摘 要:通過對寧城縣老哈河甸子灌區(qū)至大明橋段防洪工程的工程地質進行勘察和試驗分析,查明了場地工程地質條件和存在的主要工程地質問題,為工程設計和施工建設提供重要的工程資料。
關鍵詞:堤基工程;工程地質條件;老哈河;赤峰市
1 工程概況
老哈河甸子灌區(qū)渠首至鐵路橋防洪規(guī)劃工程地處赤峰市寧城縣境內(nèi),位于老哈河干流上。工程所在位置距赤峰市中心城區(qū)110km,距寧城縣縣政府所在地天義鎮(zhèn)15km。文章主要對老哈河甸子灌區(qū)至大明橋段樁號1+823-32+650,總長度為30.68km堤防工程的地質條件進行評價分析。
2 地質概況
工程區(qū)的地貌形態(tài)可分為構造、剝蝕地貌和河流侵蝕堆積地貌。工程區(qū)第四系以前的地層分布范圍較小,僅有前震旦系及侏羅系地層出露,河谷及山區(qū)大部分為第四系覆蓋。區(qū)域出露的地層主要為前震旦系、侏羅系、上更新統(tǒng)地層和全新統(tǒng)地層。
區(qū)域地震基本烈度為8度,地震動峰值加速度為0.2g。地下水由局部的承壓水漸變?yōu)闈撍?,含水層厚度由薄變淺,埋深由深變淺,河谷平原地帶地下水最為豐富[1]。工程所在地地下水為孔隙潛水,含水層巖性為圓礫,地下水一般埋深0.7-2.0m,含水豐富,含水層厚度5-20m,地下水水化學類型為HCO3-Ca,礦化度小于0.5g/L。河水與地下水對混凝土無腐蝕性。
3 堤基工程地質條件及評價
3.1 堤基工程地質條件
(1)地層巖性。規(guī)劃防洪堤堤基位于老哈河沖積層上,為河流堆積地貌,地層結構相對較為簡單,由第四系沖、洪積堆積物組成,堤基地質結構為粗粒土單一結構。
粉土:黃褐色,受人類活動影響局部變?yōu)榛液稚?,稍濕,稍密。分布于表層,厚?.3-1m,含植物根系,建議施工時把該層清除。
圓礫:灰褐色,礫石成份為花崗巖、玄武巖等,稍密-中密狀態(tài),飽和,一般粒徑2-20mm,最大粒徑可達50mm,由砂土充填,其頂板埋深0.3-1m,鉆孔未揭穿。鉆孔穩(wěn)定地下水埋深0.7-2m。
(2)主要巖土物理力學性質。根據(jù)野外標準貫入試驗及室內(nèi)試驗,巖層的物理力學指標建議值為:
圓礫:天然含水量9.3%,比重2.62,凝聚力0Kpa,內(nèi)摩擦角36°,干密度2.03g/cm3,滲透系數(shù)為5.7×10-2cm/s,其堤基土的承載力標準值400KPa。
(3)堤基地質結構分類。根據(jù)《堤防工程地質勘察規(guī)程》SL188-2005附錄C表C.0.2防洪堤堤基地層是為單一結構(Ⅰ)中的粗粒土亞類,工程地質條件較好,堤基工程地質條件分類劃分為C類。其主要工程地質問題是滲漏及滲透變形。
3.2 堤基工程地質條件評價
(1)堤基承載力評價。根據(jù)野外動探試驗,結合土的物理力學指標堤基承載力特征值確定地基承載力特征值:圓礫層重型動力觸探(N63.5)修正擊數(shù)平均為12擊,承載力特征值取400kPa。
(2)堤基滲漏分析。防洪堤堤基地層主要由連續(xù)的第四系全新統(tǒng)沖積層的圓礫組成。圓礫為中等透水-強透水層,堤基存在滲漏問題,由于洪水期過水時間較短,可不考慮防滲。
(3)滲透穩(wěn)定性評價。根據(jù)建議值及土工試驗,土的細粒含量Pc<5%,比重Gs=2.62,土的孔隙度n=33%,計算值為37.3%大于33%,滲透變形類型為管涌。根據(jù)室內(nèi)試驗數(shù)據(jù),經(jīng)計算圓礫的臨界水力比降0.3-0.6,安全系數(shù)取2.0,則允許水力比降為0.15-0.30,建議取值為0.15。
(4)堤基沖刷穩(wěn)定分析。經(jīng)查《中小型水利水電工程地質》表12-9,當水流平均深度為0.40m時,圓礫層允許平均流速為0.80m/s;當水流平均深度為1.0m時,圓礫層允許平均流速為0.85m/s;當水流平均深度為2.0m時,圓礫層允許平均流速為1.00m/s。
