滹沱河河道治理工程1号橡胶坝地质评价

卢 兵

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 概况

滹沱河流经代县城区南部，为兴利防害、美化城市环境，县政府拟对城区段滹沱河河道进行治理，设计拟在主河槽修建3条橡胶坝，拦河蓄水，三条河堤将现河床一分为二，主河道改流于南侧，宽100m，为行洪区，蓄水区位于北侧，宽约150m，并对滹沱河两岸现有堤坝进行整治。河道治理段属滹沱河上游，主河道宽约15～30m，现有河床宽约250m，由东向西流过代县县城南部，长约2．2 km。

2 工程地质条件

1号橡胶坝位于东桥东200m处，坝址穿越主河道，地表高程 850．6～852．8m，地势平坦，北岸河堤高于河床 2．0～2．5m，坝轴线走向 N43．2°W，坝长均为150m。

坝基地层岩性在地表为厚约0．5m的第四系全新统冲积浅褐色低液限粉土，该层由南而北逐步变厚，至坝北端厚度达到2．4m，其下主要为级配不良砂，中粗粒，稍密—中密，饱和，中部及南部砂粒较均，在坝基北部河床地面下约4．5m处夹有厚约3．5m的低液限黏土透镜体，呈可塑—软塑状。坝址区地下水位埋深 1．5～4．2m，水位高程 848．6～849．7m。

3 地质问题及评价

1号橡胶坝存在的工程地质问题主要有地震液化、坝基渗漏、坝基渗透变形稳定、基坑涌水等。

3．1 地震液化

1号橡胶坝在坝北部布置ZKD08－6号钻孔，在坝南端布置ZKD08－5号钻孔。据《水利水电工程地质勘察规范》中液化判别公式，当 N63．5＜Ncr时，判定为液化土。判别结果见表1，由表1可知，地基土多具液化性。

表1 1号橡胶坝地基土液化计算表

3．2 坝基渗漏

勘探深度内地层岩性主要为级配不良砂层，相对隔水层深度以30m考虑，1号坝基渗透系数为8．53×10－5cm/s，即 0．0737m/d，属弱透水层。根据计算结果可知，坝基松散层渗漏量为19．2m3/d。

3．3 坝基渗透变形及渗透稳定

渗透变形型式一般有管涌、流土、接触冲刷等，其中以管涌和流土最为常见。

坝基地层岩性为全新统冲积级配不良砂层，蓄水后构成蓄水区渗漏通道。砂层在水位差形成的渗透压力作用下，可能引起渗透变形甚至渗透破坏。根据不均匀系数及细粒含量两种方法判别，坝基土可能产生的渗透变形类型以流土为主。建议产生流土的水力比降总体按0．5考虑。坝基土产生流土变形的允许水力比降为0．25。

3．4 坝基土承载力

根据标准贯入试验原位测试结果，并结合地区建筑经验综合考虑，坝基级配不良砂的承载力地质建议值为 100～120 kPa。

3．5 临时开挖边坡

坝地基主要由低液限粉土、级配不良砂等组成，坝南北端堆积有人工填土，开挖时由于受岩性、坡高及地下水等的影响，存在边坡稳定问题。临时开挖边坡建议值：水上人工堆积物为1∶0．75，由于地下水位高，基础开挖时易形成涌砂、流砂，造成边坡失稳，建议采取必要的降水及边坡支护处理措施。

3．6 基础底面与地基土的抗剪强度

根据土工试验资料，结合工程经验，坝基础底面与不同地基土之间的摩擦系数地质建议值如下：与砂层地基 0．40～0．45，与低液限粉土地基 0．25～0．30。

3．7 施工涌水

坝址区地下水埋深较浅，各坝址坝基标高均低于地下水位，施工时存在基坑涌水问题。建议采取有效排水措施。

基坑开挖，按丰水期地下水位近于地表时考虑。基坑开挖长150m，宽8m，水位降深2．0m，静止水位至坑底深度为2．0m，渗透层平均厚度30．0m。基坑边坡地层与底部地层均为级配不良砂，渗透系数取0．0737m/d。

基坑可采用井壁、井底同时进水非完整井相关计算公式进行计算，计算得坝基基坑涌水量约为1711．74m3/d。

4 结论

1号橡胶坝主要存在地基土地震液化、坝基渗漏和渗透稳定及基坑涌水等工程地质问题。建议采用碎石桩消除坝基级配不良砂地震液化问题，与蓄水区水平防渗统一考虑采用土工布进行防渗，确保蓄水区蓄水和坝基处于渗流稳定状态。