了詳細(xì)地分析和評價(jià)。通過分析與評價(jià)，可以得出該段河道的建筑場地為可進(jìn)行建設(shè)一般場地，適宜護(hù)岸工程的修建。

河道治理；大凌河支流；工程地質(zhì)；地質(zhì)條件

1 基本概況

北票市地處遼西丘陵地區(qū)，共轄7鎮(zhèn)、18個(gè)鄉(xiāng)、一個(gè)辦事處、一個(gè)開發(fā)區(qū)、一個(gè)管理區(qū)、一個(gè)農(nóng)場，有262個(gè)行政村、6個(gè)城市管理區(qū)。轄區(qū)總面積4469km2，耕地總面積11.67 萬hm2，全市總?cè)丝?8.5萬人。涼水河子河(干河子段)左右岸有6個(gè)村、45個(gè)自然屯，耕地224 萬hm2。多年來，涼水河子河(干河子段)僅有少量防護(hù)工程但標(biāo)準(zhǔn)偏低，損壞嚴(yán)重，河道上游山洪頻頻爆發(fā)，兩岸時(shí)常受到洪水危害，僅最近幾十年就發(fā)生了多次較大洪水，分別為1949年、1962年、1963年、1984年、1991年和1994年，洪水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到10a一遇以上。最近幾次洪水給涼水河子河(干河子段)的西官營鎮(zhèn)和大三家鄉(xiāng)人民帶來重大洪澇災(zāi)害，損失是相當(dāng)嚴(yán)重[1]。

2 工程建設(shè)規(guī)模

為保護(hù)兩岸人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，該河段的治理意義重大，形勢緊迫。為此，北票市決定對該段河道進(jìn)行固定河勢，確保兩岸人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。河道治理工程起始斷面為北票市大三家鄉(xiāng)大三家子大橋樁號為0+000m，終止斷面西官營鎮(zhèn)饅頭溝橋樁號8+625m，治理河床8.625km。在治理河段上，堤防標(biāo)準(zhǔn)采用10a一遇。工程為全河疏浚后，采用石籠丁壩護(hù)岸，陡岸削坡結(jié)合石籠及植物護(hù)坡形式保護(hù)河岸，共布置石籠丁壩32座，護(hù)岸長度544m；布置陡岸削坡石籠及植物護(hù)坡5906m，坡上栽植灌木26459株；陡岸削坡植物護(hù)坡383m，坡上栽植灌木7017株。生態(tài)措施：“生物固灘”是涼水河子河河道治理中的一個(gè)重要治理措施，在涼水河子河(干河子段)河灘上種植樹木，沿河道灘地處形成生態(tài)林帶，利植物根系固灘，逐漸歸順河槽，減小河勢的擺動(dòng)。本次布置10行河岸生態(tài)林，栽植楊樹22430株；河灘生態(tài)林灌木10行，栽植沙棘334240株。

3 區(qū)域地質(zhì)概況

3.1 地形地貌

涼水河子河(干河子段)流域地貌類型為低山丘陵區(qū)，海拔高程一般在205-390m。擬建工程位置在河道兩側(cè)漫灘，地形較平坦，局部工程位于陡坎，地勢較陡，坎高多在1-5m左右。

3.2 地層巖性

根據(jù)實(shí)地踏勘，并參照《白石水庫工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》和北票市地質(zhì)圖及有關(guān)資料，地層巖性分述如下：

3.2.1 侏羅系

1)J3t—土呼嚕組：安山巖，火山碎屑巖夾玄武巖及沉積巖夾層。出露于西官營河流西側(cè)山體。

2)J3y—義縣組：安山巖，火山碎屑巖，流紋巖夾沉積巖夾層。出露于大三家段河流北岸山體。

3)J3j—金剛山組：灰白及灰綠色凝灰質(zhì)砂巖、頁巖、粉砂巖、凝灰?guī)r及礫巖。出露于臺吉東側(cè)山體。

4)J3if—九佛堂組：黃綠色頁巖、灰質(zhì)頁巖、砂巖、礫巖夾泥灰?guī)r及油頁巖。出露于涼水河子河段河流西岸山體。

5)J2l—藍(lán)旗組：安山巖，火山碎屑巖、松脂巖及沉積巖夾層。出露于西官營段河流東北側(cè)山體。

3.2.2 奧陶系

O1—花紋狀白云質(zhì)灰?guī)r，竹葉狀灰?guī)r及硅質(zhì)結(jié)核灰?guī)r，灰?guī)r夾頁巖。出露于大三家段河流西岸山體。

3.2.3 寒武系

O2—鮞狀灰?guī)r、結(jié)晶灰?guī)r夾竹葉狀灰?guī)r及紫色頁巖。出露于臺吉段河流東岸山體。

3.2.4 震旦系

1)Z2t—鐵嶺組，紫色含錳灰?guī)r、薄層灰?guī)r夾綠色頁巖及含錳鐵礦層。出露西官營段河流東側(cè)山體。

2)Z2w—霧迷山組：暗灰色燧石條代灰質(zhì)白云巖及含石英粒白云巖。出露于涼水河子河段河流東岸山體。

3.2.5 第四系

上更新統(tǒng)(Q3)：出露于沿河兩岸及部分山前地帶。為黃土狀亞黏土，夾砂礫石層透鏡體，下部為砂礫卵石混土。

全新統(tǒng)(Q4)：粉土、砂礫石，出露于現(xiàn)代河床、河漫灘及兩岸一級階地。

項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，沒有斷裂帶，沒有其他不良地質(zhì)作用。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

