横山县塔湾防洪工程地质勘察分析与探讨

何艳霞

（横山县水土保持工作站 陕西 横山 719100）

1 概况

横山县塔湾集镇防洪工程位于横山县西南部的塔湾镇，距县城约30km。为了改善塔湾镇芦河水道的进一步侧向侵蚀，减小河道下游淤积压力，提高城镇防洪标准，筑堤造地，给集镇居民创造一个舒适幽雅的休闲场所，决定对横山县塔湾集镇芦河和杨小川段进行治理，修建堤防护岸工程。为了确保工程建设科学进行，需对工程地质进行勘察，本次工程勘察设计的主要任务是新建塔湾集镇防洪堤4468m，其中主河芦河段左岸长 2093m，桩号 0+000～2+093；右岸长1821m，桩号 0+000～1+821，设计河底堤距30m。支沟杨小川段左岸长554m，桩号1+821～2+375，设计河底堤距25m。设计防洪标准20年一遇，洪峰流量芦河段229m3/s，杨小川段 126m3/s。

2 勘察方法

2.1 勘察要求

依据《堤防工程勘察规程》、《岩土工程勘察规范》，参照有关规程、规范，确定本次勘察的重点为：查明拟建水工建筑物下地层构成、成因、岩土特性、埋藏深度、厚度及其物理力学性质，查明地基下岩层层面起伏变化规律、软弱层分布特点、岩层的渗透性，提供有关参数，调查区域地质构造、不良地质现象的分布及工程地质特征；提供拟建水工建筑物设计的岩土参数，并对基础形式、地基的处理方式提出建议。

2.2 勘察工程布局及勘察方法

根据设计部门要求，勘察勘探点沿河堤走向布置，间距200.0m～300.0m左右，共布置钻孔12个，勘探深度控制在可能的持力层层位下1m～5m。勘察采用钻探配合原位测试、室内试验等手段，钻探设备为XY150型岩芯钻机，钻探方法采用优质泥浆及套管护壁。各钻孔的施放采用全站仪进行，根据测图时设置的控制点和设计钻孔坐标进行施放。

2.3 工程量

野外施工钻孔12个，总进尺157.30m，进行标准贯入试验24次，进行重型动力触探试验66次，累计6.60m，采取扰动土样15件，水、土腐蚀性样各2组，土料场土样4件，砂场砂料样3件，石料3组。

3 工程区地质分析

3.1 地形地貌

该区域属芦河河谷地貌单元。场地位于横山县塔湾镇芦河河道两岸，与汇入主河道的支流段形成一个大的河湾，河段比较宽缓，为堆积型河滩，有耕地及鱼池。该段两岸较平缓，局部陡峭，与河流一级阶地形成陡坎状，地形变化较大，一级阶地上建有民房。工程区位于横山县芦河下游塔湾镇河漫滩。芦河段河道较为顺直，河谷相对开阔，河谷宽度约20m～60m，从上游至下游，河床高程1080.7m～1077.5m；支沟杨小川段河谷宽度约20m～40m，河床高程 1079.49m～1077.5m。堤防沿线无不良物理地质现象。工程区属干旱、半干旱大陆性气候，封冻期较长，属季节性冻土区，标准冻土深度1.2m。

3.2 地层岩性

据钻探揭露，勘察深度范围内地基土主要由第四纪全新世人工新近堆积素填土（Q4ml），第四纪全新世河流冲积细砂（Q4al），第四纪全新世河流冲洪积圆砾（Q4al+pl），白垩纪风化泥岩（K）等组成。根据地基土工程性能的差异性，将其分为4个工程地质单元层，各地层特征描述如下：

（1）单元层素填土（Q4ml）：黄褐色，松散，湿。主要以砂类土为主，混有粉土，结构疏松，新近人工回填而成，工程特性差。该层仅分布整个河堤中间段，层厚2.2m～2.7m，层底深度2.2m～2.7m，层底标高1076.13m～1078.55m。

（2）单元层细砂（Q4al）：黄褐色，稍密-中密，湿-饱和。成份以石英、长石为主，含云母及暗色矿物，局部含零星圆砾，夹有中砂薄层，粉砂细砂呈互层状分布，河流冲积而成。工程特性一般，密实度受原河道位置控制，差异较大。该层分布整个河谷区，厚度 4.30m～12.80m，层底深度 4.30m～15.00m,层底标高1064.69m～1077.52m。

（3）单元层圆砾（Q4al+al）：杂色，饱和，稍密-中密。河流冲洪积成因，主要以石英长石砂岩岩砾为主，砾径在0.5m～3.0cm之间，最大5cm，以中细砂充填，分选性差，磨圆中等。该层工程特性良好，分布整个河谷区，厚度1.20m～5.20m，层底深度6.80m～15.20m，层底标高1064.56m～1075.42m。

（4）单元层泥岩（K）：红褐色-灰褐色，岩性为粉砂质泥岩、泥岩、粉砂岩、砂岩互层状，软硬相间，强风化状态，顶部冲击可钻进，岩芯破碎不易成型，岩质较软，水平状层理，遇水易软化崩解，属软岩类。工程特性良好，分布整个河谷区，本次勘察未揭穿该层，揭露厚度0.70m～5.40m，相应层底深度 10.00m～16.00m，相应层底标高1062.83m～1073.82m。

