山洪沟防洪治理工程地质条件分析与评价

张 磊

(阜新市水利勘测设计研究院。辽宁 阜新 123099)



山洪沟防洪治理工程地质条件分析与评价

张 磊

(阜新市水利勘测设计研究院。辽宁 阜新 123099)

苇塘河山洪沟是哈尔套镇及四堡子镇防灾减灾的重点对象，对于山洪灾害的防治，尽管县、乡两级人民政府和当地群众采取了不少的措施，收到了一定的效果，但山洪灾害仍然是严重威胁人民生命财产安全的心腹之患，为此彰武县对该河进行重点治理。本文通过对该河治理工程的工程地质条件的分析与评价，通过分析与评价，可以得出该段河道的建筑场地为可进行建设一般场地，适宜护岸工程的修建。

河道整治；工程治理规模；工程地质；分析与评价

1 基本概况

苇塘河为彰武县西部主要河流绕阳河的一级支流。该河发源于彰武县满堂红镇二道沟村大泉眼屯附近，流经彰武县满堂红、哈尔套、丰田、双庙、平安等乡镇，于双庙镇四合屯附近汇入绕阳河，总流域面积为409.33km2，河长86.31km，流域形状为羽毛状，全河道平均比降为1.625‰。流域境内多为丘陵漫坡地带，河床两岸为平坦台地。上游近河源处，有山岗起伏，河床质全为砂壤土之类，洪水时下游岸壁淘刷较严重，河道蜿蜒曲折。苇塘河山区河流特性显著，坡陡流急，落差集中，其水位和流量受季节性降雨影响，变化很大，每年汛期遇有暴雨，则迅速形成山洪，山洪泛滥成灾[1]。频繁的山洪灾害给沿岸人民生命财产带来极大威胁，交通、电力、通讯等设施损毁严重，同时山洪灾害对社会稳定、环境等方面均产生不利影响，对当地社会和谐、经济可持续发展极为不利。项目区为低山丘陵地貌，地形起伏很大，项目区地质条件较差，土质均为粉细砂、砾砂，抗冲性能较差，加上水文气象多变，山洪灾害频繁发生，山洪暴发时，其势凶猛，不稳定地质带可造成滑坡、泥石流等山地灾害。汛期洪水宣泄不畅，沿河两岸抗洪能力极差，河势不稳定，两岸人民生命财产均遭受重大损失，洪水灾害威胁着项目区沿河城乡人民生命财产安全，制约该地区社会经济发展，为保护该地区人民生命财产安全，促使当地社会经济、环境可持续发展，必须对苇塘河山洪灾害河段进行重点整治[2]。

2 工程建设规模

按照保护对象的规模、重要性和防护要求根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000确定彰武县苇塘河重点山洪沟防洪治理工程工程规模为小型，防洪标准为10a一遇，工程建筑物级别为5级。

1)干流河岸防护。干流共治理4段，前后何家河段(桩号H0+650-桩号H0+850)、大赵家河段(桩号D0+635-桩号D0+735)、腰疙瘩苏河段(桩号X0+600-桩号X0+980)、后疙瘩苏河段(桩号G0+690-桩号G1+100)位于苇塘河干流，此河段属于弯道顶冲段，且河道内地质条件较差，岸坡土质均为粉细砂，抗冲性能较差，由于本河段岸坎坡度较陡，坡比为1∶0.3-1∶0.8之间，岸坎顶距现状河底高度3-8m之间，鉴于本段河道抗冲性能差，护岸形式选用施工方便、抗冲能力较强的生态格宾网箱结构。

2)支流河岸防护。支流共治理4段，位于苇塘河支流韩家沟，治理段包括桩号J0+680-桩号J0+950段，治理长度410m；桩号J1+789-桩号J2+042段，治理长度675m；桩号J2+260-桩号J2+685段，治理长度665m；桩号J3+000-桩号J3+200段，治理长度200m。支沟河道走向呈S型，弯道顶冲段居多，且河道内地质条件较差，岸坡土质均为粉细砂，抗冲性能较差，鉴于本段河道抗冲性能差，前三段护岸形式选用施工方便、抗冲能力较强的生态格宾网箱结构，桩号J3+000-桩号J3+200段，河道左岸为居民区，故此河段需重点防护，选用抗冲性能强、稳定性高的浆砌石挡土墙结构。