(5)堤基凍脹性評價。工作區(qū)歷年最大凍土深度1.82m。勘察期間,初見地下水埋深0.7m-2.0m。根據(jù)《凍土工程地質勘察規(guī)范》(GB50324-2001)表3.2.1,堤基巖性粉土和圓礫,粉土層厚0.5m左右,但由于地下水位埋深在粉土層以下,圓礫為不凍脹性土,可不考慮發(fā)生凍脹性破壞。
(6)基坑開挖邊坡。依據(jù)《工程地質手冊》(第四版)表8-4-7,圓礫層開挖深度在10m以內(nèi),其臨時開挖邊坡允許坡度值為1:1.25,永久開挖邊坡允許坡度值為1:1.50,地層中地下水位埋深較淺,開挖時應適當放緩開挖坡比。
(7)堤基施工排水。堤基地下水位埋深0.7-2m,含水層巖性為圓礫,屬強透水地層,因地下水埋深較淺,施工時做好排水措施。
4 天然建筑材料
(1)土料場。本次勘探的筑堤料場,位于堤址附近,面積較大,剝離層厚度0.5-1.0米,有用層厚而穩(wěn)定,厚度平均為5米,土層結構較簡單,上層為粉土,下層為圓礫,為Ⅰ類料場。
圓礫:天然含水量為10.1%,比重2.62,內(nèi)摩擦角36°,凝聚力C=0,滲透系數(shù)5.8×10-2cm/s。擊實試驗后,最優(yōu)含水量為5.1%,最大干密度為2.12g/cm3,滲透系數(shù)3×10-3cm/s。
勘察本著因地制宜,開采運輸方便,不占或少占耕地、林地的原則,對業(yè)主指定的料場進行取樣試驗,根據(jù)《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》(SL251-2000)此料場用于筑堤屬中等-強透水,設計時應進行防滲處理。
(2)碎石料場。工程所用碎石,位于大雙廟碎石廠,運距30公里,瀝青路,巖性為玄武巖,針片狀顆粒含量等物理力學指標滿足《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》要求,儲量滿足工程所用。
(3)砂子料場。砂料廠位于大雙廟,距工程所在地30公里,瀝青路。為中砂,細度模數(shù)2.63,砂子級配合理,為Ⅱ區(qū)砂,表觀密度2.63g/cm3,堆積密度1.57g/cm2,料場儲量豐富,足以滿足砼工程細骨料的需要。
(4)塊石料場。工程所用塊石位于大雙廟石場,運距30km,瀝青路。巖性為花崗巖,凍融損失率為0.6%,干密度3.11t/m3,飽和抗壓強度2070kg/cm2,石質堅硬,儲量豐富,強度高,完全滿足本工程的需要。
5 結束語
通過野外鉆探、野外試驗、室內(nèi)試驗等工作,綜合分析研究表明:勘察區(qū)內(nèi)第四系以前的地層分布范圍較小,僅有前震旦系及侏羅系地層出露,河谷及山區(qū)大部分為第四系覆蓋。工程范圍內(nèi)的地震基本烈度為8度,地震動峰值加速度(g)為0.20,根據(jù)《水工建筑物抗震建筑規(guī)范》,需考慮抗震設計。堤基地質結構為為單一結構(Ⅰ)中的粗粒土亞類。圓礫為不凍脹性土,可不考慮發(fā)生凍脹性破壞。工程所在區(qū)未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、沙丘等物理地質現(xiàn)象,不會對新建堤防產(chǎn)生影響,地基承載力滿足設計要求。堤基土層不液化,因地下水埋深較淺,施工時做好排水措施。河水與地下水對混凝土無腐蝕性。工程所需筑堤土料、混凝土骨料的質量和儲量均滿足設計要求。
參考文獻
[1]郭建禮,王斌,張磊.滏陽河衡水段綜合整治工程地質條件及評價[J].水科學與工程技術,2010(2):78-80.
作者簡介:王志偉,男,漢族,助理工程師,本科,主要從事水利工程勘察設計方面工作。