3.3 地质构造

工程区位于鄂尔多斯盆地陕北台向斜的中西部，新生界以下地层总体为一轴面走向NNE、倾向NW、倾角1°～4°的单斜构造，无大的褶皱与断裂，地层平缓，地壳稳定，构造行迹比较简单。

3.4 地下水埋藏

本次勘察施工钻孔均揭露地下水位，水位埋深0.90m～8.6m，水位标高1077.11m～1080.23m，属河谷区潜水。地下水与河水水力联系密切，水位年变幅1.0m左右，含水层渗透系数8m/d～20m/d。根据本次勘察所采取水样和区域水文地质资料判定：勘察场地的环境类型为I类场地，地下水的化学类型主要是HCO3-Ca型，矿化度＜600mg/L，其对建筑混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

表1 场地土颗粒分析成果统计表

表2 原位试验结果统计表

表3 各土层承载力值统计表（kPa）

3.5 岩（土）物理力学指标

本次勘察在碎石土中进行重型圆锥动力触探试验，按数理统计方法进行分层统计，对各层地基土冲洪积土进行了坑探、钻探和试验等勘察手段，对代表性的土层取样进行了室内试验，统计结果见表1、表2。

3.6 地基土承载特征值

根据野外钻探及宏观判定，按照地基土物理力学性质指标统计结果、钻孔原位试验统计结果，结合本区工程经验综合确定地基土承载力特征值如表3。

3.7 土腐蚀性评价

场地环境类别为Ⅰ类，地基土全部由砂土组成，有机质含量甚微。根据勘察所采取的土壤腐蚀性分析，地基土对建筑混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。

4 工程地址条件及评价

4.1 护堤工程地质评价

按设计布设防洪堤平面位置，将拟建防洪堤分为芦河、杨小川两段。根据野外地质测绘，结合工程地质剖面图可以看出，堤防均位于河漫滩之上。根据地基土物理力学指标统计结果和勘察资料可知：单元层素填土工程特性差，厚度及分布范围不均匀，必须全部挖除；单元层河流冲积砂土，承载力低，工程特性一般，层底最大深4.30m～15.00m，不能作为天然地基持力层，必须进行地基处理；单元层圆砾工程特性良好，分布整个河谷区；单元层泥岩工程特性良好，是良好的天然地基及地基下卧层。根据拟建防洪堤结构特征和场地地基土特征，堤基础可采用毛石片筏扩大基础，基础埋置深度应位于最低冲刷线下1.0m～1.5m左右。堤防地基处理可用砂砾石垫层或采用打桩处理。

4.2 护堤主要工程地质问题及评价

（1）临时边坡稳定性。基岩埋深一般6.8m～15m，基础两侧为第四系冲洪积角砾土。根据试验资料及工程经验，建议开挖临时坡比：水上1∶2.0～1∶3.0，水下施工需排水，开挖坡比1∶2.0。

（2）砂土液化评价。工程区地震动峰值加速度a=0.05g，地震动反应谱特征周期T=0.35s，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，可不考虑砂土液化问题。

（3）地基处理及施工建议。工程区标准冻土深度1.2m，基础埋深应置于冻土深度以下。基础开挖临时边坡，开挖坡比：水上1∶1～1∶1.5，水下坡比 1∶1.75～1∶2。防洪堤基坑开挖在河道中进行，地下水位埋藏较浅，施工过程中地下水必然对施工造成很大影响，必须进行基坑降水及边坡支护工作，基坑降水可采用明渠降水，一边降水一边施工；基坑开挖可采用自然放坡，结合打木桩、设置止砂栅栏方案，防止水沙一起涌入基坑的方案。

5 结论及建议

5.1 结论

（1）勘察区地质构造简单，地壳稳定，基岩埋藏较深，未遇断层、褶皱、泥石流等不良地质现象，修建河堤是适宜的。

（2）勘察场区属芦河河谷地貌单元，地基土主要由第四纪全新世人工堆积素填土（Q4ml）、第四纪全新世河流冲积细砂（Q4al）、第四纪全新世河流冲洪积圆砾（Q4al+pl）、白垩纪风化泥岩（K）等组成。

（3）勘察区地下水、土壤对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

（4）横山县抗震设防烈度小于6度，设计基本地震加速度值小于0.05g，特征周期0.35s。场地土类型为中软土，建筑场地类别为II类。抗震地段属可进行建设的一般场地。

（5）横山县最大冻土深度1.20m。

5.2 建议

根据拟建防洪堤结构特征和场地地基土特征，堤基础可采用毛石片筏扩大基础，基础埋置深度应位于最低冲刷线下1.0m～1.5m左右。建议堤防地基处理采用振冲碎石桩处理。

根据本次勘察所取得的参数结合其他工程和地区经验，建议河堤设计时地基土参数按如下采用。单元层细砂：с=0，φ=24°，重力密度 16.5kN/m3；单元层圆砾：с=0，φ=22.0°，重力密度 19.5kN/m3。

河堤基坑开挖在河道中进行，地下水位埋藏较浅，施工过程中地下水必然对施工造成很大影响，必须进行基坑降水及边坡支护工作。基坑降水可采用明渠降水，一边降水一边施工。基坑开挖可采用自然放坡，结合打木桩、设置止砂栅栏方案，防止水沙一起涌入基坑的方案。陕西水利