北票市附近地層一致向西北方向傾斜，由東南而西北，從震旦系至上火山巖系依次出露，形成單斜構(gòu)造。在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)沒有由褶皺形成的較大背斜和向斜，只有個(gè)別地點(diǎn)在斷層附近(如南天門)才見因牽引而形成的小褶曲[2]。朝陽—北票斷裂分為南北兩段。北段為低角度逆掩斷層，出露較好。斷層走向北東，傾向北西，傾角40°左右。震旦系、侏羅系地層分別逆沖到中侏羅系和白堊系地層上，破碎帶中的糜棱巖、擠壓扁豆體等均很發(fā)育，寬達(dá)幾十米。兩盤地層陡立、褶皺，褶曲軸向與斷層走向一致。背斜褶曲出現(xiàn)在斷層上盤，擠壓特征明顯。

3.4 工程場區(qū)地震基本裂度

工程位置地理坐標(biāo)流域地理位置為東經(jīng)120°34′21″-120°38′17″，北緯41°49′05″-41°52′35″，查中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306--2001)附圖，即中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖(遼寧省部分)，地震動(dòng)峰值加速度ac=0.05g，地震基本裂度Jc=Ⅵ度。

3.5 水文地質(zhì)

地下水類型為基巖裂隙水、第四系孔隙潛水，埋藏于第四系松散層中，含水層由砂、砂礫石組成。分布于河漫灘，埋深0.5-5m，依靠大氣降水補(bǔ)給，透水性強(qiáng)，滲透系數(shù)k=70-140m/d。地下水的徑流和排泄，基巖裂隙是大氣降水滲透補(bǔ)給地下水的主要途徑。大氣降水除地表徑流流走和蒸發(fā)外，其余順基巖裂隙滲入地下，形成基巖裂隙水，然后又以地下徑流的形式補(bǔ)給松散巖類的孔隙水，同時(shí)還接受大氣降水[3]。

排泄時(shí)，一部分以地下徑流的形式流向下游或補(bǔ)給河水，此外工農(nóng)業(yè)用水、生活用水及蒸發(fā)也是一種排泄方式[4]。

3.6 水文地質(zhì)

涼水河子河及支流以潛水類型為主，儲量豐富，分布較廣，常與山麓地帶地下水相連，單位涌水量大于2.0L/s.m，滲透系數(shù)20-300m/d，影響半徑100-300m，另一種是基巖中的地下水，以裂隙水為主，孔隙水為輔，裂隙水中受基巖裂隙發(fā)育程度控制，一般隨深度增加而減弱，一般水位較深，單位涌水量在0.1L/s·m左右，滲透系數(shù)<5m/d，大多數(shù)裂隙含水較豐富，常具有承壓水特性。

4 主要工程地質(zhì)條件

4.1 土的物理力學(xué)指標(biāo)

場區(qū)內(nèi)土主要為粉土、砂礫石等，下伏基巖。按照現(xiàn)場鉆探、取樣試驗(yàn)、原位測試統(tǒng)計(jì)分析各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。承載力標(biāo)準(zhǔn)值100—150kN/m2，粉土100—120kN/m2，中砂110—150kN/m2，粗砂170—230kN/m2，砂礫400kN/m2。

4.2 地基土滲透特性

場區(qū)內(nèi)地基土主要為粉土、中砂、粗砂、礫砂石及基巖。粉土屬中等透水，砂礫石屬強(qiáng)透水層。建議地基土層滲透系數(shù)采用值為粉土5.8×10-4cm/s、中砂2.3×10-2cm/s、粗砂3.5×10-2cm/s、礫砂9.8×10-2cm/s、圓礫1.4×10-1cm/s。

4.3 地基土滲透穩(wěn)定特征

場區(qū)地基土以粉土、砂礫為主，上覆表土，存在滲透變形的可能性。各地基土層均為流土型，無產(chǎn)生接觸沖刷和流失現(xiàn)象的可能性。各土層允許坡降分別為粉土0.20、中砂0.35、粗砂0.40、礫砂0.50、圓礫0.50。

5 工程地質(zhì)條件評價(jià)

5.1 場地位置及地形地貌

擬建涼水河子河護(hù)岸工程的護(hù)岸區(qū)地形主要為河漫灘，河漫灘地形較平坦，地勢較低，洪水時(shí)被淹沒，在垂直于水流方向上為東西高度相近，護(hù)岸區(qū)往往跨越Ⅰ級階地(或Ⅰ級階地邊緣)、河漫灘及其交界地段等不同地貌單元，部分地段還延伸至主河道，地形變化相對較大。

