滏阳河衡水段综合整治工程地质条件及评价

郭建礼，王 斌，张 磊

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

滏阳河为子牙河流域两大支流之一，发源于河北省磁县境内，全长403km，总流域面积21737km2，是一条具防洪、灌溉、排涝、航运等综合作用的骨干河道。

滏阳河历史上水量丰沛，曾是邯郸至天津的主要航道，随着上游水利工程的大量修建及用水量的增加，滏阳河下游水量急剧减少，特别是20世纪80年代以来，水量大幅度减少，河道航运功能随之丧失，两岸堤防破损严重，部分河段滩地被严重侵占，河道过水能力减小，进行综合整治势在必行。

整治工程的重点是滏阳河衡水市区段，起于侯庄枢纽，止于大西头闸，全长20.8km，主要工作包括：①修建侯庄分流枢纽工程；②疏浚、开挖及规整河槽断面；③调整、恢复及加固两岸堤防，提高城区河段整体防洪能力及标准；④结合景观工程利用河槽蓄水，改善河道及两岸生态环境。

1 地质概况

1.1 地形地貌

工程区属华北中部冲洪积平原区，地势总体较为平坦，南部高北部低。

滏阳河现代河床呈“U”型，河深5～8m，河宽50～90m，河底高程11～15m，两岸高程17～22m，无明显阶地。滏阳河流经村庄及市区段河岸较为狭窄，其他段河岸较为开阔平坦。

1.2 地层岩性

工程区地层全部为第四系松散沉积层，岩性主要为第四系全新统冲洪积（al+plQ4）壤土、砂壤土、粉土及粘土，分布范围较广，局部夹薄层有粉、细砂薄层；第四系全新统湖沼积（l+hQ4）粘土、壤土、砂壤土及粉土。

因多次冲刷沉积，在水平方向和垂直方向上呈多层地质结构，单层厚度不等，一般为1～5m，土质较均匀，主要表现湿～饱和，可塑～软塑状态。与工程直接相关的是地表下30m深度范围内的地层，其岩性主要为砂壤土、壤土、粘土、粉土及少量粉、细砂等，地表土岩性主要为砂壤土和壤土，土质较均匀。

1.2.1 第四系全新统冲洪积（al+plQ4）

（1）壤土（al+plQ4）：灰黄色为主，湿～饱和，可塑～硬塑，土质较均匀，表层含植物根系，总厚度大于25m，地表及勘察深度范围内分布广泛。

（2）砂壤土（al+plQ4）：灰黄～褐黄色，湿～饱和，可塑～硬塑，土质均匀性较差，粉粒含量较高，局部夹薄层粉土、粉砂及粘土，厚度为0.5～5m。

（3）粘土（al+plQ4）：灰黄、棕黄，湿～饱和，可塑～软塑，土质较均匀，厚度为0.5～2m。

（4）粉、细砂（al+plQ4）：灰黄色，饱和，稍密，砂质较纯净，厚度为0.5～4m，多以夹层形式存在。

（5）粉土（al+plQ4）：灰黄色，湿～饱和，土质较均匀，粘粒含量少，厚度为0.5～3m。

1.2.2 第四系全新统湖沼积（l+hQ4）

（1）粘土（l+hQ4）：灰黑色为主，多呈饱和、软塑状态，富含有机质，有腥味，可见螺壳，厚度为0.5～4m。

（2）壤土（l+hQ4）：灰黑色为主，多呈饱和、软塑状态，富含有机质，有腥味，可见螺壳，厚度为0.5～4m。

（3）砂壤土（l+hQ4）：灰黑色为主，多呈饱和、软塑状态，微含砂砾，有腥味，可见螺壳，厚度为0.5～4m。

（4）粉土（l+hQ4）：灰黑色为主，塑性较差，含有机质，有腥味，可见螺壳，厚度为0.5～2m。

1.2.3 地质构造

工程区位于华北断陷的冀中坳陷与沧州凸起交汇带。近场区南段隐伏NNE向邯郸断裂，中段隐伏NE向新河断裂，北段隐伏NE向宁晋断裂，上述断裂为晚更新世以来活动断裂。

工程区广泛分布第四系松散沉积物，地表范围内未发现明显的地质构造。

根据GB18306—2001《中国地震动参数区划图》，工程区地震动峰值加速度为0.1g，相当于地震烈度7°，地震动反应谱特征周期为0.4s，场地类型划分为中硬场地。

