柳河治理工程地质条件分析与评价

王新颖

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州 121000)



柳河治理工程地质条件分析与评价

王新颖

(辽宁省锦州水文局，辽宁 锦州 121000)

文章通过对该段河道的工程地质进行了勘察，查明了场地和地基的稳定性、地层结构、持力层和下卧层的工程特性，确定了地基承载力。查明了堤岸、排涵建筑物基本地质条件和主要的工程地质问题，对堤岸抗滑稳定等问题作出了评价；查明了地下水的埋藏条件，水位的变化规律；场地土的标准冻结深度等详细数据。通过对该段工程地质条件的分析可以得出了柳河甘井子至龙头堡段工程地质条件符合工程建设，工程建设在工程地质方面切实可行。

河道治理；工程地质条件；评价分析；柳河

1 工程概况

柳河为清原县境内季节性山溪型河流之一，洪水频繁，灾害严重。河道上游比降较大，前殃水库以上河道比降约15.7‰，下游河道比降较缓，约为1.56‰，且河道弯蜒曲折，洪水陡涨陡落，水流易对岸坡造成冲刷破坏。现状河道宽窄不一，河道内部分过水建筑物年久失修，干流主槽游荡，深泓线不明显，两侧堤防矮小残缺，基本没有抵御洪水能力[1]。近年来，柳河的问题越来越突出：堤防标准偏低，工程不完整，水流湍急分散，已有险工被洪水冲刷破坏严重，弯道顶冲处岸坡极不稳定。同时，河道内无序挖砂现象严重，致使已建堤防部分基础冲刷淘蚀，现状的柳河极易出险，威胁保护区人民生命财产安全，制约当地经济的发展。一旦出险，经济损失巨大，后果严重[2]。柳河甘井子至龙头堡段河道治理工程位于抚顺市清原县辖区内，工程总长度8.5km。本次勘察的起始桩号0+000位于龙头堡村附近，终止桩号8+500位于甘井子村下游南山城西公路桥。

2 勘察布置与勘测方法

依据相关规范要求，结合现场实地情况，本次勘察的主要手段以钻探为主，辅以踏勘、收集工程区资料等方式[3]。在拟建工程区沿河道共布置探孔50个，其中圆锥动力触探试验孔26个，标准贯入试验孔8个，鉴别孔8个；在拟建工程区开挖探坑6个，砂砾石取样42组。钻孔位置与空口高程由测量技术人员使用GPS测定。高程为1956年黄海高程系。现场采用SH-30型钻机冲击钻进成孔。开孔孔径146 mm，终孔孔径127 mm。

3 工程地质条件分析

3.1 区域地质概况

3.1.1 地形地貌

柳河流域的地势是南高北低，流域现状呈上宽下窄，流域内群山环抱，植被良好，上游为山地，山势陡峻险要，下游相对平缓。区内属于辽东中低山区，河谷呈宽阔的不对称“U”字型，河流曲折，两岸山体较陡，植被较发育。按地貌成因及形态可分为中低山区，山麓斜坡堆积，河流侵蚀堆积地貌[4]。

中低山丘区：分布河谷两侧，多呈“U”字形，脊顶多为呈长梁状、尖顶状，树枝状水系，植被较发育。

山麓斜坡堆积：呈不对称带状分布于低山丘陵前部，为剥蚀堆积，呈缓坡台地式向河谷倾斜，前缘与漫滩相接，后缘为近代堆积物，远处为低山丘陵地形。

河流侵蚀堆积：分布于河流两岸，由河床与漫滩组成。

3.1.2 地质构造与地震

工程区位于中朝准台地(Ⅰ)胶辽台陇，铁岭～靖宇台拱，龙岗断凸，浑南太古宙的地台区。第四系以来，该区处于整体抬升时期，没有较大地震发生，具有相对稳定性。据2001年国家地震局编制的国家标准(GB18306-2001)1/400万《中国地震动力参数区划图》，工程区地震动峰值加速度<0.05g，相应地震基本烈度小于Ⅵ度[5]。

