辽河干流左岸管理路段改线工程地质条件及评价

2015-03-27于惠海

黑龙江水利科技 2015年3期

于惠海

(辽宁省丹东水文局，辽宁丹东118001)

1 自然地理

辽中县位于辽宁省中部，为沈阳市辖县。地处E122°26′～123°06′，N41°12′～41°47′。流域处于温带半干旱的季风气候区，多年平均气温5 ℃～9 ℃，无霜期一般在150 ～180 d之间，多年平均降水量在400 ～1 000 mm，自西北向东南递增。降水量年际变化较大，丰、枯水年降水量比值一般可达2.1 ～3.5倍。年内分配的差异也明显，降水集中于7—9 月份，占年降水量的70%～80%。蒸发量自西北向东南递减，多年平均蒸发量在1 100 ～2 000 mm。

多年平均蒸发量为1 665.7 mm;多年平均气温为8.3 ℃，极端最高气温为35.9 ℃，出现在6 月份，极端最低气温为-28.7 ℃，出现在1 月份，多年平均日照时数2 638.3 h，最大冻土深度为145 cm，累年最大风速25.3 m/s。

2 建设必要性

辽河左岸管理路段于2011 年7 月建成后，对封育区管理起到了很大作用，解决了管理交通困难问题。辽河左岸管理路台安界～大万渡口(台安达牛渡口)段由于靠近主河道和穿越林地等因素，交通部门新建时借用堤顶路为管理路，未能沿封闭线即“1050”县实施贯通，为更好的对封育区进行管理，急需对此段管理路进行改线建设，即将此段管理路由现有堤顶路下移至“1050”线上［1］。

辽河左岸管理路台安界～大万渡口(台安达牛渡口)段由于靠近主河道和穿越林地等因素，交通部门新建时借用堤顶路为管理路，未能沿封闭线即“1050”线实施贯通。

3 工程地质及建设的主要任务

场区表层多为耕植土，开挖时需清除，上覆细砂层呈松散状，承载力建议值为100 kPa，下覆中砂层呈稍密～密实状态，承载力建议值为200 kPa。地下水类型均为第四系孔隙潜水，河道附近滩地地下水位埋深较浅［2］。

场区细砂和中砂层，分别呈松散状和稍密～密实状，分别为中等透水和强透水，渗透破坏类型均为流土型，允许水力比降建议值均为0.20。地下水对混凝土结构无腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性;对钢结构有弱腐蚀性［3］。

本工程区地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，地震分组为第一组。坝址区河床上覆为细砂，其允许不冲流速为0.24 ～0.37 m/s，下覆中砂其允许不冲流速为0.37 ～0.65 m/s。本场区标准冻结深度为1.2 m。

辽河左岸管理路台安界～达牛渡口段，新建砂石路12 km，路基宽5 m(高于地面0.5 m)，路面宽3.5 m(0.25 m 厚山皮石垫层、0.05 m 厚山皮砂面层)，设错车台12 处(4×10m/台);里程碑及界碑12个;跨河涵管2 处(长28m×2、直径1.5 m)。

4 工程建设任务及规模

按工程规划建设方案要求，本次工程建设任务、规模如下:辽河左岸管理路台安界-达牛渡口段，新建砂石路12 km，路基宽5m(高于地面0.5 m)，路面宽3.5m(0.25 m厚山皮石垫层、0.05 m厚山皮砂面层)，设错车台12 处(4×10m/台);里程碑及界碑12个;跨河涵管2 处(长28m×2、直径1.5 m)。

5 工程建设要求

5.1 砂石路

辽河左岸管理路台安界-达牛渡口段，新建砂石路12 km。

路面平坦化:高程宽度符合设计要求，路面平坦通车。无坑、无明显凹陷和波状起伏，达到乡村砂石路面的标准。片石材料要求使用不易风化的石料，石料的强度≥30 MPa。压实度0.85 以上［4］。

5.2 圆管涵工程

5.2.1 工程概况

辽河管理路改线工程之圆管涵工程，共2 处。位于辽河管理路改线道路上，管涵中心线与水渠中心线交角为90°。其中两侧各0.25 m宽的护栏，中间为6 m宽的机动车道，管涵跨径为14 m，沿明沟流水方向设置4 排DN1500 mm钢筋混凝土企口管。

5.2.2 设计荷载

1)汽车荷载:公路II 级。

2)人群荷载:3.OkN/m2。

3)设计车速:20km/h。

4)设计横坡:机动车道为双向2.0%抛物线横坡。

5)标准冻深度:1.2 m。

6)地震烈度:7°。

5.2.3 主要材料

1)圆管:采用DN1500 mm 钢筋混凝土企口管。

2)圬工材料:管口墙身与基础采用Ml0 浆砌片石，石料强度等级MU40，隔水墙采用M7.5 号浆砌片石，石料强度等级MU30;管口接头采用1∶2.5的水泥砂浆［5］。

