【摘要】榆林沙漠地區(qū)常年干旱少雨，城市發(fā)展和人居用水日益增多，各類輸水工程應(yīng)運(yùn)而生。本文介紹了榆林地區(qū)某輸水管線工程區(qū)基本地質(zhì)特征，以該工程為典型案例，分析了輸水管線工程存在的典型工程地質(zhì)問題，對(duì)該地區(qū)輸水管線工程具有十分重要的意義。

【關(guān)鍵詞】輸水管線；工程地質(zhì)；黃土濕陷性

1、引言

榆林沙漠地區(qū)常年干旱少雨，城市發(fā)展和人居用水日益增多，各類輸水工程應(yīng)運(yùn)而生。正確認(rèn)識(shí)輸水管線存在的工程地質(zhì)問題才能對(duì)進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)，也才能提出合理的治理措施。本文以榆林沙漠地區(qū)某輸水管線工程為典型案例，分析了工程存在的工程地質(zhì)問題。

2、輸水工程地質(zhì)特征

該輸水工程地處陜北黃土高原北部，毛烏素沙漠南緣，地勢(shì)西北高，東南低，海拔高程1000～1500m。沙漠區(qū)海拔高程為1060～1400m，地形相對(duì)高差一般約30～50m，風(fēng)蝕作用強(qiáng)烈，沙丘連綿起伏，由基本固定的新月形沙丘組成。

區(qū)域內(nèi)地層以第四系松散堆積層為主，沙漠區(qū)表層主要為第四系全新統(tǒng)風(fēng)積堆積粉砂、細(xì)砂層，下部為第四系上更新統(tǒng)沖湖積堆積粉土、粉砂、細(xì)砂層，該層在河道岸坡及沙丘間地均有出露。梁峁地貌主要由第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土組成。河道堆積主要為第四系全新統(tǒng)沖積細(xì)砂層。在支溝出露的黃土下部零星分布有第三系紅粘土。區(qū)域內(nèi)基底基巖為侏羅系上統(tǒng)安定組（J3a）互層狀砂泥巖。

3、輸水管線主要工程地質(zhì)問題分析評(píng)價(jià)

輸水管線主要存在的工程地質(zhì)問題有管基砂土的液化、黃土地基的濕陷性、風(fēng)積粉細(xì)沙的抗沖性、無定河段管線高地下水位和沿線已有油氣管道的交叉問題。

本工程應(yīng)用到的主要規(guī)范有《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）、《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025—2004）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011—2010）、《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015）等相關(guān)規(guī)范。

3.1砂土液化評(píng)價(jià)

工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度a=0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期T=0.35s，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度，可不考慮砂土液化問題。

3.2黃土地基濕陷性評(píng)價(jià)

沿線黃土地層基本均具濕陷量性，根據(jù)計(jì)算結(jié)果及黃土層出露特征，將輸水管線管基濕陷性主要為非自重濕陷Ⅰ級(jí)、自重濕陷Ⅱ級(jí)、自重濕陷Ⅲ級(jí)。輸水管線地基濕陷性黃土除具有一般的濕陷黃土特征外，還具有以下特征：1）空間分布的不連續(xù)性，2）濕陷性具有隨地形、高程變化的特性，非自重濕陷Ⅰ級(jí)，自重濕陷Ⅱ級(jí)均分布于高程1070～1130間；1130以上為自重濕陷Ⅲ級(jí)。3）黃土的濕陷性符合ρd<1.5g/cm3均具濕陷性，且干密度越小，濕陷性越強(qiáng)的一般規(guī)律，突破了ρd>1.5g/cm3一般不具濕陷性特征，部分樣ρd=1.68～1.74g/cm3還有濕陷性，ρd>1.5g/cm3時(shí)，黃土濕陷規(guī)律性不明顯。4）濕陷起始?jí)毫Φ停亲灾丌窦?jí)濕陷起始?jí)毫?30Kpa；自重濕陷壓力Ⅱ級(jí)濕陷起始?jí)毫?0Kpa，自重濕陷Ⅲ級(jí)濕陷起始?jí)毫?0Kpa。

