文/黃金國(guó)，四川省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院

我國(guó)地域遼闊，河流眾多，在平原、平壩區(qū)河流兩岸河漫灘、階地發(fā)育。河漫灘和一級(jí)階地上，地層變化無(wú)序，洪水季節(jié)受到河水的侵蝕，如果要在河漫灘和一級(jí)階地上修建公路等工程建筑物，必須具備一定的條件。本文以寶珠寺水電站對(duì)外公路寶輪鎮(zhèn)路堤段為例，對(duì)在河漫灘及一級(jí)階地上，修建公路工程有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討。

寶珠寺水電站位于川、陜、甘三省邊界附近的白龍江上，是以發(fā)電為主，兼有灌溉、防洪等綜合作用的大型工程。青水河屬寶珠寺電站下游白龍江上的一支流，在寶輪鎮(zhèn)附近青水河左右岸，以前由于當(dāng)?shù)夭贿m當(dāng)?shù)男藿撕拥?人為的大量壓縮河床，致使1981年洪水沖垮了河堤，將現(xiàn)設(shè)防洪堤處一帶沖刷成低凹河槽，形成寬約20 0米的分洪道，河水在洪峰時(shí)節(jié)沿分洪道流入Ⅰ級(jí)階地后緣，進(jìn)入晏家河，進(jìn)而威脅寶輪鎮(zhèn)的安全。所以寶珠寺電站對(duì)外公路寶輪鎮(zhèn)水電五局轉(zhuǎn)運(yùn)站至飛鴻鵝峽段，在經(jīng)過(guò)寶輪鎮(zhèn)時(shí)，當(dāng)?shù)卣畯?qiáng)烈要求從寶輪鎮(zhèn)外側(cè)清水河左岸河漫灘和一級(jí)階地上通過(guò)，兼做防洪堤使用。

1 寶輪鎮(zhèn)段公路路堤工程地質(zhì)條件

由于河漫灘和一級(jí)階地上常受到洪水的侵蝕，地層變化無(wú)序，要在上面進(jìn)行公路等工程建筑，必須進(jìn)行勘察，取得詳細(xì)的地勘資料，以確保路堤的安全，為此，我們?cè)跀M建路堤區(qū)進(jìn)行了全面勘察，在路堤段布設(shè)了15個(gè)鉆孔，進(jìn)行了8個(gè)探坑編錄，現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行了篩分實(shí)驗(yàn)，動(dòng)探試驗(yàn)等測(cè)試工作?，F(xiàn)分述如下：

1.1 河谷地形地貌

清水河在此處為蛇曲形河道，在路堤的對(duì)岸（右岸），由于河流受鳳凰山的制約和水流側(cè)向侵蝕作用，河漫灘，階地均不發(fā)育，岸坡陡峻，在鳳凰山的上下游有開(kāi)闊的河漫灘。而路堤側(cè)（左岸），河流沉積作用顯著，河漫灘，階地發(fā)育。其中河漫灘開(kāi)闊平緩，寬一般350~500m，最寬處達(dá)600余米，其高程從西向東為470~465 m，河漫灘后緣緊接I級(jí)階地，階地在ZK9孔附近邊緣較完整，往東側(cè)不明顯，向高河漫灘過(guò)度。階地階面平坦，寬數(shù)百米，階面高層為471~474m，較清水河常年年水位高程高3~5m，階地后緣為晏家河，往東與四合子匯合連成一體，經(jīng)郭家渡與清水河分洪道連成一體。在路堤段階地后緣被晏家河切割沖刷成常年積水的河槽。

1.2 地層

為查清路基地層特征，在路堤段布設(shè)了十五個(gè)鉆孔，并進(jìn)行8個(gè)探坑編錄，鉆進(jìn)情況見(jiàn)表1

1.2.1 工程建筑區(qū)西側(cè)

該區(qū)晏家河及分洪道布設(shè)7個(gè)鉆孔，鉆孔資料表明，此區(qū)地層為：

（1）砂土：除分洪道內(nèi)ZK3，ZK4號(hào)孔外，地表有0.4~0.6米厚的砂土。

（2）砂卵礫石層：砂土下部為砂卵石層，卵石主要成分為沉積巖、火成巖。卵石粒徑一般4~6m。

（3）泥巖：砂卵礫石層下部為淺紫色、紅色泥巖，埋深為3.9~5.9m。

1.2.2 Ⅰ級(jí)階地

在Ⅰ級(jí)階地上布設(shè)3鉆孔，分別為ZK7、ZK9、ZK10，鉆孔資料表明，Ⅰ級(jí)階地上地層為：（1）砂土 ： 厚0.8~2.2m粘性好，可塑。（2）砂卵礫石層 ： 此區(qū)砂卵礫石層較厚，未見(jiàn)底，卵礫石分以沉積巖，火成巖為主，卵石粒徑一般4~6cm;處于中密狀態(tài)。

從ZK7空中可知，砂卵礫石層中含有砂層透鏡體，其埋深為3.8m，厚1.5m，砂以中細(xì)砂為主，成分為石英，長(zhǎng)石。

1.2.3 高河漫灘

?

