东孟姜女河治理工程地质条件与评价

高占彩

(封丘县大功辛庄灌区事务中心，河南 新乡 453300)

1 工程概况

东孟姜女河自西南向东北穿过新乡县、卫滨区、高新技术开发区、红旗区、牧野区、卫辉市等县市，在卫辉境内入卫河，沿途多条支流汇入，是新乡市一条较大河流，入卫河桩号为46+600(零桩号位于新乡县合河闸)，全长52.48 km，主要走向为西南至东北，流域面积468.50 km2。经过多方案比较，确定工程治理方案：治理段全段按照5年一遇除涝标准进行河道清淤疏浚。该项目工程治理范围为：从卫辉市大任庄生产桥下游桩号14+395至贾屯排入口桩号33+053处，治理段河道总长度为18.66 km，地理位置北纬35°21′11″～ 35°14′16″，东经114°00′03″～113°53′14″。

2 工程区气象、水文特征

东孟姜女河流域属暖温带大陆性季风气候，半湿润易旱地区，春季干旱风沙多，夏季炎热雨量大，秋高气爽季节短，冬季寒冷雨雪少。受季风环流的影响，降水量随季节变化特征明显，降雨不仅年际变幅大，6—9月份降雨占全年降雨的70%左右，年降水量569.30～604.00 mm。

3 项目区地质条件及评价

3.1 项目区地质条件

此次对东孟姜女河流域内桩号14+395～33+053两岸堤防地基进行勘探，最大揭露深度为15.00 m，堤基土质均为第四系沉积物。

地层岩性15.00 m内以填土、中粉质壤土、重粉质沙壤土和砂土为主。

河床岩性以重粉质沙壤土为主，局部为重粉质壤土，均为细粒土，松散～稍密状，为河床冲积物，易于实施清淤疏浚工程。

项目区地处黄河冲积平原的中上部，由黄河故道和泛流平地组成，属平原地形，地势由西南向东北倾斜。地势总特点是西南高、东北低，地面高程68.20～74.60 m，地形略有起伏。

在河道两侧进行了踏勘，岩性主要以中粉质壤土为主，轻粉质壤土次之。在河道两侧共取散装样3组，试验项目有颗分、液塑限试验、击实、固结、直剪以及化学分析，试验成果统计见表1。

表1 土料主要物理力学性质指标统计表

从3组试验的结果看，料场土样的黏粒含量在12.20%～17.60%之间，统计的算术平均值为14.90%；塑性指数在7.50%～9.40%之间，平均值8.70%；击实试验的最大干密度值在1.69～1.75 g/cm3之间；最优含水率在17.00%～19.30%之间。

3.2 项目区地质评价

3.2.1 各层土压缩性评价

第①层，填土(Q4ml)：该层在河道沿线两侧均有分布，由堤身土和素填土组成，其成分以轻粉质壤土为主，中粉质壤土次之。堤身土灰黄色、褐黄色，稍湿，稍密，含植物根系；素填土灰黄色，不均匀，稍湿，稍密，局部含少量碎砖屑等。层底埋深及厚度0.30～2.00 m，平均0.48 m。

第②层，中粉质壤土(Q4al)：该层在河道沿线两侧均有分布，灰黄色、灰褐色，可塑，有光泽反应，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，局部夹薄层重粉质壤土，一般层厚20～40 cm。层底埋深4.40～9.60 m，平均6.36 m，厚度2.90～9.30 m，平均5.88 m。压缩系数为0.23 MPa-1，压缩模量为6.80 MPa。

第③层，重粉质沙壤土(Q4al)：该层在河道沿线桩号15+000～19+000，桩号29+000～29+851有分布，灰黄色为主，很湿，稍密，干强度低，韧性低，摇振反应中等～迅速，局部夹薄层粉砂。层底埋深6.50～8.30 m，平均7.44 m，厚度0.90～3.20 m，平均1.67 m。压缩系数为0.19 MPa-1，压缩模量为10.20 MPa。

第④层，细砂(Q4al)：该层在河道沿线均有分布，灰黄色，饱和，稍密-中密，主要成分有石英、长石及少量暗色矿物成分组成,分选性好,磨圆度差，局部夹薄层中砂。层底埋深8.00～13.80 m，平均10.74 m。厚度1.00～7.10 m，平均3.75 m。压缩系数为0.15 MPa-1，压缩模量为12 MPa。

第⑤层，中砂(Q4al)：该层在河道沿线均有分布，灰黄色，饱和，中密—密实，主要成分有石英、长石及少量暗色矿物组成，分选性好，磨圆度差，局部夹薄层细砂。该层未揭穿，揭露最大厚度7.00 m。压缩系数为0.09 MPa-1，压缩模量为16 MPa。

3.2.2 各层土的渗透性评价

第②层，中粉质壤土(Q4al)：该层在河道沿线两侧均有分布，灰黄色、灰褐色，可塑，有光泽反应，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，局部夹薄层重粉质壤土，一般层厚20～40 cm。层底埋深4.40～9.60 m，平均6.36 m，厚度2.90～9.30 m，平均5.88 m。垂直渗透系数为3.52 cm/s。

第③层，重粉质沙壤土(Q4al)：局部夹薄层粉砂。层底埋深6.50～8.30 m，平均7.44 m，厚度0.90～3.20 m，平均1.67 m。垂直渗透系数为3.21cm/s。

第④层，细砂(Q4al)：局部夹薄层中砂。层底埋深8.00～13.80 m，平均10.74 m。厚度1.00～7.10 m，平均3.75 m。垂直渗透系数为3.00 cm/s。

