黔中水利枢纽桂松干渠下苑段软基渠道工程地质评价

2015-10-29张斌

黑龙江水利科技 2015年2期

关键词：覆盖层工程地质黏土

张斌

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550002)

1 软基渠道工程概括

黔中水利枢纽工程桂松干渠下苑段(桩号41 +368 ～41 +897)软基渠道穿越区为一半封闭的岩溶有水槽谷(洼地)，场地区附近最高山头高程位1385.8m，最低为水淹坝的地表高程1246m，洼地与山顶相对高差为139.8 m。

2 软基渠道工程地质条件分析

2.1 软基渠道基本地质条件

2.1.1 地形地貌

黔中水利枢纽工程桂松干渠下苑段(桩号41 +368 ～41 +897)软基渠道穿越区为一半封闭岩溶有水槽谷内(洼地)，渠道走向为N40 ～100°E，洼地长轴方向为N65°E，场地区附近最高山头高程位1 385.8 m，场区最低为水淹坝的地表高程1 246 m，洼地与山顶相对高差为139.8 m［1］。

2.1.2 地层岩性

据地表地质测绘及渠道局部施工开挖揭露，工程区主要地层岩性自上而下分别为:

1)覆盖层(Q):

湖沼积层(Ql+h)，主要为黑、灰褐色淤泥质黏土，具有层理构造，多为软塑状态，局部可塑或流塑状态，厚2 ～5.5 m。

2)基岩:

下伏地层主要为石炭系中统的黄龙群(C2hn)，岩性为深灰色中厚层至厚层生物碎屑灰岩，上部含燧石，局部含泥质及白云质［2］。

2.1.3 地质构造

工程区主要位于山京向斜的北东翼，在构造上主要表现为单斜构造，工程区未发现有大的断裂构造通过，岩层产状为255 ～295°∠20 ～25°。

2.2 软基渠道的成因

场区位于一簸箕形的岩溶有水槽谷内，属汇水区，在有水槽谷上游侧(吴家苑附近)出露有两个岩溶泉，总流量在20 ～30L/s 左右，且在洪水季节下游排泄不畅，经常导致岩溶槽谷内积满水，大量的有机物及第四系覆盖层在水的长期浸泡软化下，而形成淤泥质黏土。因此需对该段渠道进行特殊处理，地质专业主要查明以下两方面的问题:①查明软土的性质及厚度;②提出建议方案。

3 软基渠道工程地质评价

3.1 软基渠道的土特征

根据勘探资料揭露，覆盖层厚4 ～6 m，上部0.5 m左右为灰黑色耕植土，可塑状态;中下部为深灰色软塑～流塑状淤泥质黏土，底部为黄色软塑状黏土;下伏基岩为黄龙群的灰岩［3］。

3.2 原位试验成果分析

根据现场原位试验统计分析可知，软基段(桩号41 +368 ～41 +897)第四系覆盖层的承载力为:Fk(0～2)=10 ～70 kPa，Fk(2 ～3)=70 ～100 kPa，即0～2 m范围内的软土承载力＜70 kPa，2 ～3 m范围内的软土承载力在70 ～100 kPa，下部的黏土承载力在100 ～150 kPa。

3.3 各岩土层工程性质评价

1)覆盖层:湖沼积层(Ql+h)以灰黑色淤泥质黏土为主，软塑～流塑状，埋深4.0 ～5.5 m，天然含水量ω = 36 ～53.9%，密度1.64 ～1.86g/cm3，比重2.71 ～2.72，液限ωL = 43 ～63.8%，塑限ωP =19.4% ～30%，塑性指数IL =23.6 ～34.8，天然孔隙比e =0.9815 ～1.4917，压缩系数a0.1 －0.2 =0.31～0.51MPa－1，压缩模量 Es0.1 － 0.2 = 5.0 ～6.8 MPa，根据轻型动力触探资料显示，场地区第四系覆盖层的承载力标准值Fk =0.05 ～0.08 MPa。

综上所述，该段覆盖层主要为淤泥质黏土层，呈可塑～流塑状，不能作为渠基的基底持力层，建议采用碎石桩挤密置换或直接采用强风化的灰岩作为渠道基础。

2)基岩C2hn:主要为中厚层灰岩，强风化岩体厚3 ～5m，建议选择强风化岩体作为软基段渠道地基的基础持力层。

3.4 岩土物理力学参数建议值

本阶段取土样7 组进行室内试验，据试验资料，按《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)进行验算，经综合分析推荐各层主要物理力学参数见表1。

3.5 主要工程地质问题

软基段存在的主要工程地质问题是覆盖层多呈软塑～流塑状态，其含水率高、稳定性较差，施工难度大。

表1 各层主要物理学参数

4 处理建议及结论

4.1 处理建议

据前所述，软基段第四系覆盖层厚4 ～6 m，由于地下水位以下的覆盖层多呈软塑～流塑状态，其含水率高、稳定性较差，渠道开挖多在覆盖层间进行，在施工期间地表及地下水对基础开挖影响较大。

针对软基段的岩土结构特点，对覆盖层的开挖作如下两种方案建议:

1)加大渠道开挖边坡，利用土体自身强度保持边坡稳定，建议开挖坡比1∶2.5 ～1∶3，建议在枯竭施工，施工过程中除保证以上开挖支护处理措施外，还需要结合“分层、分块”，“边挖边砌”的开挖方法，建议每50 m设置一个集水井，并配备相应的水泵，及时的作好抽排水处理;开挖土方应随挖随清理，渠道两侧不能够堆放渣体及其他较重设备。该方案征地面积多，抽排水费用高。

2)渠道两侧固结(高压旋喷桩支护)支护两侧边坡，以保证边坡稳定性;固结后需要结合“分层、分块”，“边挖边砌”的开挖方法，及时的作好抽排水处理;开挖土方应随挖随清理，渠道两侧不能够堆放渣体及其他较重设备。该方案能够大量减少两侧渗水量，但施工较为复杂，施工费用高，汛期不建议施工。