1.2.4 水文地质条件

工程区属半干旱、半湿润过渡带，北温带东亚小季风气候区，四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，年平均气温12.7℃，极端最高气温42.7℃，极端最低气温-23℃，降雨主要集中在7、8月份，年平均降雨量506.3mm，最大年降雨量950mm，年平均蒸发量1200mm，多年平均无霜期220d，最大冻土深52cm。

勘察期间，滏阳河有水流通过，水深2～3m，呈黑褐色，水质差，有异味，污染严重。

工程区浅层地下水类型为第四系孔隙潜水，含水层大部分为壤土、砂壤土层。地下水埋深一般为4～8m，变幅一般为2～3m。

地表水类型为氯硫酸钠型水，矿化度2.68g/L，为微咸水；pH值为7.12，为中性水；总硬度为810.8mg/L，为极硬水。根据环境水对混凝土及金属腐蚀性判定标准，地表水对混凝土有分解类碳酸型中等腐蚀性，对普通水泥有结晶类硫酸盐型强腐蚀性，对混凝土中的钢筋及钢筋构件有中等腐蚀性。

地下水主要由大气降水及河水补给，地下水位高低受补给量及气候等因素影响。

本区粘土属极微透水层，壤土一般属微透水层，砂壤土属弱透水层，粉土属中等透水层，粉、细砂属于中等透水层。

2 工程地质条件及评价

2.1 地质条件

工程区地质结构为粘性土多层结构，地层岩性以壤土、砂壤土为主，夹杂粉土、粘土及薄层粉、细砂，单层厚度不等，地层分布较为连续稳定。

工程地质勘察工作进行了原位测试及土体的物理力学试验，根据试验成果，并结合该区段土体的物理力学特性，提出其力学指标建议值，见表1。

第四系全新统冲洪积（al+plQ4）地层承载力建议值为135～155kPa，压缩模量建议值5～6MPa，具中等压缩性，强度较高，性质较稳定，作为河堤、挡墙或建筑物基础持力层，可满足设计要求。第四系全新统湖沼积（l+hQ4）分布的灰黑色粘土、壤土、砂壤土及粉土层，顶面分布高程一般为9～15m，厚度为0.5～8m，地层承载力建议值为90～100kPa，压缩模量建议值4MPa，具高压缩性，强度较低，力学性质较差，作为基础持力层，应进行处理，或基础穿越该层，坐落在力学性质相对稳定的层位上。

如果采用天然地基，建筑物基础底面与地基之间的摩擦系数见表2。对于软弱地层，如果采用桩基，建议采用冲孔灌注桩，桩的极限侧摩阻力建议值见表2。

表1 土的力学指标建议值表

表2 摩擦系数与极限侧摩阻力建议值表

河道需要开挖拓宽，根据挖填平衡，弃料应充分利用。河岸开挖弃料主要为壤土及砂壤土，天然含水量偏高，一般高于最优含水量，不宜直接碾压使用，应进行翻晒；塑性指数、粘粒含量一般满足设计要求，局部地段粉粒含量较高，建议开挖后混合搅拌使用；在压实度为0.92要求下，土料击实后渗透系数多小于1×10-5cm/s，满足设计对防渗土料的要求；最大干密度较小，多小于天然密度，土料不易碾压到规定密度。

