南水北调受水区安阳市供水、输水管线工程地质问题及处理措施

2016-09-20孙战争乔新颖陈平货

西部探矿工程 2016年9期

关键词：潜势第四系粉质

张　帆，孙战争，乔新颖，陈平货

（1.河南省水利投资集团有限公司，河南郑州450000；2.河南省水利勘测有限公司，河南郑州450003）

南水北调受水区安阳市供水、输水管线工程地质问题及处理措施

张帆*1，孙战争2，乔新颖2，陈平货2

（1.河南省水利投资集团有限公司，河南郑州450000；2.河南省水利勘测有限公司，河南郑州450003）

安阳市共设置供水管线4条，分别向安阳市、汤阴县、内黄县、安阳县、滑县5市、县供水。主要存在的工程地质问题有：边坡稳定性问题、岩土的膨胀性问题、黄土状土的湿陷性等问题。对安阳4条输水管线存在的问题进行评价，提出了处理建议，对管线设计、施工具有指导意义。

南水北调；受水区；地质灾害；防治措施

河南省南水北调受水区供水配套工程是总干渠向沿线各市、县供水的配套设施，据南水北调中线工程总体规划：安阳市共设置供水管线4条，分别向安阳市、汤阴县、内黄县、安阳县、滑县5市、县供水，供水线路总长80.528km。详见表1。

1　地质概况

表1　安阳市4条供水管线特性表

1.1地形地貌

南水北调安阳受水区配套工程大地貌单元分为太行山前冲洪积倾斜平原和黄河冲积平原，地势较为平坦，地形总体自西北向东南倾斜，小的地貌单元可分为：低丘岗地、冲洪积倾斜平原、黄卫冲（洪）积平原、河谷地貌，局部沙丘沙地。

1号管线滑县支线为卫河冲洪积平原地貌，地面高程57.7～62.1m。

2号管线所处地貌单元分别为：岗地、丘前冲洪积倾斜平原和黄卫冲（洪）积平原，地势西高东低。越卫河和卫河的支流处河谷地貌形态呈“U”形，宽约100～200m，河底宽约10～30m，河漫滩较为发育，河水受季节影响较大；在桩号54+700附近穿越硝河，河谷地貌形态呈“U”形，无滩地或少滩。

3号管线西部地貌属于太行山东麓山区向平原过渡带的低丘丘陵区，东部地貌为冲洪积倾斜平原。

4号管线属冲洪积平原地貌，地势较为开阔，地势西北高东南低。地面高程为96.1～93.5m。

1.2地层岩性

评估区地表及钻孔揭露地层主要为上第三系（N1h）河湖相沉积软质岩、第四系中更新统坡洪积层（Q2dlpl）、第四系上更新统冲洪积层（Q3alpl）、全新统冲洪积层（Q14alpl）和冲洪积层（Q24alpl）、风积层（Q24eol），地表出露的地层绝大部分为第四系松散沉积物，上第三系仅在小营分水口门和董庄分水口门附近有出露。现由老至新分述如下：

（1）上第三系（N）：为上第三系中新统鹤壁组（N1h），岩性主要为粘土岩、泥灰岩及粉砂岩，多呈互层状或透镜体状。在分水口门附近主要揭示泥灰岩与砂岩互层，在菜园镇附近主要揭示粘土岩。

（2）第四系中更新统：坡洪积成因（Q2dlpl），岩性主要为重粉质壤土。

（3）第四系上更新统：冲洪积成因（Q3alpl），岩性主要为黄土状轻、中、重粉质壤土。

我们国家在几次经济危机当中都是开始率先实施积极财政政策，当然积极财政政策起到了一定的效果，但是每次积极的财政政策和稳健的货币政策是不是真正做到了一个相互配合？各个经济政策之间的效差异和目标方向是不一样的，在实施财政政策中就会看到“政出多门”和政策“打架”的问题，最终的结果就是政策之间的效应抵消了。我们不仅要看政府是否把钱花了，还要看政府钱花的花的产出与效果怎么样。财政支出作为一个宏观经济的外生变量，有没有经过认真的测算？它带来的效果究竟是怎么样的？这个显然都是一笔糊涂账。

（4）第四系全新统：分为上段和下段。下段冲洪积成因（Q14alpl），岩性为粉质粘土、重粉质壤土、黄土状中粉质壤土。上段为冲洪积成因（Q24alpl），岩性主要为重粉质壤土、轻粉质壤土和砂壤土。

第四系全新统风积层（Q24eol）：主要为沙丘、沙地，沙丘现多被改造为耕地。

1.3地质构造与地震

1.3.1地质构造

大地构造分区属华北准地台（I）黄淮海坳陷中南部，新构造分区属华北断陷—隆起区（Ⅱ）的河北断陷东南部。工程区附近构造断裂主要有安阳南断裂、汤东断裂、汤中断裂和汤西断裂。

1.3.2地震

表2　各管线地震动参数一览表

2　各管线工程地质问题

通过对4条管线进行勘察、地质测绘及试验，主要存在的工程地质问题有：边坡稳定性问题、岩土的膨胀性问题、黄土状土的湿陷性等问题。

2.1边坡稳定性问题

管底埋深一般3～5m，最深8～9m，基槽开挖边坡一般为土质边坡，地下水位以上的土质边坡稳定性较好。临时边坡在地下水水位以下或接近地下水，土体呈饱和状态或接近饱和状态，边坡稳定性较差。部分管段揭示泥灰岩、粘土岩，一般具弱膨胀潜势，其胀缩变形影响边坡的稳定性。建议按照边坡高低，采用分级开挖，边坡高宽比，粘性土采用（1∶1.00）～（1∶1.25），泥灰岩、粘土岩采用（1∶1.00）～（1∶1.50）。

2.2岩土的膨胀性问题

膨胀岩土多为上第三系河湖相沉积粘土岩，棕黄、棕红色，微胶结，成岩差，多呈硬塑—坚硬状。岩芯多呈长柱状，多有黑色铁锰质结核。具高角度裂面，裂面光滑，裂面见有灰黑色铁锰质薄膜及灰绿色泥质团块或钙质团块。分布见表3。

表3　膨胀性粘土岩分布统计表

膨胀岩土遇水易膨胀崩解，对边坡稳定性危害很大。

各管线勘察时均取土、岩样，做膨胀性试验，大部分粘土岩具弱膨胀潜势，局部具中等—强膨胀潜势；第四系中更新统重粉质壤土多具弱膨胀潜势，局部具中等膨胀潜势。

管线沿线粘土岩及第四系中更新统重粉质壤土多具弱膨胀潜势，局部具中等—强膨胀潜势，其胀缩变形影响管沟边坡稳定性。

建议施工过程中，根据边坡地层岩性的组成及膨胀土的分布等特征，采取了粘性土换填、浆砌石封堵等不同的处理措施。

2.3黄土状土的湿陷性

黄土状土主要指第四系上更新统及全新统形成的次生黄土。各管线黄土状土湿陷性分类成果见表4。

表4　黄土状土湿陷性分类成果表

依据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004），通过计算各管段其自重湿陷量、总湿陷量，均为非自重湿陷性场地、湿陷等级为Ⅰ级（轻微）湿陷场地。黄土状土的湿陷深度7.0m以内，部分管段垂直湿陷不连续，呈层状相间湿陷（如2号线，桩号0+000～21+000段），反映黄土状土的湿陷性无论水平方向还是垂直方向都有不均匀性。黄土状土湿陷主要对管线开挖基槽边坡及地基存在影响。

建议施工过程中根据黄土状土的湿陷等级和填方高度分别采用了重夯和强夯对黄土状土地基进行了处理。