浅谈西安护城河治理的工程地质条件

陈建国

（陕西省水利电力勘测设计研究院勘察分院 陕西 咸阳 712000）

1 工程概况

西安是世界闻名四大古都之一，著名的历史文化名城，也是著名的旅游城市。西安明城墙是西安市的主要景观之一。为了提升西安旅游景观的知名度，更好的体现旅游景观的人文价值和环境保护作用，改善和美化城市生态环境和市民居住条件，进一步提高城市品位，2006年已在护城河东门~建国门段进行了治理试验。继该试验段工程完成之后，就进行护城河建国门～西门段治理实施方案论证工作，经过多种方案审查修订，目前已进入工程设计阶段。

2 勘察任务及要求

依据《护城河建国门～文昌门段整治工程地质勘察任务书》，本次工程地质勘察的主要任务要求如下：查明河道水文地质、工程地质条件，分析相关工程地质问题，评价蓄水后水库对城墙及周边建筑物的影响；查明河床、坝址、有关桥梁和其它设施的工程地质与水文地质条件，并做出相应评价；预测护城河水位抬高后可能出现的环境工程地质问题。

3 场地工程地质条件

3.1 地形地貌

西安市护城河建国门～文昌门段治理工程主要位于渭河二级阶地后部，和平门以东为三级阶地。勘察范围内地形总体呈东高西低。

3.2 地层岩性

勘察范围内地层岩性为第四系松散堆积物。根据现场钻探鉴别，地层岩性由新至老分述如下：

①淤泥质土(Q42al)：深灰～灰黑色，质地不均，含石块，具臭味，软-流塑，厚度差异大，层厚2.7m～4.6m。分布于护城河底部。

②杂填土(Q4s)：杂色，夹大量砖块、水泥及石灰渣等垃圾，土质不均匀，厚度差异大，层厚0.5m～8.5m。分布于护城河两岸表层。

②素填土(Q4s)：灰黄色～褐黄色，夹砖渣、水泥渣等，硬塑-坚硬状，土质不均，厚度差异较大，层厚1.1m～5.1m。分布于护城河两岸上部。

③黄土(Q32eol)：灰黄色，土质均匀，孔隙发育，具大孔结构，可塑～硬塑，河床内已经挖除，厚度差异大，层厚0.8m～8.9m。沿护城河两岸广泛分布。

④古土壤(Q32el)：黄褐色，土质均匀，微具团粒结构，孔隙较发育，夹钙质结核，可-硬塑，厚度差异大，层厚0.5m～4.5m。广泛分布于工程区。

⑤粉质粘土(Q31al)：灰黄色，以粉粒为主，土质较均匀，夹零星蜗牛壳，可塑，厚度3.3m～8.3m。广泛分布于工程区。

⑤粉质粘土(Q31al)：褐黄色，以粉粒为主，土质较均匀，夹零星蜗牛壳，可塑，厚度较大，勘察期间未穿透该层，孔深25.0m最大揭露厚度约9.5m。广泛分布于工程区。

⑥粘土(Q31al)：红褐色，以粉粒为主，土质均匀，可-硬塑。夹零星蜗牛壳及钙质结核。厚度约1.4m，呈透镜状分布于区内地层下部。

3.3 地质构造及地震

工程区位于渭河断陷盆地中段，受秦岭纬向构造及新华夏系构造影响基底构造复杂，历史上地震频率高，震级大。根据《中国地震动参数区划图（2001）》西安城区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，反应谱特征周期为0.45s。

3.4 水文地质条件

3.4.1 地下水埋藏特征

勘察区内地下水含水层主要为黄土、古土壤和粉质粘土，地下水的类型属孔隙~裂隙水，地下水埋深受地形影响。

表1 环境水对砼的腐蚀性评价表

结合本次勘察资料可以看出（详见图1～图3），勘察场地地下水有如下特征：在护城河附近，文昌门以西护城河北岸地下水位高于护城河水位，地下水补给护城河；文昌门以东护城河北岸地下水位低于护城河水位，说明该段护城河水补给北岸地下水。