3)绿化工程。苇塘河干流石笼护岸与现状岸坎之间回填5-6m，并在其顶部栽植两排灌木、直播种草，灌木选择适合当地生长，并能起到稳定岸坡，防止冲刷的作用，选择栽植沙棘。苇塘河支流在桩号J0+680-桩号J0+950段左岸、桩号J1+900-桩号J2+042段左岸,石笼护岸与现状岸坎之间回填5m，并在其顶部栽植两排灌木、直播种草，选择适合当地生长，并能起到稳定岸坡，防止冲刷的作用，灌木选择栽植沙棘。

3 工程地质条件分析

2016年8月阜新大地工程勘察有限责任公司对治理段河道进行了地质勘查，编制完成了《彰武县苇塘河重点山洪沟防洪治理项目地质勘察报告》。地质勘查范围位于彰武县哈尔套镇、四堡子镇，苇塘河山洪沟治理长度约5.5km。其中：①哈尔套镇东风村前何家段、后何家段，长度1.37km，②哈尔套镇富有村后疙瘩苏段，长度0.73km，③哈尔套镇东风村大赵家段，长度0.5km，④哈尔套镇富有村腰疙瘩苏段，长度0.5km，⑤苇塘河支流韩家沟鸡冠山村至韩家杖村段，长度2.4km。

3.1 区域地质资料

3.1.1 地形地貌

苇塘河为彰武县西部主要河流绕阳河的一级支流。该河发源于彰武县满堂红乡二道沟村大泉眼屯附近，流经彰武县满堂红、哈尔套、丰田、双庙、平安等乡镇，于双庙乡四合屯附近汇入绕阳河，以及辽宁阜新市彰武县平安乡与双庙镇的界河，总体由北向南方蜿蜒穿流进入工程区域。治理河道险工险段全长5.5km，河谷断面呈不规则平缓“U”型。

3.1.2 地层岩性

区域地层由新到老简述如为：全新统上部冲积层(Q4al)：主要由粉细砂、砾砂组成分布于河床及河漫滩。

3.1.3 地质构造

1)本区古地质地貌为地堑型断陷盆地。盆地内部自下而上依次沉积为中侏罗统兰旗组，下白垩统义县组火山岩：下白垩统九佛堂组、阜新组，中白垩统孙家湾组的一套碎屑沉积岩。一般厚度>150m。太古界老地层只在盆地边缘出现，自白垩纪以后，本区一直处于地壳上升阶段，故缺失第三纪及第四纪早期，中期地层。第四纪晚期地壳呈间歇性上升趋势，故第四纪晚期及全新世沉积地层直按覆盖于中白垩地层之上。

2)岩土产状。据临近工程所揭露岩层资料，岩层走向为NW-SE向，倾角较缓，小于20度。

3)据辽宁省区域地质构造资料，拟建场地无大的活动断层及断裂破碎带通过。

3.1.4 地震基本裂度

阜新市地处弱的地震活动带，历史上没有大的地震记录。1988年2月25日在阜新县旧庙乡发一过5.20级地震一次，其他阜新外围地区如：义县、北镇、红帽子镇、福兴地乡一带曾发生过轻微地震，震级3级以下，共17次。矿震时有发生。根据国家标准《地震动参数区划图》GB18306—2001、《建筑抗震设计规范》GB50011—2010的规定，阜新市抗震设防烈度为6度，一般不用进行砂土液化判别，设计基本地震加速度值为0.05g。设计地震分组为第一组，特征周期值为0.35s。该区无活动断层通过，地震发生频率及震级较低，且无不良地质现象分布，区域稳定性较好。

3.2 工程地质条件

3.2.1 水文地质

勘察时期，干流河床内无水，河流受大气降水和上游支流河水补给，地表水储量雨季较丰富。排泄方式为河流下游排泄。地下水类型为第四系潜水，稳定水位埋深1.00m左右，地下水补给源主要为大气降水和侧向径流[3]。

勘察时期，支流河床内无水，河流受大气降水和上游河水补给，地表水储量雨季较丰富。排泄方式为河流下游排泄。地下水类型为第四系潜水，稳定水位埋深1.00m左右，地下水补给源主要为大气降水和侧向径流[4]。