2.2 工程地质评价

本区段河岸整体分布以壤土为主，岸坡较舒缓，抗冲刷能力较强，岸坡整体稳定性较好，局部河段分布砂壤土及粉土，稳定性相对较差，长时间水浸或冲刷，会影响河岸稳定性，建议进行防护。滏阳河蜿蜒曲折，弯道较多，行洪时岸坡迎水面受冲刷，易造成塌岸，影响河岸稳定性，建议进行防护处理。

滏阳河两岸大部分地段分布为第四系松散沉积壤土、砂壤土层，单层厚度为1～5m，分布稳定广泛，渗透系数建议值2.5×10-5～5×10-6cm/s，属微～弱透水层，透水性较差，可视为相对隔水层，不易发生管涌、流土、接触冲刷等渗透破坏问题。

局部地段分布粉土及粉、细砂层，厚度为0.5～4m，渗透系数建议值5×10-4～7.5×10-3cm/s，属中等透水性，透水性较强，在蓄水条件下，粉、细砂层土及粉土层易造成河水外渗，导致水量减少；另外，长期渗漏还易造成细颗粒大量流失，致使土体组成及结构发生变化，引起堤基渗透变形，建议对该地质段进行防渗处理。

本区抗震设防烈度为7°，分布粉、细砂、粉土及砂壤土等少粘性土，根据GB50287—2006《水力发电工程地质勘察规范》，初判具地震液化潜势。复判根据标准贯入击数法，即符合下列公式时判定为液化土：N63.5＜Ncr。 结果表明，贯入击数（N63.5）大于临界值（Ncr），判定该层不具液化潜势，不会造成地震液化危害。

3 施工导（截）流及排水

滏阳河有水流通过，施工期间应进行导（截）流或排水。工程区地下水埋深一般为4～8m，建筑物基础深度范围内存在基坑排水问题，应采取排水或截流措施。工程区分布粉土及粉、细砂层，富水性较好，排水时可能引起涌砂，影响坑壁稳定，建议采取处理措施。

4 淤积层开挖及处理

河床存在淤积层，厚度较大，一般为3～5m，广泛分布在现代河床，性状差，强度低，不能作为基础持力层及填筑料使用，如果开挖，应予以清除。淤积层富含有机质，河道蓄水后易造成水质恶化，造成污染，影响观感，由于置换回填难度较大，建议在其表层铺设隔离层。

5 边坡稳定

对于临时边坡开挖，特别是砂壤土、粉土、粉砂等少粘性土分布地段，开挖时易引起坍塌、涌砂等稳定问题，必要时应进行防护。建议开挖坡比：粘土为1∶1，壤土、砂壤土为1∶1～1∶1.25，粉土为1∶1.25～1∶1.5，粉、细砂为1∶1.75～1∶2。

6 河道物理地质现象调查

本区段地势总体较为平坦，冲沟不发育，局部地段河岸外围分布鱼塘。临近村庄地段及市区段，岸坡多分布建筑垃圾及生活垃圾，影响岸坡稳定并造成环境污染，整治时应清除。穿村及穿市段部分建筑物侵占河岸，影响行洪，整治时应拆除。

7 结语

（1）工程区地质条件较好，地层分布稳定，性状较好，强度普遍较高，但存在砂壤土、粉土及粉、细砂等少粘性土，工程区存在河道岸坡稳定、渗透稳定、基坑涌砂、边坡稳定等工程地质问题；工程区分布灰黑色湖沼积（l+hQ4）粘土、壤土、砂壤土及粉土层，该层力学性质较差，强度较低，如果作为基础持力层，建议进行处理。

（2）建议施工前补充适量的水文地质工作，查明本区水文地质条件，为渗漏分析、基坑排水等提供依据。

［1］常士骠，张苏民.工程地质手册［K］.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［2］GB50487—2008，水利水电工程地质勘察规范［S］.

［3］GB50011—2001，建筑抗震设计规范［S］.

［4］李广诚，司富安.堤防工程地质勘察与评价究［M］.北京：中国水利水电出版社，2004.

［5］河北省水利水电勘测设计研究院.滏阳河综合整治衡水市区段可行性研究报告［R］.2009.