申村水库管理局办公区地质特征及地质问题分析

高 峰

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024）

1 工程概况

山西省长子县申村水库位于海河流域浊漳河南源上游，水库总库容3381×104m3。是一座集防洪、灌溉、水产养殖等综合利用的年调节中型水库。因原有办公楼年久失修，难以继续使用，水库管理局拟在原办公区新建办公楼及宿舍等。工程地面相对整平标高为0 m，设计基础底相对标高为-1.50 m。办公楼为东西向，宿舍区为一四合院，包括有宿舍、食堂、车库等。

2 工程区地质

2.1 地形地貌

工程区位于太岳山支脉黑虎岭东麓，处于长治盆地西南部，位于山前洪积倾斜平原区。办公区位于申村水库左岸副坝北侧，原地形较为平坦，后将扩建溢洪道所开挖出的上第三系上新统（N2）棕红色黏土堆置于工程区东部，现状地面地形高低起伏，地面相对标高为-1.5 m～3.7 m，最大高差5.2 m。工程区北侧为上世纪60年代开挖的输水沟渠，沟深约10 m，沟宽20余m。

2.2 地基土构成与岩性特征

该建筑场地地层为第四系上更新统洪冲积物（Q3pl+al）和全新统人工填土（Q4ml）。场地土层分为5层，自上而下各土层特征分述如下：

①层人工填土：①-1层素填土，分布于场地东部的主要为开挖后松散堆填的上第三系上新统（N2）黏土，棕红色，结构松散，具架空现象，人工挖掘时塌落现象明显，无法取原得状试样，稳定性很差。其砂粒含量3.5%～7.2%，粉粒含量68.5%～73.8%，黏粒含量21.5%～25.2%，曲率系数 Cc为 1.1～2.5，不均匀系数Cu为8.5～20.0，厚2.5～5.4 m；分布于场地西部与北部输水渠顶部的主要为粉土，厚1.9～2.9 m，棕黄色，稍湿，稍密，底部含零星的煤屑、砖屑等。①-2层杂填土，杂色，以粉土为基质，含有较多砖石块及原地面混凝土块，结构松散-稍密。在场地多有分布，只在北部输水渠顶部缺失。

②层粉质黏土：红褐色，硬塑-坚硬，具中等缩性，具湿陷性。标准贯入实击数（下简称标贯实击数）为4～8击，平均6.0击，经杆长修正后击数（下简称修正击数）为3.8～8.0击，平均5.9击。本层层底埋深2.1～5.4 m，层厚 1.1～2.2 m。

③层粉土：黄、黄褐色，中密-密实，稍湿-湿，具中等缩性，局部土层具湿陷性，含较多的白色钙质菌丝，夹有薄层粉砂，偶含粉质黏土团块，由上而下砂粒含量逐渐增多。标贯实击数为5～11击，平均7.9击，修正击数为4.5～10.4击，平均7.4击。本层层底埋深3.8～11.0 m，层厚 1.5～3.9 m。

④层粉质黏土：褐灰色，可塑，具中等缩性，顶部零星具湿陷性，含有白色钙质菌丝及少量钙质结核，夹有较多的粉土薄层，标贯实击数为5～12击，平均9.5击，修正击数为4.5～9.9击，平均7.8击。本层只在场地东部二层办公楼区揭穿，揭穿部位层底埋深14.3～15.0 m，层厚8.2～8.8 m。

⑤层黏土：浅红色，可塑-软塑。标贯实击数为5～12击，平均11.0击，修正击数为7.6～8.9击，平均8.3击。本层只在场地东部二层办公楼区揭露。

2.3 地下水

场地内地下水类型为松散岩类孔隙水，地下水补给来源主要是大气降水及库水，库水补给地下水，地下水位受季节及库水变动影响大。另外，场地也会受到北侧输水沟渠输水时渗水的影响。