3.2.2 工程地质

1)苇塘河干流(哈尔套镇富有村后疙瘩苏段)钻探揭露和室内土工试验成果，本次勘察的河堤地层由第四系全新统由冲积粉细砂(Q4al)组成，现按其成因时代及物理力学性质分层描述：①层粉细砂(Q4al)：黄色,湿—饱和,松散,均粒结构,颗粒级配不均,主要成分以长石—石英为主,次棱角状,为冲积成因。场区普遍分布，厚度:1.70-2.10m,平均1.88m;层底标高:133.32-135.88m,平均134.05m;层底埋深:1.70-2.10m,平均1.88m。②层粉细砂(Q4al)：灰色,饱和,稍密—中密,均粒结构,颗粒级配不均,主要成分以长石—石英为主,次棱角状,为冲积成因。该层未穿透[5]。

2)苇塘河干流(哈尔套镇富有村腰疙瘩苏段)钻探揭露和室内土工试验成果，本次勘察的河堤地层由第四系全新统由冲积粉细砂(Q4al)组成，现按其成因时代及物理力学性质分层描述：①层粉细砂(Q4al)：黄色,湿—饱和,松散,均粒结构,颗粒级配不均,主要成分以长石—石英为主,次棱角状,为冲积成因。场区普遍分布，厚度:1.60-2.00m,平均1.81m;层底标高:129.12-130.70m,平均129.78m;层底埋深:1.60-2.00m,平均1.81m。②层粉细砂(Q4al)：灰色,饱和,稍密—中密,均粒结构,颗粒级配不均,主要成分以长石—石英为主，次棱角状,为冲积成因。该层未穿透。

3)苇塘河干流(哈尔套镇东风村大赵家段)钻探揭露和室内土工试验成果，本次勘察的河堤地层由第四系全新统由冲积粉细砂(Q4al)组成，现按其成因时代及物理力学性质分层描述：①层粉细砂(Q4al)：棕黄色,湿—饱和,稍密—中密,均粒结构,颗粒级配不均,主要成分以长石—石英为主,次棱角状,为冲积成因。场区普遍分布，厚度:6.40-8.20m,平均6.91m;层底标高:115.03-118.58m,平均116.78m;层底埋深:6.40-8.20m,平均6.91m。②层强风化玄武岩(k1f):棕红色,组织结构已大部分破坏,表层风化严重,岩体破碎呈块状,风化裂隙很育,矿物质成分已显著变化,干钻不易钻进。该层未穿透。

4)苇塘河干流(哈尔套镇东风村前何家段、后何家段)钻探揭露和室内土工试验成果，本次勘察的河堤地层由第四系全新统由冲积粉细砂(Q4al)组成，现按其成因时代及物理力学性质分层描述：①层粉细砂(Q4al)：棕黄色,湿—饱和,稍密—中密,均粒结构,颗粒级配不均,主要成分以长石—石英为主,次棱角状,为冲积成因。场区普遍分布，厚度:0.50-5.50m,平均3.00m;层底标高:108.86-114.58m,平均111.87m;层底埋深:0.50-5.50m,平均3.00m。②层强风化玄武岩(k1f):棕红色,组织结构已大部分破坏,表层风化严重,岩体破碎呈块状,风化裂隙很育,矿物质成分已显著变化,干钻不易钻进。该层未穿透[6]。

5)苇塘河支流(四堡子镇韩家沟鸡冠山子村至韩家杖子村段)钻探揭露和室内土工试验成果，本次勘察的河堤地层由第四系全新统由冲积砾砂(Q4al)组成，现按其成因时代及物理力学性质分层描述：①层砾砂(Q4al)：棕黄色,湿—饱和,中密—密实,表层呈松散状,混粒结构,颗粒级配较均,矿物主要成分以长石—石英为主,棱角状,含少量园砾,为冲积成因。场区普遍分布，厚度:0.80-3.60m,平均2.04m;层底标高:182.98-207.96m,平均194.84m;层底埋深:0.80-3.60m,平均2.04m。②层强风化花岗岩(k1f):黄色,表面风化严重,组织结构大部分破坏,岩体破碎呈块状,风化裂隙很发育,矿物质成分已显著变化,岩芯钻方可钻进。该层未穿透。

