徐 艷

（新疆額敏縣水管總站 新疆 額敏 834600）

1 概況

額敏河發(fā)源于塔爾巴哈臺山和吾爾喀夏依山交匯處，向西南流經(jīng)裕民縣，塔城市，注入哈薩克斯坦的阿拉湖，綿延300多公里，年徑流量16億m3，也是塔城盆地最大的水系。

額敏縣行政隸屬于新疆塔城地區(qū)，東經(jīng)83°24′～85°10′，北緯46°09′～47°03′，東以白楊河為界與和布克賽爾蒙古自治縣相鄰，南以烏雪特河為界與托里縣相連，西以錫伯特河為界與塔城市相接，北與哈薩克斯坦共和國接壤。全縣總面積9531.9km2，下轄有11個鄉(xiāng)，1個鎮(zhèn)，5個農(nóng)牧場。額敏縣位于額敏河流域中上游北岸，所處城區(qū)段年徑流量約為2.2億m3。大的地貌類型屬山間沉積盆地，四周高，中間低。

每年的春末夏初，額敏洪水頻發(fā)，而尤以暴雨融雪混合型洪水為主，由于洪水洪量大，而形成災(zāi)害性洪水，直接對城鎮(zhèn)人民的生命財產(chǎn)形成嚴(yán)重威脅，給社會經(jīng)濟(jì)造成巨大損失。為此，當(dāng)?shù)卣统擎?zhèn)居民采取了相應(yīng)的工程措施，曾先后在額敏河也木勒牧場段、城區(qū)段修建了防洪堤以及有一定標(biāo)準(zhǔn)的公路橋，但是干砌石、漿砌石或土堤材料的防護(hù)堤在水流淘刷和凍脹破壞下毀損嚴(yán)重，目前洪水威脅仍然存在，局部甚至成為險段，防洪工程體系很不完善。

2 地質(zhì)概況

針對額敏河也木勒牧場段、城區(qū)段左右兩岸防洪堤現(xiàn)狀，主要加固內(nèi)容包括：修建額敏河干流也木勒牧場段0+000～5+200左右岸防洪堤、額敏河干流城區(qū)段5+200～6+300左右岸，共計12.6km防洪堤建設(shè)工程，并進(jìn)行必要的河道平整。

2.1 左岸工程地質(zhì)條件

在勘探深度5m內(nèi)，地層巖性分為4層：

第①-1層——雜填土：厚度0.8m～1.5m，該層分布不均，只在0+300～1+100段見到；土黃色、灰褐色，稍濕～濕。上部為建筑和生活垃圾，下部以礫石為主，含碎磚塊和有機物等。不能利用，建議清除。

第①-2層——低液限粉土：厚度0.3m～0.5m，該層分布不均，只在1-100～0-800段見到；土黃色，稍濕～濕，稍密～中密，干強度低，手捻有砂粒，無韌性，捻面有光澤。天然含水率13.5%～18.1%，天然密度 1.75～1.80g/cm3，液限 23.6%～25.4%，塑限14.8%～16.3%，塑性指數(shù)8.8～9.1，粘粒含量 8.0%～19.0%，滲透系數(shù) 2.3×10-4cm/s～4.5×10-4cm/s。該層承載力值110kPa，壓縮模量6.0MPa。無腐蝕性，屬凍脹性土。

第②層——礫石：埋深0.0～1.0m，厚度0.6m～2.0m。青灰色，松散～稍密，濕，天然密度2.01g/cm3～2.14g/cm3，天然含水率1.6%～4.5%。粒徑一般為5mm～20mm，最大為80mm～85mm，母巖成份為凝灰?guī)r、花崗巖、砂礫巖等，呈棱角、次棱角狀。粘聚力0kPa，內(nèi)摩擦角32°，滲透系數(shù)1.5×10-2cm/s～3.1×10-2cm/s，強透水性。承載力值160kPa，變形模量12MPa。

第③層——粉土質(zhì)礫：埋深1.0m～2.0m，最大揭露厚度4.0m，未揭穿。青灰色，稍密，濕，天然密度 1.95g/cm3～2.10g/cm3，天然含水率6.2%～8.8%。粘聚力5kPa，內(nèi)摩擦角28°，滲透系數(shù)4×10-3cm/s～6×10-3cm/s，中等透水性。承載力值170kPa，變形模量14MPa。

河水深0.3m～0.7m，水面低于河床0.5m～1.0m；地下水位埋深0.1m～1.5m，屬孔隙型潛水，主要受河水與降水影響。河水補給地下水。

2.2 右岸工程地質(zhì)條件

在勘探深度5m內(nèi)，地層巖性分為4層：

第①-1層——雜填土：厚度0.7m～1.3m，該層分布不均，只在0+300～0+700段見到；土黃色、灰褐色，稍濕～濕。主要為建筑和生活垃圾，局部以礫石為主，含碎磚塊和有機物等。不能利用，建議清除。

第①-2層——低液限粉土：厚度0.3m～0.5m，該層分布不均，只在1-800～0-400段見到；土黃色，稍濕～濕，稍密～中密，干強度低，手捻有砂粒，無韌性，捻面有光澤。天然含水率12.8%～18.3%，天然密度1.75g/cm3～1.80g/cm3，液限 23.6%～25.4%，塑限 14.8%～16.3%，塑性指數(shù)8.8～9.1，粘粒含量8.0%～19.0%，滲透系數(shù) 2.3×10-4cm/s～4.5×10-4cm/s。該層承載力值110kPa，壓縮模量6.0MPa。無腐蝕性，屬凍脹性土。