5.2 工程地質(zhì)條件評價(jià)

擬建工程位置在河道兩側(cè)的漫灘，地形較平坦；局部工程位于陡坎，地勢較陡。巖性為粉質(zhì)黏土、砂土及砂礫石，地質(zhì)構(gòu)造簡單，可修建護(hù)岸工程。

5.3 水文地質(zhì)條件評價(jià)

場地內(nèi)地下水主要為潛水及基巖裂隙水，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和鉆探揭露，場地內(nèi)地下水主要為孔隙潛水，賦存于第四系沖洪積層中。主要靠大氣降水補(bǔ)給，水量較大，勘察測得水位埋深為0.8-2.8m，地下潛水位主要受季節(jié)性洪水因素影響，因此其常年水位變化較大。基巖裂隙水滲透性不均，其水量與基巖裂隙發(fā)育程度及裂隙面充填特征有關(guān)，該護(hù)巖岸區(qū)不同地段、不同深度段基巖裂隙發(fā)育程度及裂隙充填物有一定差異，總體上說，水量一般不大。

場地內(nèi)主要含水層為第四系沖洪積層土層，巖性主要為細(xì)砂、中砂、粗砂、礫砂及基巖。該層土孔隙度較大，具有透水性較好的工程特性。本次勘察依據(jù)本地附近已有的抽水試驗(yàn)資料，結(jié)合第四系沖洪積層的土性特征，綜合得出該第四系沖洪積層的滲透系數(shù)估算值為0.0008-0.016cm/s。

6 場地的穩(wěn)定性與適宜性評價(jià)

6.1 場地的地震效應(yīng)

1)場地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，特征周期0.35S。

2)地震效應(yīng)評價(jià)。根據(jù)本護(hù)岸工程性質(zhì)、地基條件及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)，本工程場地為Ⅱ類場地，本工程擬建場地屬可進(jìn)行建設(shè)的一般性場地。

6.2 場地適宜性評價(jià)

該護(hù)巖岸工程及鄰近無大規(guī)模區(qū)域性活動(dòng)斷裂通過，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，總體穩(wěn)定性較好，自然環(huán)境條件優(yōu)越，可進(jìn)行護(hù)岸工程的修筑。

6.3 不良地質(zhì)現(xiàn)象及其評價(jià)

場地內(nèi)第四系洪積層中多有粉土或砂礫石充填，經(jīng)水流的長期作用，容易被沖蝕，產(chǎn)生局部的第四系沖洪積層土層坍塌或孔洞，尤其在水流轉(zhuǎn)彎處或直接受水流沖刷的地方，施工時(shí)應(yīng)對不穩(wěn)定孔洞進(jìn)行有效的處理。部份工程位于陡坎處，陡坎近似直立，容易形成崩塌，施工時(shí)應(yīng)作好防護(hù)措施。

6.4 地基條件評價(jià)

根據(jù)場地地質(zhì)條件，結(jié)合擬建護(hù)岸工程性質(zhì)，擬建護(hù)岸工程適宜采用淺基礎(chǔ)。由于基巖埋藏較深，基礎(chǔ)持力層可選擇礫砂為持力層。

7 結(jié)論與建議

通過對北票市涼水河子河(干河子段)治理工程地段的工程地質(zhì)條件分析與評價(jià)，該段的擬建護(hù)岸工程場地?zé)o不良地質(zhì)現(xiàn)象，場地穩(wěn)定性良好，地震基本烈度為6度，擬建護(hù)岸場地屬Ⅱ類，擬建場地內(nèi)巖土層構(gòu)成較為簡單，第四系沖洪積層分布不均勻，地基均勻性較好。建筑場地為可進(jìn)行建設(shè)一般場地，適宜護(hù)岸工程的修建。在施工過程中基抗開挖深度較大時(shí)，應(yīng)采取必要的坑壁支護(hù)措施，開挖深度內(nèi)積水時(shí)，還應(yīng)采取必要的降、排水措施。在降、排水過程中應(yīng)嚴(yán)格控制出砂(泥)量，以防止管涌等不良工程地質(zhì)問題給工程施工和使用帶來危害，同時(shí)還應(yīng)避免地基被擾動(dòng)。

[1]陳運(yùn)東.侏羅系紅層典型工程地質(zhì)問題分析[J].水利建設(shè)與管理，2015(02)：24-27.

[2]羅曉光.城市排洪河渠景觀蓄水的可行性研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2008(02)：29-31.

[3]仲楠.義縣橡膠壩蓄水分析[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2015(02)：62-63，66.

[4]南向東,葉建新,劉麗麗.錦凌水庫庫區(qū)工程地質(zhì)問題分析與評價(jià)[J].中國水能及電氣化，2014(04)：42-44.

1007-7596(2017)02-0099-03

2017-02-10

王建偉(1973-)，男，遼寧北票人，工程師，從事水資源論證及調(diào)查評價(jià)、地下水監(jiān)測、水文預(yù)報(bào)、水文水資源管理等工作。

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