在高河漫灘上布設(shè)了3個(gè)鉆孔，分別為ZK8，ZK12，ZK13、鉆孔資料表明，此區(qū)地層為：

（1）砂土：厚約0.5m，粘性弱，不可塑。（2）砂卵礫石層：未見(jiàn)底，卵礫石成分以沉積巖，火成巖為主，卵石粒徑一般4~6cm。

1.2.4 建筑區(qū)東側(cè)

為四合子段，在此布設(shè)2個(gè)鉆孔，分別為ZK14，ZK15，鉆孔資料表明此區(qū)地層為：

（1）亞粘土：地表為亞粘土，厚約1米，以粘土為主含部分砂質(zhì)，粘性強(qiáng)，可塑。

（2）砂卵礫石層：未見(jiàn)底，卵礫石以沉積巖，火成巖為主，卵石粒徑一般4~6m，約占30%，礫石粒徑一般1~2m，約占50%，松散—中密。

1.3 水文地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)地下水含水層主要為砂卵礫石層，沿河谷呈條帶狀分布，組成河漫灘和一級(jí)階地，在寶輪鎮(zhèn)砂卵礫石厚約幾十米，屬潛水含水層，水量豐富，單井涌水量可達(dá)968.45噸/日。

據(jù)鉆孔資料，地下水埋深0.8~5.4m水位高程分別為469.3~466.7 m，表明地下水流向與地表河流流向一致，其水力坡度為0.0026，從ZK8、ZK9、ZK10可知，在橫向上，地下水流向?yàn)閺谋敝聊?，水利坡度?.008。

另外據(jù)水文調(diào)查資料，晏家河和清水河水位高程分別為469.5~470m。468.9~469.6m（1984年11月），高于相應(yīng)處的地下水位，河水補(bǔ)給地下水，洪水季節(jié)，地下水隨洪水位的上漲而升高，隨洪水位的降低而緩慢下降。

1.4 河谷水流動(dòng)態(tài)特征

在此處由于河床開(kāi)闊，在河口又受到白龍江河水阻截，清水河流量?jī)H相當(dāng)于白龍江同等流量的15%和4.8%，受到白龍江河水頂托的影響，造成河床淤積，致使河床比降進(jìn)一步減小，水流流速慢，搬運(yùn)力低，表現(xiàn)為以沉積為主，在這種水動(dòng)力條件下，河流侵蝕作用小，河床隨時(shí)間的推移，其比降將減小，河床升高。

2 公路路堤設(shè)計(jì)中的有關(guān)問(wèn)題

在河漫灘和Ⅰ級(jí)階地上進(jìn)行公路路堤工程建筑應(yīng)具備的必要前提條件，本文認(rèn)為應(yīng)滿(mǎn)足以下幾條。

2.1 河床的過(guò)水?dāng)嗝婧托购槟芰?/h3>

此處河漫灘寬緩。過(guò)水?dāng)嗝娲螅返探ǔ珊?，尚有幾百米寬的河漫灘作為過(guò)水?dāng)嗝?。為?zhǔn)確測(cè)算該區(qū)河流的泄洪能力，在路堤段從西向東依次做了3個(gè)河床斷面，并對(duì)各斷面處的流量、流速、過(guò)水?dāng)嗝婷娣e按50年一遇洪水位進(jìn)行推算：

Ⅰ斷面：50年一遇設(shè)計(jì)流量為8307m3/s；

過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為3364m2

平均流速為2.47m/s

Ⅱ斷面：50年一遇設(shè)計(jì)流量為8331m3/s

過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為2606m2

平均流速為3.2m/s

Ⅲ斷面：50年一遇設(shè)計(jì)流量為8368m3/s；

過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為1732m2

平均流速為4.83m/s

計(jì)算結(jié)果表明，路堤建成后，河床斷面足以排泄洪水，泄洪能力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

2.2 有良好的路基持力層

以上可知，河漫灘和Ⅰ級(jí)階地上，地層以砂卵礫石為主，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行了顆分試驗(yàn)，取樣深度為0.5~2.0m。試驗(yàn)結(jié)果表明，卵石粒徑一般2~6cm,約占47.26%；礫石粒徑一般0.5~1cm，約占35.35%；含少量漂石，約占8%；砂泥約占9.39%。按d60與d10的比率計(jì)算不均勻系數(shù)Cu=2.7。另外我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了N120動(dòng)探試驗(yàn)。

從表2可知，砂卵礫石層，地基承載力在3×105Pa以上，彈模在1.8×107Pa以上。砂卵礫石層處于中密狀態(tài)。據(jù)研究資料，由于砂卵礫石層中砂、卵石、礫石之間嵌合力強(qiáng)，又具有較高的承載力，與實(shí)際相符，所以砂卵礫石層是良好的基礎(chǔ)持力層。

2.3 地下水作用對(duì)基礎(chǔ)的影響

據(jù)水質(zhì)分析試驗(yàn)資料，水中H+與侵蝕性CO2含量少，礦化度為304.24毫升/升，地下水為自然界廣泛存在的HCO3~Ca型水，對(duì)混凝土無(wú)侵蝕作用。

?

