謝丙春，王玉濤

(遼寧省水利水電勘測設計研究院，沈陽 110006)

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北票市供水工程地質條件分析

謝丙春，王玉濤

(遼寧省水利水電勘測設計研究院，沈陽 110006)

本管道管材為球磨鑄鐵管。通過鉆探和地質測繪等地質勘察手段，查明管道沿線的地形地貌、地層巖性、巖體風化程度、存在的不良地質條件，查明沿線的地下水位、埋深及地下水對鋼結構腐蝕性，確定各地質單元巖體的物理力學性質參數(shù)，評價各地質單元管道地基穩(wěn)定性、基坑降水、基坑支護等問題。

磨鑄鐵管；鉆探；地質測繪；基坑降水；基坑支護

1 工程概況

北票市供水線路由朝陽市(縣)供水線路分水口至北票市臺吉凈水廠，全長約24443m，雙根管徑為0.8m球磨鑄鐵管。

2 管線工程地質條件

2.1 地形地貌

區(qū)內地形起伏較大，地勢呈東北高西南低，地面高程145.0-267.0m，按地表形態(tài)分為兩個地貌單元，即低山丘陵區(qū)、溝谷區(qū)。

2.2 地層巖性

本線路穿越的地層巖性主要有元古代震旦系霧迷山組(Z2w)灰?guī)r、中生界侏羅系中統(tǒng)藍旗組(J2l)砂巖、白堊系阜新組(K1f)砂巖夾頁巖、新生界中更新統(tǒng)(Q2dpl)粉質黏土、上更新統(tǒng)(Q3dpl)粉質黏土和全新統(tǒng)(Q4pal)砂卵石等。

2.3 水文地質條件

2.3.1 地下水類型

本線路地下水類型為第四系孔隙潛水，在勘察期間分布于樁號2+510-4+618、20+056-20+478段的河漫灘和階地中，總長2530m。含水層巖性主要為粉砂、粗砂、礫砂和圓礫；該層地下水主要接受地表水和大氣降水補給，以側向徑流為排泄方式，易受氣象因素及季節(jié)變化影響。

2.3.2 地下水埋深

本管線段地下水變幅按1.5m考慮。管道一般開挖深度2.8m，穿越河流開挖深度6.8-9.2m?？辈炱陂g地下水位與管線共分3種位置關系，具體如下：

1)勘察期間未見地下水或管基在地下水變幅之上：分布于樁號0+000-2+510、3+840-4+418、4+618-24+433，總長22903m。

2)勘察期間地下水位于管基附近：分布于樁號3+700-3+840、4+418-4+618，累計總長340m，勘察期間地下水埋深2.8-3.9m，位于管基附近。

3)勘察期間地下水位于管基以上：分布于樁號2+510-3+700，長1190m?？辈炱陂g地下水埋深0.0-1.8m，位于管基以上。

2.3.3 地下水水質分析

勘察期間針對位于管基以上或管基附近的地下水采取水樣進行水質分析試驗，本線路共取樣25組。

2.3.4 巖土層滲透性

各巖土層滲透系數(shù)建議值見表1。

表1 各巖土層滲透系數(shù)建議

2.4 管道地基巖土體特征

根據(jù)地貌類型、地下水埋深情況、巖土體的狀態(tài)進行了地質單元劃分，共分為52個地質單元、1個穿越單元。各地質單元的巖土體在原位測試、邊坡坡比、承載力方面均做單獨統(tǒng)計。

2.5 主要工程地質問題

2.5.1 地基穩(wěn)定性評價

根據(jù)本工程段管道的埋設特點，主要管基巖性為粉質黏土、粉砂、粗砂、礫砂、圓礫、碎石夾黏土和全-弱風化巖。粉質黏土，可塑，地基承載力特征值為150kPa；粉砂，稍密，地基承載力140kPa；粗砂，稍密，地基承載力120-200 kPa；礫砂，中密，地基承載力300 kPa；圓礫，稍密，地基承載力400-500kPa；碎石夾黏土，稍密，地基承載力400kPa；全風化巖，地基承載力300kPa；強風化巖，地基承載力500-600kPa；弱風化安山巖，地基承載力1000kPa[1]。以上巖性承載力均能滿足設計承載力要求，地基穩(wěn)定。

2.5.2 基坑降水問題

根據(jù)本管線勘察期間地下水類型、分布特征及埋深情況，采取的降排水措施建議如下：

1)無需采取降排水措施：勘察期間未見地下水或管基在地下水變幅之上，總長22903m。

2)建議根據(jù)季節(jié)情況采取降排水措施：勘察期間為枯水期，地下水位相對較低，而管線位于地下水位的變幅范圍內，豐水期地下水位會上升至管基以上，該種情況段長370m。建議采用明排降水。其中樁號0+000-0+611段管基巖性為粉砂、圓礫，屬于中等-強透水，建議井點降水；樁號7+926-8+126段管基主要為粗砂，強透水，建議采用垂直防滲降排水。

2.5.3 基坑巖土體邊坡穩(wěn)定性

開挖邊坡應按臨時邊坡考慮，本工程區(qū)涉及到開挖巖土體主要包括：粉質黏土、中砂、圓礫、碎石夾黏土、黏土、白云質灰?guī)r。各地質單元在開挖深度內，由一種或多種巖土組成，根據(jù)地層分布組合特征，臨時開挖邊坡按不利情況考慮；考慮地下水埋藏情況和動靜荷載情況的影響，在有效降水條件下各地質單元開挖坡比建議值[2]。