申村水库正常蓄水位相对标高为-3.7 m，水库常年蓄水位变化多在-5.7～-3.7 m之间。勘察期属枯水期，库水位相对标高-8.1 m，近于水库死水位。勘察期间建筑场地地下水埋深7.85～11.22 m，地下水水位相对标高-10.90～-9.03 m，地下水由南向北、由西向东渗流。受水库蓄水位影响，场地地下水水位变幅多在2～5 m之间，据勘察期间库水位与场地地下水位关系，推测水库处于正常高水位时，场地地下水位一般在相对标高-6.1～-4.7 m之间。当场地北侧输水沟渠输水且沟渠防渗效果不佳时，场地地下水位尤其是场地北侧地下水位可能更高。

3 地质问题

3.1 场地稳定性与适宜性

设计办公区建筑物毗临于场地北部输水沟渠南侧，其基础大多座于沟渠沟壁顶部。输水沟渠沟深近10 m，渠壁坡度30°左右，建筑物与边坡间的安全距离太小，不利于建筑物的稳定。建议可考虑以下措施：1）对渠壁沟坡采取护坡抗滑措施；2）将设计二层办公楼向南部适当偏移；3）缩小单层宿舍建筑规模，使其与北部沟渠边坡间有足够的安全距离。

设计单层宿舍距水库库岸最近距离仅10 m，水库左岸最终坍岸预测宽度约40～80 m，单层宿舍处于水库左岸坍岸范围内，库岸的逐步坍塌，势必影响建筑物的稳定性。建议在场地南侧水库岸坡采取护坡防冲措施并加强观测。

场地及场地附近无全新活动断裂，在对上述两项不良地质问题采取相应工程措施后，适宜建筑。

3.2 天然地基土的湿陷性

探井中部分试样湿陷系数δs大于0.015，场地北部输水沟渠顶部的第①-1层素填土、第②层粉质黏土、第③层粉土局部土层及第④层粉质黏土顶部零星土层具湿陷性。场地东部堆积的第三系上新统（N2）黏土层不具湿陷性，可不考虑湿陷。

经计算判定，场地属非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微），湿陷起始压力20～200 kPa，湿陷下限深度2.1～7.4 m。

3.3 场地浸没影响

场地位于库区左岸，属于长治盆地西南边缘，场地原地面相对标高-1.7 m左右，经调查，管理局原建筑物均为平房，许多房屋曾出现墙体开裂，屋顶漏雨等现象，分析除房屋年久失修原因外，受库水或渠水影响而产生浸没也是重要影响因素。

申村水库正常蓄水位相对标高为-3.7 m，场地地下水直接受库水位及场地北侧输水渠输水影响，据钻探资料，建筑场地地下水低于库水位1.0～2.8 m，推测正常蓄水位时，场地下水水位多介于相对标高-4.7～-6.1 m之间。据现场调查，工程区土壤毛细管水上升带高度约1.5 m，安全超高值取基础埋置深度1.5 m，则浸没的临界地下水位埋深为3.0 m。设计基础底相对标高为-1.5m，浸没的临界地下水位相对标高为-4.5m，故在申村水库处于正常蓄水情况下，建筑物一般不会受浸没影响。但场地北侧输水沟渠输水时水位可能高于浸没临界标高，靠近北侧的建筑物可能受到水渠渗水影响，建议采取严格防渗措施。

4 结语

建筑物地面设计标高为0 m，基础设计底相对标高为-1.5 m。场地东部地面相对标高1.3～3.7 m，堆载有①-1素填土层，厚2.0～5.4 m，土质疏松，结构松散，现状条件下该土层不能做为地基持力层；场地西部地面相对标高-1.7～-0.2 m，地表为厚0.5～1.5 m的素填土。场地①-1素填土层下多有厚度小于1 m的①-2杂填土层，物质组成杂乱，工程性质差，不宜做为地基持力层与下卧层。因此，应清除①-1与①-2填土层，然后换填，压实度大于0.95，使其满足建筑物的承载力及变形要求。②层粉质黏土与③层粉土及④层粉质黏土土质较均匀，质地较硬，承载力较高，可满足设计要求，可做为地基持力层。

由于②层粉质黏土与③层粉土具有湿陷性，场地属非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）之规定，并考虑本工程的浸没影响等工程问题，建议对地基湿陷土层采取换土垫层法进行地基处理，垫层采用3∶7的灰土，垫层厚度不小于1 m，或采用强夯或挤密桩消除部分湿陷性。