第②層——礫石：埋深0.0～1.3m，厚度0.8m～1.5m。青灰色，松散～稍密，濕，天然密度2.01g/cm3～2.14g/cm3，天然含水率 1.6%～4.5%。粒徑一般為5mm～20mm，最大為110mm，母巖成份為凝灰?guī)r、花崗巖、砂礫巖等，呈棱角、次棱角狀。粘聚力0kPa，內(nèi)摩擦角 32°，滲透系數(shù) 1.5×10-2cm/s～3.1×10-2cm/s，強透水性。承載力值160kPa，變形模量12MPa。

第③層——粉土質(zhì)礫：埋深約1.2m～2.2m，最大揭露厚度3.8m，未揭穿。青灰色，稍密，濕，天然密度 1.95g/cm3～2.10g/cm3，天然含水率6.2%～8.8%。粘聚力5kPa，內(nèi)摩擦角 28°，滲透系數(shù) 4×10-3cm/s～6×10-3cm/s，中等透水性。承載力值170kPa，變形模量14MPa。

河水深0.3m～0.7m，水面低于河床0.5m～1.0m；該段地下水位埋深0.5m～1.6m，屬孔隙型潛水，主要受河水與降水影響。河水補給地下水。

3 工程地質(zhì)缺陷分析

3.1 土的腐蝕性

堤基土對混凝土結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)均無腐蝕性。

3.2 環(huán)境水的腐蝕性

環(huán)境水對混凝土結(jié)構(gòu)無腐蝕性。

3.3 土的凍脹性

砂卵礫石層堤基為不凍脹土，含腐植粉土質(zhì)砂層弱凍脹～凍脹土。工程區(qū)季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深1.46m。

建議對堤側(cè)墻后含腐植粉土質(zhì)砂進(jìn)行換填砂礫石的防凍脹處理。建議基礎(chǔ)埋置深度不小于1.0m左右。

3.4 滲漏

堤線地層巖性主要為雜填土、低液限粉土、礫石和粉土質(zhì)礫，低液限粉土的滲透系數(shù)2.3×10-4cm/s～4.5×10-4cm/s，弱透水性；礫石滲透系數(shù)1.5×10-2cm/s～3.1×10-2cm/s，強透水性；滲透系數(shù)4×10-3cm/s～6×10-3cm/s，中等透水性。

3.5 地震液化

堤基無飽和粉土，不存在地震液化問題。

3.6 邊坡穩(wěn)定性

堤線地層巖性主要為雜填土、低液限粉土、礫石和粉土質(zhì)礫。礫石，粘聚力0kPa，內(nèi)摩擦角32°；粉土質(zhì)礫，粘聚力5kPa，內(nèi)摩擦角28°。建議未經(jīng)襯砌的土堤邊坡1∶1.00～1∶1.25，亦可根據(jù)當(dāng)?shù)匾延谐晒?jīng)驗適當(dāng)采用小值。粉土質(zhì)礫是良好的基礎(chǔ)持力層，雜填土應(yīng)予以清除。

4 防洪堤的抗凍脹設(shè)計

根據(jù)工程地質(zhì)資料分析，該工程抗凍脹主要存在原有堤防及河床上部表層有厚度為0.7m～1.5m厚的雜填土，是地質(zhì)評價的主要缺陷。依據(jù)《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》（SL211—2006），進(jìn)行如下設(shè)計：

4.1 設(shè)計凍深

式中，Zd——設(shè)計凍深，m；

φd——日照及遮蔭程度影響系數(shù)；

φω——地下水修正系數(shù)，可按規(guī)范中式（B.1.1-3）確定；

Zm——實測歷年最大凍深，m；＝1.46m；

φi——典型斷面（N-S，B/H=1.0，m＝1.5）i的日照及遮蔭程度修正系數(shù)，取1.05。詳見《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》SL211—2006；

a——系數(shù)，可根據(jù)建筑物所在的氣候區(qū)（由《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》圖B.1.1－3查得）、建筑物計算斷面的軸線走向、斷面形狀及計算點位置由《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》表B.1.1－1查得；

β——系數(shù)，可按《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》表B.1.1－2取得。

4.2 土的凍脹量

式中，Zd——設(shè)計凍深，m；

計算點的凍脹量為4.33cm，土的凍脹級別為Ⅲ級。

4.3 凍脹土的處理措施

額敏河干流河道多年平均積雪厚度大于0.3m，最大凍土深度為1.46m，因堤防凍脹級別為Ⅲ級，換填土料的厚度為0.8倍的當(dāng)?shù)刈畲髢錾?，坡面所需回填非凍脹性土的厚度為?/p>

因此堤防迎水側(cè)設(shè)置0.15m厚的砼面板，因而需置換0.68m厚的非凍脹土。

由于額敏縣地處寒冷區(qū)，防洪堤冬季與水接觸較少，水位基本保持在河底處，根據(jù)區(qū)內(nèi)已建河道堤防工程經(jīng)驗，置換厚度多為0.30m，且現(xiàn)狀運行良好，故本次額敏縣額敏河干流防洪工程防洪堤設(shè)計置換厚度為0.30m的非凍脹土，以滿足防洪堤凍脹要求。

5 結(jié)語

額敏河也木勒牧場段、城區(qū)段左右兩岸防洪堤存在的主要工程地質(zhì)問題為沖刷侵蝕與凍脹問題，經(jīng)分析及實踐經(jīng)驗參考，建議基礎(chǔ)埋置深度不小于1.0m左右；另外，砂卵礫石層堤基為不凍脹土，含腐植粉土質(zhì)砂層弱凍脹～凍脹土，建議對堤側(cè)墻后含腐植粉土質(zhì)砂進(jìn)行換填砂礫石的防凍脹處理，置換厚度取0.3m。陜西水利