根據(jù)管基黃土濕陷性以上特征，建議對(duì)自重濕陷性黃土根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）有關(guān)規(guī)定進(jìn)行人工擠密或墊層換填處理，對(duì)非自重濕陷Ⅰ級(jí)黃土管基可不處理；對(duì)自重濕陷Ⅱ級(jí)黃土管基依照規(guī)范可進(jìn)行灰土置換回填；對(duì)自重濕陷Ⅲ級(jí)黃土管基進(jìn)行灰土置換回填并增設(shè)排水設(shè)施。

3.3管基風(fēng)積砂的抗沖性評(píng)價(jià)

輸水管線工程按長度劃分，絕大部分位于細(xì)砂層之上，無定河河漫灘段，管基位于地下水位以下或附近，為自流引水，內(nèi)外水壓基本平衡，管道漏水對(duì)管基的影響不大，一級(jí)泵站至水廠，為壓力輸水，管基下細(xì)砂松散無膠結(jié)，抗沖性極差，若有管道漏水發(fā)生，將會(huì)很快沖刷管基砂層，形成較大范圍的管基破壞。建議從預(yù)防沖刷、將沖刷水流導(dǎo)出管線一定距離、及時(shí)監(jiān)測(cè)等角度采取處理措施。

3.4無定河河漫灘段管線高地下水位

無定河河漫灘段管線全長約5.7km，由于河漫灘地下水位高，部分段地面存在明水，全段管線位于地下水位以下。根據(jù)試驗(yàn)及工程經(jīng)驗(yàn)確定該層的滲透系數(shù)為6.0×10-3cm/s ～1.0×10-2cm/s，為中等透水地層?；佑克窃摱喂芫€施工的主要問題，建議采用管溝排水法進(jìn)行施工排水。

3.5沿線油氣管道與輸水管線交叉對(duì)管線施工的影響

由于工程地處長慶油田主要油氣采集區(qū)，管線多處與輸油、輸氣管道交叉。經(jīng)調(diào)查了解，工程區(qū)內(nèi)的輸油、輸氣管道設(shè)計(jì)埋深一般1.4～2.0m，局部受地形影響，埋深達(dá)5.0m左右。由于管道交叉位置大部分為第四系風(fēng)積細(xì)砂，地層松散，地形平坦，且基本全部位于地下水位以上，建議輸水管線從其下部穿過。

4、建議

1）根據(jù)該區(qū)多年凍土深度，管頂埋深應(yīng)不小于1.5m，河床段、過溝段應(yīng)考慮沖刷深度、凍土層厚度對(duì)管道埋深的影響。

2）風(fēng)積黃土層具濕陷性，濕陷等級(jí)隨黃土含水量變化明顯，干燥黃土的濕陷量大于濕潤黃土的濕陷量。濕陷等級(jí)一般為Ⅰ級(jí)（輕微）～Ⅱ級(jí)（中等）濕陷，部分高點(diǎn)干燥黃土濕陷等級(jí)達(dá)到自重濕陷Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重），應(yīng)特別引起重視。

3）對(duì)于地下水位位于基礎(chǔ)以上的建筑物，Q4沖積及沖洪積細(xì)砂滲透系數(shù)K取6×10-3cm/s，在施工時(shí)應(yīng)采取排水措施，建議砂層水上臨時(shí)臨時(shí)開挖坡比1：1.5，水下1：2.0；黃土層臨時(shí)開挖坡比1：0.75；粉土層臨時(shí)開挖坡比1：1.0。

4）輸水管線工程線長面廣，地層多變，應(yīng)加強(qiáng)施工地質(zhì)工作，根據(jù)施工開挖后揭示的地質(zhì)情況應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施。

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作者簡介：張浩（1990.07-），男，漢族，陜西人，本科。土木工程專業(yè)。陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院勘察分院.