第⑤层，中砂(Q4al)：局部夹薄层细砂。该层未揭穿，揭露最大厚度7.00 m。垂直渗透系数为1.50 cm/s。

3.2.3 各土层的承载力评价

第②层，中粉质壤土(Q4al)：该层在河道沿线两侧均有分布，灰黄色、灰褐色，可塑，有光泽反应，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，局部夹薄层重粉质壤土，一般层厚20～40 cm。层底埋深4.40～9.60 m，平均6.36 m，厚度2.90～9.30 m，平均5.88 m。该土层承载力标准值fk=150 kPa。

第③层，重粉质沙壤土(Q4al)：局部夹薄层粉砂。层底埋深6.50～8.30 m，平均7.44 m，厚度0.90～3.20 m，平均1.67 m。该土层承载力标准值fk=160 kPa。

第④层，细砂(Q4al)：局部夹薄层中砂。层底埋深8.00～13.80 m，平均10.74 m。厚度1.00～7.10 m，平均3.75 m。该土层承载力标准值fk=180 kPa。

第⑤层，中砂(Q4al)：局部夹薄层细砂。该层未揭穿，揭露最大厚度7.00 m。该土层承载力标准值fk=340 kPa。

3.2.4 地下水腐蚀性评价

地下水对建筑物基础(或混凝土)无腐蚀性，对建筑物钢筋无腐蚀性。

3.2.5 地震效应评价

此工程区地震动峰值加速度为0.20 g；相当于地震烈度Ⅷ度。

3.2.6 土层的渗透变形评价

勘察区岩性分为填土、中粉质壤土、重粉质沙壤土、细砂、中砂三类，均为细粒土。堤基地质结构为多层结构；堤基渗透变形为流土问题；根据河道沿线两侧的地形和地貌分布状况，堤基地质结构及土的物理力学性质，按《堤防工程地质勘察规程》，此工程均为C类堤基。基本不存在抗渗问题和特殊土引起的问题，但场地内存在液化土层问题。

根据土的物理力学指标，结合相近工程类比，提出各有关土层的开挖边坡建议值见表2。

表2 各岩土层有关参数建议值一览表

4 工程水文地质条件评价结论与建议

4.1 结论

一是从场地周围地形、地貌、地质环境和各勘探孔地质情况看，场区内无岩溶、滑坡、泥石流等不良地质作用。各勘探孔在勘探深度内未发现沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的地下埋藏物。亦无活动断裂与活动地裂通过，对拟建工程是适宜的。河道左岸和右岸堤防大部分处于无堤状态，左岸有堤段累计总长度约5.70 km，有被破坏和雨水冲蚀现象，堤顶宽度不超过3 m。右岸有堤段累计总长度约0.65 km，也有被破坏和雨水冲蚀现象，堤顶宽度不超过3 m。河道两岸基本失去堤防功能，建议进行新建堤防或加固，并对河道边坡进行加固。二是此区地处黄河冲积平原的中上部，由黄河故道和泛流平地组成，属平原地形，地势由西南向东北倾斜。地势总特点是西南高、东北低，地面高程68.20～74.60 m，地形略有起伏。勘察区地层分布相对比较稳定，变化相对较小，无特殊类土；地层岩性从上至下为中粉质壤土、重粉质沙壤土、砂土，渗透性等级属弱透水。三是根据中国季节性冻土标准冻深线图，勘察区标准冻土深度为0.40 m。四是根据《中国地震动参数区划图》，场区的地震基本烈度为Ⅷ度区，设计基本地震峰值加速度值为0.20 g，地震动反应谱特征周期值0.45 s。综合判定本场地为轻微、中等液化场地。五是勘察期间，地下水位受河流影响，地下水位埋深受河流的影响，流域内稳定水位埋深2.70～9.00 m，平均5.50 m，地下水位标高65.53 m左右。主要接受大气降水、引黄渠道渗漏补给，其次为农田灌溉回渗补给、河流渗漏补给和侧向径流补给——地下水自西南向东北径流，根据河道两侧5件地下水水质分析成果，工程区地下水化学类型为HCO3·SO4·Cl～K·Na·Ca型水、SO4·Cl～K·Na·Ca型水、SO4·HCO3·Cl～K·Na型水、HCO3·SO4～K·Na·Mg型水、SO4·HCO3～K·Na·Ca型水，中性～弱碱性、硬水～特硬水。六是勘察区岩性分为填土、中粉质壤土、重粉质沙壤土、细砂、中砂三类，均为细粒土。堤基地质结构为多层结构；堤基渗透变形为流土问题；根据河道沿线两侧的地形和地貌分布状况，堤基地质结构及土的物理力学性质，按《堤防工程地质勘察规程》，此工程均为C类堤基。基本不存在抗渗问题和特殊土引起的问题，但场地内存在液化土层问题。七是天然建筑材料筑堤土料储量满足设计要求，该料场土料的黏粒含量、塑性指数和渗透系数质量技术指标均符合规范要求。砂料、石料需外购，其质量符合规范要求，储量满足设计要求。

4.2 建议

①综合治理东孟姜女河流域，治理范围内河道长度18.66 km,治理内容为河道主槽清淤，河道边坡加固，河道两岸堤防新建与加固。②此报告仅供初步设计时使用。勘探点间距500 m，不可能解决堤防沿线所有工程地质问题，施工中如果出现不良地质现象，必须进行施工勘察。③勘察单位须参加与地质有关的工程验收及工程质量检查。④对清淤区土方进行施工勘察，进一步查清符合筑堤土料的储量，以便有计划地在河道两侧取土筑堤，在河道两侧取土筑堤前，也应进行施工勘察，以确保其质量技术指标满足规范要求。⑤河道两岸基本失去堤防功能，建议进行新建堤防或加固，并对河道边坡进行加固。