據(jù)前述資料，此區(qū)地下水動(dòng)力條件弱，縱向上從西向東，水力坡度僅為0.0026，橫向上從北至南，水力坡度僅為0.008.地下水主要補(bǔ)給源為地表水，雨季雖然地下水位隨洪水位的升降而變化，但變化幅度小，動(dòng)水壓力弱，不會(huì)導(dǎo)致流砂等不良作用，地下水基本上無(wú)潛蝕作用，對(duì)基礎(chǔ)影響微弱。

2.4 路堤的設(shè)計(jì)高度和基礎(chǔ)設(shè)置

2.4.1 從距河灘路堤25公里遠(yuǎn)的上寺水文站搜集到寶輪鎮(zhèn)即川峽公路329公里處的最大洪水位資料，在上述3個(gè)斷面處，用經(jīng)驗(yàn)和理論頻率曲線適線法推算50年一遇洪水設(shè)計(jì)流量和100年一遇洪水校核流量，根據(jù)一般城鎮(zhèn)防洪要求，推算出3個(gè)斷面上的50年一遇和100年一遇洪水流量，按斷面、河床比降、糙率、試求水深、考慮波浪高度和波浪侵襲高度等確定了各斷面處路堤設(shè)標(biāo)高。

?

2.4.2 基礎(chǔ)設(shè)置在砂卵礫石層上，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)其防護(hù)進(jìn)行了沖刷計(jì)算，按沖刷深度確定基礎(chǔ)的埋置深度，確?；A(chǔ)安全。

（1）路基直接防護(hù) 估計(jì)河槽自然變形及一般沖刷，自然變形考慮坡腳可能發(fā)生最大的河槽水深，一般沖刷按坡腳可能發(fā)生最大的河槽水深，一般沖刷按坡腳設(shè)計(jì)水深計(jì)算沖刷深度，如Ⅱ斷面處沖刷深度為0.69m。

（2）斜沖刷根據(jù)路堤與水流流向交角，計(jì)算斜向沖刷所引起的局部沖刷，用較大值作為沖刷深度，如Ⅱ斷面上斜沖刷深度為0.73 m。

因此在Ⅱ斷面處基礎(chǔ)設(shè)置深度大于0.73m，其它地段依次類(lèi)推。

2.5 對(duì)其它建筑的影響

從寶輪鎮(zhèn)到昭化，在郭家渡橫跨清水河，當(dāng)?shù)卦O(shè)置一個(gè)渡口稱(chēng)為解放渡口，路堤建成后，既有利于寶輪鎮(zhèn)布局規(guī)劃，又有利于路堤下部解放渡口的引渡，對(duì)渡口今后的改造建設(shè)無(wú)不良影響。約700余畝，河灘地600余畝，為農(nóng)田建設(shè)創(chuàng)造了有利條件。

3.3 有利于城鎮(zhèn)建設(shè)和規(guī)劃，能充分發(fā)揮線路的功能作用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 由于清水河河水受白龍江回水的頂托，水流流速慢，河床淤積嚴(yán)重，致使河床抬高，影響泄洪能力，為解決這個(gè)問(wèn)題，除設(shè)計(jì)上按該區(qū)洪水位高程提高路基設(shè)計(jì)標(biāo)高外，建議筑路材料及當(dāng)?shù)剡M(jìn)行工程建筑所需砂卵石料在路堤下游開(kāi)采，盡量降低河床，疏通河道。

3.5 據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306-2015)，該區(qū)地震基本烈度Ⅵ度，因此可以不考慮砂土液化問(wèn)題。

本文是在實(shí)際工作的基礎(chǔ)上，對(duì)河谷區(qū)公路路堤工程建筑的前提條件進(jìn)行了論證和探討，可供城鎮(zhèn)公路規(guī)劃參考。

3 結(jié)束語(yǔ)

3.1 路堤選擇在地勢(shì)開(kāi)闊的高河漫灘和Ⅰ級(jí)階地上，滿(mǎn)足河谷區(qū)進(jìn)行公路路堤工程建筑的前提條件和各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 場(chǎng)地開(kāi)闊，施工方便，占用農(nóng)地少，公路建成后可保護(hù)農(nóng)地

[1]工程地質(zhì)手冊(cè)編寫(xiě)組?！豆こ痰刭|(zhì)手冊(cè)》（第四版2009）。中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]北京大學(xué)等合編《地貌學(xué)》高等教育出版社。1985.4.

[3]《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D20-2006.

[4]《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》JTG C20-2011.