3.4.2 地下水腐蚀性分析

本次于工程区内共取河水及地下水样3组进行室内水质分析试验。依据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-99)环境水腐蚀性判定标准之规定，对环境水腐蚀性判别如表1。由表可知，地下水对混凝土无腐蚀性，护城河水对混凝土无腐蚀性，局部地下水受生活垃圾的污染，对混凝土有弱腐蚀性。

4 库区工程地质条件

4.1 基本地质条件

库区地貌单元主要属二级阶地，其中和平门以东局部为三级阶地。护城河内侧岸高于外侧岸。库区两岸为人工边坡，岸坡底部为砌石护坡，中上部植被覆盖率约95%以上，左岸便道下部为城市截污箱涵，边坡基本稳定。

4.2 主要工程地质问题

4.2.1 库区渗透

护城河为人工开挖河道，库盆主要由人工填土和黄土、古土壤组成，库盆底部以粉质粘土为主。库区没有发现第四纪断裂及地裂缝分布，不存在沿断裂带和地裂缝的渗漏问题。

4.2.2 岸边坡稳定

库区岸坡主要由第四系全新统人工填土和上更新统黄土、古土壤组成。其中人工填土包括杂填土和素填土，其厚度差异性大，均匀性差，对边坡稳定存在不利影响。

5 坝址区工程地质条件

5.1 基本地质条件

坝址区左岸地面高程405m～407m，岸坡高度 5.6m～7.7m，坡面倾角 40°～43°，岸坡下部高程397.00m～398.5m，有城市截污箱涵通过，其顶部便道宽约3.5m；右岸地面高程408m～410m，岸坡高度 10m，坡面倾角 45°～47°，岸坡下部便道宽约2.0m。左右岸边坡基本稳定。该段河道顺直，河床宽度约22m，高程约397.35m，勘察期间河内水深约0.15m。

5.2 坝基

坝基地层分为两层。上部为淤泥质土，层厚2.5m～2.7m，软塑-流塑状，工程性质极差，必须进行清除；下部古土壤层厚2.4m，密度ρ＝1.79g/cm3，压缩系数 α1-2＝0.47MPa-1，饱和固结快剪 c=23.5kPa，φ=16°；承载力 fak＝150kPa，满足工程要求；下层粉质粘土，密度ρ＝2.0g/cm3，压缩系数α1-2＝0.29MPa-1，厚度大于5.0m，承载力fak＝160kPa，饱和固结快剪强度指标 c=29.7kPa，φ=17°。建议坝基见基面选择粉质粘土层。

6 建筑物工程地质条件

6.1 基本地质条件

截污箱涵位于护城河南岸斜坡下部便道下，本段全长约1274m，涵管断面为1.4m（宽）×1.5m（高），流量为4.04m3/s，本次改建方式为加高加固。文昌门桥、和平门桥分别位于该段的中部及末端跨越截污箱涵。该段地貌单元属二级阶地。

6.2 和平门桥工程地质条件

根据试验资料：素填土和黄土属非自重湿陷性土层，素填土湿陷系数δs＝0.033～0.112，湿陷起始压力 Psh＝42kPa～119kPa；黄土层湿陷系数 δs＝0.016～0.024，湿陷起始压力Psh＝140kPa～185kPa。勘察期间护城河和平门段水位高程401.92m，综合治理后护城河设计水位 404.5m～404.9m，抬高 2.5m～3.0m，桥位两侧拱角的素填土和黄土将浸泡于地下水位以下，对桥基有不利影响。

7 结语

根据勘探试验资料分析，护城河两岸堆积的人工填土、黄土、古土壤渗透系数k＞1×10-4cm/s，中等透水，护城河建国门～文昌门段水库存在渗漏问题，水库渗漏可能引起护城河两岸湿陷性土层的不均匀沉陷变形，对护城河两岸环城路和西安市古城墙产生不利影响。因此，在护城河蓄水前应做好防渗处理，并在一定范围内布设水文地质观测孔，对护城河水位升高后的地下水水位动态进行长期观测。

文昌门桥位两侧拱角的黄土和古土壤，和平门桥位两侧拱角的素填土和黄土将浸泡于地下水位以下，对桥基有不利影响。建议对桥基进行适当加固。

护城河两岸有大量的人工填土分布，其土质杂乱，强度差异较大，护城河水达到设计水位后，局部人工填土边坡有可能出现明显变形。建议加强人工填土边坡段衬砌。陕西水利