2.5.4 腐蝕性分析評價

1)對管道的腐蝕性：

本線路管材為球墨鑄鐵管。地下水對鋼結構均有弱腐蝕性。為評價輸水管線內土壤對鋼結構的腐蝕性，沿擬建管線埋放處呈線狀結構布設測試點。測試項目為電阻率測試，pH值測試，氧化還原電位測試，極化電流密度測試和質量損失測試五項指標進行。土壤對鋼結構腐蝕性可分為微、弱、中等、強等四類。

2)對混凝土構筑物的腐蝕性：

本線路混凝土構筑物包括鎮(zhèn)墩、排氣井、排水井以及檢修閥井等。本線路按Ⅱ類環(huán)境考慮，其地下水對混凝土結構有微腐蝕性；在干濕交替條件下對鋼筋混凝土中鋼筋有微腐蝕性。本線路土壤對混凝土結構有微腐蝕性，在干濕交替條件下對鋼筋混凝土中鋼筋有微腐蝕性[3]。

2.5.5 地基土液化評價

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2010)中4.3.4節(jié)判斷公式，并考慮地下水變幅，飽和粗砂不存在地震液化問題。

2.5.6 地基土濕陷性評價

此次勘察在粉質黏土層中取3處原狀樣做室內濕陷試驗，分別采用了單線法和雙線法兩種濕陷試驗。

根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025—2004，故本管線管基土不具有濕陷性。室內濕陷試驗結果見表2。

表2 室內濕陷試驗結果統(tǒng)計表

2.5.7 土膨脹性

2.5.7.1 地層分布特征

本工程線路全長24443m，局部位于Ⅱ級階地及山前坡地，中更新統(tǒng)⑤層粉質黏土基本分布此地形地貌中，在沖溝有直接出露，沖溝兩壁易發(fā)生坍塌。根據(jù)地方經(jīng)驗，初步判斷⑤層粉質黏土具有膨脹性。

管基為該層土的共有13段，其中管線埋設深度2.4-5.0m，長589m；其他段管線埋設深度為5.0-9.2m，長1332m。

2.5.7.2 室內試驗

在上述13段管基部位共取10組原狀樣專門進行膨脹性試驗。試驗成果詳見表3。

表3 室內膨脹試驗結果統(tǒng)計表

根據(jù)試驗成果，參照《膨脹土地區(qū)建筑技術規(guī)范》GB 50112-2013，13段的自由膨脹率均介于39.7%-54.8%，具有膨脹性，膨脹潛勢為弱，總長為1921m。其膨脹力為10.339.7-19.0kPa，飽和條件下壓縮系數(shù)(a1-2)0.18-0.40Mpa-1。

2.5.7.3 膨脹性評價

1)根據(jù)現(xiàn)場勘察及室內試驗表明，本段線路中更新統(tǒng)黏性土大多具弱膨脹性，總長1921m。

2)根據(jù)現(xiàn)階段初步確定的管道埋設特征，上述膨脹性土穿越段管道埋深為多為5.0m以上，管基上覆蓋土較厚，其自重壓力相對較大，而土層膨脹力較小，因此，土的膨脹對管道運行期的穩(wěn)定影響不大；另外，管道埋設深度較大，均位于大氣影響急劇層深度以下，局部位于大氣影響深度以下，從埋設條件看，上述各段管基運行期含水量變化不大，其漲縮變形對管道穩(wěn)定的影響較小。綜上所述，建議設計根據(jù)膨脹土層的分布及特性、管道的埋設情況及大氣影響深度，并結合管道的允許變形等，確定是否采取處理措施。

3)鑒于膨脹土的漲縮變形特點，管道施工應盡量安排非汛期施工，且采取必要的防護措施，避免降雨入滲或地表水侵入而造成的地基土變形，影響管道施工及運行安全。

3 結 論

1)本管線段地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期為0.35s。本管線段飽和砂土不存在地震液化問題。

2)管道地基土承載力均較高，滿足天然地基穩(wěn)定要求，地基穩(wěn)定。地基土為⑧層粉質黏土，具有為膨脹性，長1921m，膨脹潛勢為弱。

3)部分管道處于地下水位下，建議采用垂直防滲長1190m、井點降水長340m。

4)本供水線路開挖一般深度為2.8-3.0m。為了保證施工安全，建議按不同管線開挖巖性及地下水分布情況，采取不同的臨時開挖邊坡。

5)本線路地下水對鋼筋混凝土中鋼筋有弱腐蝕性長127m；土壤鋼結構具有強腐蝕段長11353m、中等腐蝕段長10405m、弱腐蝕段長5596m、微腐蝕段長587m。對具有弱-強腐蝕性的地段采取防腐處理。

6)本場區(qū)場地標準凍深1.4m。

[1]李衛(wèi)紅.海綿城市給排水建設注意問題分析[J].科技展望，2016(07)：36-38.

[2]劉紀龍.淺談城市給排水工程規(guī)劃的難點和可持續(xù)發(fā)展動向[J].四川水泥，2016(02)：112-115.

[3]張永平,崔利軍.城郊區(qū)域供水系統(tǒng)建設規(guī)劃研究[J].輕工科技，2016(02)：69-72.

1007-7596(2016)10-0069-03

2016-09-22

謝丙春(1965-)，男，遼寧盤錦人，高級工程師，從事水利水電工程地質勘察、地質實驗及地基處理等技術工作；王玉濤(1981-)，男，吉林華甸人，高級工程師。

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