某防洪堤治理工程地质及水文地质评价

王 明

(江西省鄱阳县水利局，江西 鄱阳 333100)

1 工程及地质概况

工程区属低山丘陵地形，海拔高程在2400m以下，风蚀较为严重，山丘区岩石经剥蚀造成破碎，山坡坡度较陡，坡面植被稀少，植被覆盖率约5%-35%，河流出山后连接山前洪积、冲积扇，进入川区平原。工程区地形西南高北东低，海拔高程由南部山区≥2000m向北逐渐降1315m，中部平原以海拔1500-1600m冲洪积平原的前缘为界，县境北部(工程区)和东北部为合黎山地，海拔1350-1800m。北山区坡度一般为30°左右，平原区坡度一般为15°左右，植被稀少，由于受山洪冲击，形成大小不等的冲沟，经汇集而形成山洪沟道。工程区物理地质现象主要为沟道暴洪，因东段位于山前冲洪积倾斜平原下部，地面表层主要为砂卵砾石，地层结构松散，地面倾斜，植被稀少，地形开阔，属季节性洪水沟道，平时沟道内无地表水流，沟床裸露，突发暴洪时，洪流短时间内搬运地表大量的松散堆积物，快速汇集，形成强 大的洪流。

本次工程区八坝-十坝防洪治理工程治理沟道总长约16.05km，其中，八坝段治理河长约7.3km，九坝、十坝段治理河长约8.75km。共新建堤防总长29.065km，其中，八坝新建堤防长11.66km，九坝、十坝共新建堤防长17.405km。

2 工程地质及水文地质评价

2.1 水文地质条件及水、土的腐蚀性评价

1)地下水类型及赋存条件：

工程区地地下水主要 为第四系松散岩类孔隙潜水，山前冲洪积倾斜平原区地下水位埋深50-15m不等，对本工程无影响，平原区地下水位埋深15-1.5m不等，各支沟汇入黑河口处地下水位埋深约1.5m，地下水位年变幅0.5-1m，含水层岩性为砂卵砾石、砂砾石、中细砂及粉细砂等，总厚度≥100m。地下水除接受工程区外围地下侧向径流补给外，上段汛期洪水渗入补给地下水，其形式为带状垂直入渗补给，下段接受农田灌溉期回归水及大气降水的入渗入补给，地下水自南西向北东径流，以蒸发、侧向流出、泉水溢出、人工开采的方式排泄。因此，在河谷平原区地下水埋深较浅，与本工程有着直接关系。

2)环境水腐蚀性评价：

为评价环境水对建筑材料的腐蚀性，本次在黑河取地表水、地下水各1组，按照《水利水电工程地质勘察规范》附录L进行评价可知[1]：黑河地表水对普通混凝土具有硫酸盐弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋和钢结构无腐蚀性。黑河两岸阶地地下对普通混凝土具有硫酸盐强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋和钢结构具有中等腐蚀性，环境水对混凝土的腐蚀性见表1。

表1 环境水对混凝土腐蚀性判别

3)土的腐蚀性评价：

经对堤基土取样进行土化学分析，根据分析结果参照《岩土工程勘察规范》， 堤基土环境类型属Ⅲ类。按照《规范》表12.2.1评价可知，八坝段堤基粗粒土中 SO42-含量为1094.4-3139.2mg/kg，Cl-含量35.5-745.5mg/L，pH值8.4，易溶盐 含量 2114-6352mg/kg；九坝、十坝段堤基粗粒土中SO42-含量为1019.52- 3542.4mg/kg，Cl-含量461.5-443.75mg/L，pH值8.4，易溶盐含量2779-6366mg/kg，地基土对普通混凝土具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微-中等腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性[1]。

2.2 堤防工程地质条件及评价

篇幅所限，现将八坝段堤防工程地质条件分别说明如下：

1)左岸桩号0+000-1+383 段。

根据工程布置，左岸桩号0+000-0+810段基本沿治理沟道岸坎布设，0+810-1+383段基本沿治理沟道沟床及漫滩布设，沟道岸坎高出主沟道0.5-1.5m，具二元结构，上部岩性为粉质壤土层，黄褐色，土质不均一，结构稍密，虫孔及大孔隙发育，含植物根系及砂砾石，厚0.5-1.0m。河床、河漫滩岩性为砂砾石层，灰黄色，结构稍密，磨圆度及分选性较差，颗粒岩性主要以砂岩、板岩、花岗岩为主，厚度>5m。堤基砂砾石中砂的含量较高，其抗冲性均较差，在沟道洪水长期冲刷下，堤基易掏空，造成堤身失稳而垮塌，建议将堤防基础埋置于最大冲刷深度以下，建议砂砾石临时开挖边坡1∶1.0-1∶1.25。

2)右岸桩号0+000-4+351段。

根据工程布置，该段堤线大部分沿戈壁布设，地形相对较为平缓，地面高程 介于1375-1333m之间，戈壁滩岩性以砂砾石层为主，灰黄色，结构稍密，磨圆度及分选性较差，颗粒岩性主要以砂岩、板岩、花岗岩为主，厚度>5m。因堤基砂砾石中砂的含量较高，其抗冲性均较差，在沟道洪水长期冲刷下，堤基易掏空，造成堤身失稳而垮塌，建议将堤防基础埋置于最大冲刷深度以下，建议砂砾石临时开挖边坡1∶1.0-1∶1.25。