3.2 工程区地质条件

3.2.1 工程概况

本次勘察范围为柳河甘井子村～龙头堡段河道。为柳河河流冲洪积河漫滩及一级阶地地貌。现状河道两侧为村镇及耕地，场地地势起伏，总体走势南高北低，现场测量钻孔处地表标高为390.82～406.5.m，相对高差为15.68m。

3.2.2 工程区地层分布及土质特征

勘察常去表层为人工回填的杂填土层，其下为河流冲积层位，下伏基岩为花岗混合岩。根据钻探揭露，地层自上而下依次为：

①杂填土(Q4ml)：杂色，松散状态，湿～饱和，主要由黏性土、砂土、碎石等组成。局部主要以黏性土为主，含砂，混少量碎石。层厚0.3～5m，层底标高388.43～403.56m。该层在场地内分布连续，所有钻孔均揭露到该层。

②粉质黏土(Q4al)：黄褐色，软塑状态，湿，团聚结构，层状构造，摇震反应无，切面有光泽，干强度韧性中等，层厚2.2～2.5m，层底埋深2.9～3.4m，层底标高390.64～397.61m。该层在场地内分布不连续，仅少数钻孔揭露到该层。

③粗砂(Q4al)：黄褐色，稍密状态，湿～饱和，单粒结构，层状构造，粒径>0.5 mm的颗粒含量占全质的50%以上，成分为长英质。揭露层厚0.4～3.6m，层顶埋深0.7～3.3m，层顶标高388.43～399.23m。该层在场地内分布不连续，部分钻孔揭露到该层。

④圆砾(Q4al)：黄褐色，稍密状态，砾石由花岗岩、脉岩等组成，磨圆稍好，呈亚圆形，粒径>2 mm的颗粒含量占全质的60%左右，最大粒径约为60 mm，孔隙充填物为中粗砂。层厚1.4～4.8m，层底埋深2.8～7.7m，层底标高387.72～399.30m。该层在场地内分布连续，所有钻孔均揭露到该层。

⑤1全风化花岗混合岩(Ar)：黄褐色，全风化，中粗粒变晶结构，块状构造，主要矿物成分为石英、长石、云母等，风化强烈，呈碎块状及砂砾状，较易钻进。层厚0.3～0.6m，层底埋深3.2～8.0m，层底标高387.22～398.76m，该层在场地内分布连续，所有孔均揭露到该层。

⑤2强风化花岗混合岩(Ar)：黄褐色，强风化，中粗粒变晶结构，块状构造，主要矿物成为长石、云母等，节理裂隙发育，风化强烈，呈碎块状，冲击钻进困难。最大控制深度1.0m，层顶埋深3.2～8.0m，层底标高387.22～398.76m。

3.3 工程区水文地质条件

经勘察，场区内地下水主要赋存于第四系砂砾卵石层中，为第四系松散层孔隙潜水，水质与河水水质相同，水化学类型为HCO3·SO4—Ca·K+Na型，对混凝土无侵蚀性。勘察期间钻探揭露的地下水埋深变化在0.1～4.5m，稳定水标高389.82～403.86m。该区地下水来源主要为大气降水及河水补给。地下水与地表水水力联系密切，地下水水位随河水涨跌而升降明显。本地区标准冻深1.5m，最大冻深1.69m。

4 工程区地质评价

勘察区内除河道两岸表层杂填土层较发育外，其他部位原始地层保留较好，厚度、分布变化不大，具有连续性。根据本次勘察原位测试及试验结果分析：勘察区砂砾卵石层发育，为主要含水层，渗透稳定性和冲刷能力良好，具有一定的密实稳定性和承载力，砂土无液化现象[6]。

4.1 渗透稳定分析

依据颗分结果，本场地主要地层为碎石土层，大部分土样不均匀系数Cu<5，细颗粒含量25%≤P<35%，经综合比较分析后，判定场地土的渗透变性类型为过渡型。允许水力比降J允许按经验值取值0.25。