3)混凝土:涵管保护层采用C25 的混凝土，栏杆底座采用C25 的混凝土。

4)普通钢筋:主要受力钢筋采用HRB335，构造及其它钢筋采用HPB235，其主要性能符合国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499.2-2007)及《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB1499.1-2008)的规定。

5)标杆:采用C25 混凝土，表面涂刷黑白相间油漆。

6)路面结构:同管理路结构。

7)砂石、水。

质量要求应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)的有关规定。

5.2.4 施工方法和要点

1)钢筋混凝土圆管采用预制厂(场)预制，现场吊装就位的方法施工。

2)施工质量控制均应符合《公路桥涵施工技术规范》(JTJ04—2000)的要求。

3)混凝土基础垫层施工完后，要测量其顶标高，检查其数值是否与设计相符合［6］。

6 区域地质概况

6.1 地形地貌

工程区地貌类型总体上属辽河冲积平原，顺河向地形起伏不大，地势呈北高南低，垂直河向略呈不规则平缓“V”字型，两岸高中间低。其中石佛寺以上段，局部分布有低矮丘陵，地形略有起伏，局部河道较窄;石佛寺以下段，进入平原区，河道较宽阔，地形较平坦。地貌主要为河道、漫滩、阶地，局部为丘陵。滩地及阶地上植被较少，跨河有公路桥、铁路桥、浮桥等建筑，此外侧向冲刷严重的险工段筑有丁坝护岸，部分堤段堤外分布有护堤备用填筑料。

顺河两岸分布的辽河堤防，堤距约1.0 ～3.0 km，堤高约4.0 ～6.0 m，堤顶宽约6.0 ～7.0 m，一般通车，局部阶地上分布有套堤，高约1.0～2.8 m。

石佛寺以下段进入平原区，其中石佛寺至柳河口段，全长84 km，平均河宽200 ～300 m，河道平面摆幅较大，历史上曾多次自然裁弯。

柳河口以上段，险工段较多，防洪压力增大。柳河口以下段，因右岸柳河多沙，河道主槽落淤严重，河底高程抬高，泄流能力减小。

6.2 地层岩性

本区域河道及两岸地层主要为第四系松散冲洪积物，具二元结构。河道及漫滩表层地层岩性多为粉细砂、粉土、淤泥质黏性土，状态一般较差，多呈松散，且受河道主槽变化及河水位涨落的影响，土质不均，层理发育，夹层及透镜体较多，下部多为粉细砂。阶地地层岩性多为粉土、粉质黏土或黏土、粉砂、细砂等，其中黏性土一般较薄。地层岩性顺河向变化相对较大，垂直河向变化一般不大。

7 工程区工程地质条件及评价

7.1 工程地质条件

本工程区场地属河流冲洪积相，上部表层多为耕植土，下部主要为第四系冲洪积细砂、中砂。岩性描述如下:

第①层:耕植土，含植物根须，尚未形成固结，一般厚度在0.3 m左右，分布于场区表层，河道滩地附近分布较少。

第②层:细砂，浅灰色，松散，稍湿，主要有石英、长石等组成，所揭露层厚为7.1 ～9.0 m，场区均有分布。

第③层:中砂，浅灰色，稍密～中密，湿～稍湿，主要有石英、长石等组成，所揭露层厚为6.0 ～11.4 m，本次勘察未穿透此层。

根据2001 年编制的《中国地震动参数区划图》(1∶400 万)，本工程区地震动峰值加速度为0.10 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，地震分组为第一组。

7.2 水文地质条件

勘察场地的地下水类型为第四系孔隙潜水，补给来源为大气降水和地表水补给。勘察期间地下水位高程约11.20 m，埋深0.45 ～4.5 m。

地下水化学类型为重碳酸～硫酸氯化钙镁型水，其中pH=6.7，侵蚀性CO2含量为9.90 mg/L，HCO3含量为228.8 mg/L，Cl 含量72.70 mg/L，SO42含量为158.40 mg/L，根据《水利水电工程地质勘察规范》GB50487—2008 附录L 判定该地下水对混凝土结构无腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋有弱腐蚀性;对钢结构有弱腐蚀性。

7.3 土的物理力学性质

本次勘察对砂土取样做土工试验，其物理力学性质指标数理统计结果见表1。原位测试手段采用标准贯入试验(N)，标准贯入试验数据统计结果见表2。承载力数据统计结果见表3。

表1 工程区砂土层物理力学性质指标统计表

表2 各土层原位测试击数分层统计表

7.4 场区土体渗透特性

本场区各土层渗透系数由经验公式计算数据给出，砂土的渗透系数按有效粒径的经验关系公式计算:

式中:K 为渗透系数，m/d;d10 为颗粒的有效粒径，mm;t 为渗透水的温度，℃，此工程取10 ℃;C 为常数，黏土质砂为500 ～700，纯砂为700 ～1000。②层细砂d10=0.08 ～0.14 mm，③层中砂d10=0.08 ～0.20 mm，由经验公式计算可知各土层渗透性分级，见表4。