3)左岸桩号1+383-4+360段。

根据工程布置，该段堤线沿原有沟道岸坡布设，横穿国家公益林，局部横穿214县道。根据现场勘察，堤基岩性上部为沙壤土，灰黄色，土质较均匀，结构稍密，虫孔及大孔隙发育，含植物根系及砂砾石，厚0.5-1.0m，下部为砂砾石层，灰黄色，结构稍密，磨圆度及分选性较差，颗粒岩性主要以砂岩、板岩、花岗岩为主，厚度>5m。因堤基砂砾石中砂的含量较高，其抗冲性均较差，在沟道洪水长期冲刷下，堤基易掏空，造成堤身失稳而垮塌，建议将堤防基础埋置于最大冲刷深度以下，建议砂砾石临时开挖边坡1∶1.0-1∶1.25。

4)右岸桩号4+351-7+300 段。

根据工程布置，该段堤线大部分横穿林地布设，局部横穿214县道和双丰渠。 根据现场勘察，堤基岩性上部为沙壤土，灰黄色，土质较均匀，结构稍密，虫孔 及大孔隙发育，含植物根系及砂砾石，厚0.5-1.0m，下部为砂砾石层，灰黄色， 结构稍密，磨圆度及分选性较差，颗粒岩性主要以砂岩、板岩、花岗岩为主，厚度>5m。八坝段堤基砂砾石层地质参数汇总表见表2。

表2 八坝段堤基砂砾石层地质参数汇总表

3 天然建筑材料

根据因地制宜、就近取材的原则，主要进行了混凝土骨料、块石料等天然建筑材料详查。

1)混凝土骨料。

混凝土骨料为本工程所需的主要天然建筑材料，根据现场调查，摆浪河有砂砾石料场，其骨料质量好、储量大，可以满足本工程要求。料场至工地有公路相通，交通条件较好，平均运距约65km。

该料场位于摆浪河河漫滩及河床，岩性为冲洪积砂卵砾石，厚度>10m， 地下水位埋深一般为1-4m，并随河水的涨落而变化。砾石磨圆度较好，卵砾石成份以花岗岩、砂岩、灰岩等为主，砂为中细砂。砾石比重2.66-2.67，堆积密度1.69-1.70g/cm3，孔隙率36.1-36.7%，吸水率0.7-0.8%，针片状颗粒含量0.5%-0.6%，轻物质含量0.21%-0.22%，含泥量0.8%-0.9%，硫酸盐及硫化物含量<0.042%-0.047%，有机质含量浅于标准色，细度模数6.63-6.66。砂的比重2.63，堆积密度1.50-15.1g/cm3，孔隙率42.6-43.0%，云母含量0.035-0.040%，含泥量13.2%-14.6%，硫酸盐及硫化物含量<0.050%-0.062%，有机质含量浅于标准色，细度模数2.58。除细骨料孔隙率、含泥量略有超标外，混凝土骨料其余各项指标符合规范要求。

根据本工程特点及料场分布情况，建议混凝土骨料以采购为主，因骨料含泥量大多超标，为保证工程质量。建议生产过程中应加强冲洗需，购买时应选择合格骨料，并将含泥量控制在3%以下。混凝土粗骨料试验指标与质量技术指标对比表见表3。

表3 混凝土粗骨料试验指标与质量技术指标对比表

2)块石料。

高台县城北部合黎乡六四村有块石料开采场，交通条件较好，平均运距约25km。本工程所需的块石料可从这些料场购买，储量满足本工程需求。

块石岩性主要为石英砂岩、闪长岩、花岗岩等为主，经工程类比，其干密度2.64-2.65g/cm3，比重2.74-2.75，干燥状态单轴饱和抗压强度平均值56- 97.5MPa，饱和状态单轴饱和抗压强度平均值42-76MPa，软化系数0.75-0.82，硫酸盐及硫化物含量(SO3)0.21，冻融系数0.87，冻融损失率为零。块石料各项指标符合设计和规范要求。

3)填筑料。

本工程堤线大多沿阶地前缘岸坎及河床、河漫滩埋设，堤身所需的填筑料首先采用堤基开挖的砂砾石，也可结合河道整治，在设计河床高程以上就近开挖砂砾石，严禁深挖。

经对黑河右岸阶地表层的砂壤土取样进行试验其砂粒占59.24%，粉、黏粒占 40.76%；塑性指数7.48；击实后最优含水率12.50%，最大干密度1.84g/cm3。该层土各项指标均符合规范要求，可作为填筑料。

主河道内开挖的砂砾石颗粒较细，压实度较低，不宜直接碾压，为防止压实度较低产生边坡失稳，产生滑塌，需放缓边坡或外包黏性土。此外，还可以采用混合填筑的方法，将阶地或冲洪积平原上部的砂壤土与河床开挖的砂砾石掺配，掺配后可显著提高其压实质量。由于高台县属北温带干旱气候区，区内砂砾石天然含水率均偏低，为保证压实质量，不管采用哪种填筑方法，均需加水至最优含水率±3%范围内，方可进行填筑。

4 结论及建议

通过防洪堤工程区工程地质及水文地质资料分析，室内试验研究等，得到以下结论：工程区物理地质现象不甚发育，无大型崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害；工程区物理地质现象主要为季节性冻土和沟道暴洪；工程区地表水对普通混凝土具有硫酸盐弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋和钢结构无腐蚀性，地下水水质较差，对普通混凝土具有硫酸盐强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋和钢结构具有中等腐蚀性，地基土对普通混凝土具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微-中等腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性；天然建筑材料储量满足本工程需求，质量基本符合设计和规范要求。