4.2 沉降变性分析

工程区内土层一般为中等～低压缩性土，拟建工程对地基承载力要求不高，基本不存在沉陷问题。

4.3 堤基土液化判别

工程区地震动峰值加速度<0.05g，相应地震基本烈度小于Ⅵ度。根据勘察结果，场区主要分布有粗砂及圆砾层，依据《水利水电工程地质勘察规程》(GB50487—2008)，性状较好，不存在也化土[7]。

4.4 岸坡工程地质条件及评价

根据拟整治河道现状情况，柳河两岸多为无堤段，根据现场坑探资料及工程地质测绘成果，并综合考虑水流条件、岸坡地质结构、水文地质条件、岸坡现状和历年的险情等[8]，对岸坡稳定性分为以下4类：

1)稳定岸坡：岸坡土体抗冲刷能力强，无岸坡失稳定迹象。

2)基本稳定岸坡：岸坡土体抗冲刷能力较强，历史上基本未发生岸坡失稳事件。

3)稳定性较差岸坡：组成岸坡土体抗冲刷能力较差，历史上曾发生小规模岸坡失稳事件。

4)稳定性差岸坡：组成岸坡土体抗冲刷能力较差，历史上曾发生岸坡失稳事件，具严重危害性。

5)渗透变形：根据《堤防工程地质勘察规程》的判别方法判定岸基：③层粗砂渗透变形为流土型，允许水力比降建议值分别为0.4、0.35。④层圆砾渗透变形为管涌型，允许水力比降建议值为0.55。

柳河左右岸偏滩较多，岸坡一般高出主河床1～4m左右，凹岸一侧一般距离岸脚较近，最近的可达几米，其受河水冲刷影响明显。经调查及附近钻孔揭露，总体上柳河河两岸岸坡地层岩性以粗砂、圆砾为主，地层层抗冲能力较差。若河水加剧对凹岸一侧的冲刷，会缩短与岸坡脚的距离，并进一步危害两岸岸坡的安全[9]。本次勘察根据河道的走向、河水对两岸的冲刷关系、河道距两岸岸坡的距离等，初步统计出可能出现险工的堤段。经统计，柳河险工段共10处，总长10848m。根据岸坡稳定性分类原则，将柳河治理段岸坡工程地质条件分类分为4类：稳定岸坡、基本稳定岸坡、稳定性较差岸坡和稳定性差岸坡。其中稳定性较差岸坡和稳定性差岸坡累计长分别为5614m、5234m。

5 结论及建议

通过勘察查明了场区内各岩土层的空间分布及其物理力学性质，所取得的勘察资料可作为基础设计与施工的依据。工程区地震动峰值加速度<0.05g，相应地震基本烈度小于Ⅵ度。场区内地表水与地下水之间水力联系密切，在筑堤时应考虑二者补排关系和水位季节变化情况，地下水水化学类型为HCO3·SO4—Ca·K+Na型，对混凝土无侵蚀性。勘查区域内未见有较大的断裂构造；场地揭露深度范围内未见有对工程安全有影响的不良地质作用。依据勘察结果，结合地区经验，综合比较分析后，判定场地土渗透变性类型属过渡型，允许水力比降按经验值取值J允许=0.25。勘察区内地层的上部原始地层保留少，下部地层多为原始地层，分布较均匀，渗透稳定性和抗冲能力较好，根据场地工程地质条件、水文地质条件及建筑物的结构特点，建议采用③粗砂层、或④圆砾层、或⑤2强风化花岗混合岩层作为拟建筑物的基础持力层。坐落于砂土及碎石土上的基础须做防渗处理，为防止冲刷，边坡采用适当防护措施。

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TV85

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1007-7596(2016)08-0051-02

2016-06-27

胡安民(1967-)，男，江西高安人，工程师，研究方向为水利工程管理。