3.3 场地地震效应

苇塘河干流依据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010(表4.1.3)(表4.1.6)。得出如下结论：拟建场地覆盖层厚度约5.0-15.0m,场地地基土等效剪切波速度Vse=167.00m/s，①层粉细砂为中软土，②层强风化玄武岩为岩石，建筑场地类别为Ⅱ类。属于抗震一般地段。苇塘河支流(四堡子镇韩家沟鸡冠山子村至韩家杖子村段)，依据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010(表4.1.3)(表4.1.6)。得出如下结论：拟建场地覆盖层厚度约>3.00m,场地地基土等效剪切波速度Vse=223.00m/s，①层砾砂为中硬土，②层强风化花岗岩为岩石，建筑场地类别为Ⅱ类。属于抗震一般地段。根据国家标准《地震动参数区划图》GB18306—2001、《建筑抗震设计规范》GB50011—2010的规定，阜新市抗震设防烈度为6度，一般不用进行砂土液化判别，设计基本地震加速度值为0.05g。设计地震分组为第一组，特征周期值为0.35s，场地类别为Ⅱ类[7]。

3.4 工程地质评价

1)苇塘河干流(哈尔套镇富有村后疙瘩苏段至腰疙瘩苏段)，本次钻探揭露成果显示，左右岸规划河堤的地层岩性基本一致，场地地基结构属单层结构地基土，主要为粉细砂。左右岸河堤基本上为自然河堤，均未砌护。其工程性能：①层粉细砂(Q4al)：湿—饱和，松散。渗透系数参考值K=4.052m/d，属于强透水性。工程性能差。②粉细砂(Q4al):饱和，稍密—中密。渗透系数参考值K=4.052m/d，属于强透水性。承载力特征值fak=150kPa，工程性能较好。

2)苇塘河干流(哈尔套镇东风村大赵家段至前何家段)，本次钻探揭露成果显示，左右岸规划河堤的地层岩性基本一致，场地地基结构属单层结构地基土，主要为粉细砂。左右岸河堤基本上为自然河堤，均未砌护。其工程性能：①粉细砂(Q4al):饱和，稍密—中密。渗透系数参考值K=4.052m/d，属于强透水性。承载力特征值fak=150kPa，工程性能较好。②层强风化玄武岩(k1f)：标准贯入锤击数修正平均值，平均为45击，渗透系数参考值K=24.5m/d，弱裂隙岩，承载力特征值fak=300kPa，工程性能很好。

3)苇塘河支流(四堡子镇韩家沟鸡冠山子村至韩家杖子村段)，本次钻探揭露成果显示，左右岸规划河堤的地层岩性基本一致，场地地基结构属单层结构地基土，主要为砾砂。左右岸河堤基本上为自然河堤，均未砌护。其工程性能：①砾砂(Q4al):湿—饱和，中密—密实。渗透系数参考值K=37.53m/d，属于强透水性。承载力特征值fak=200kPa，工程性能较好。②层强风化花岗岩(k1f)：标准贯入锤击数修正平均值，平均为55击，渗透系数参考值K=22.2m/d，，弱裂隙岩，承载力特征值fak=350kPa，工程性能很好。

3.5 岸坡稳定性评价

本次勘察揭露左右规划堤防堤基土主要由粉细砂、砾砂组成。苇塘河现有岸坡土质以粉细砂、砾砂为主，抗冲性能差，造成水土流失形成自然河堤，冲沟发育，边缘差次不齐，局部岸坡陡峻，在雨季或其它不利因素作用下产生滑坡及崩塌是主要原因[8]。两岸迎水坡均未砌护，所以防止滑坡及崩塌的根本途径是按规划整治河道，采取适宜的河道疏浚和裁弯措施，对塌岸严重的河段，根据河势冲刷情况和岸坡土质等河道状态，可采用各种形式的护岸工程，利用块石、混凝土等材料护砌岸坡堤坡[9]。

3.6 场地水的腐蚀性评价

本次勘察在场地取了5件地下水水样，水腐蚀性分析结果见附录按《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001(2009版))腐蚀性评价标准，场地环境类别为Ⅰ类，地下水均对混凝土结构中钢筋具微腐蚀性；在干湿交替环境下对混凝土中的钢筋具微腐蚀性。

4 结 论

通过对治理工程地段的工程地质条件分析与评价可以得出如下结论：

1)工程区位于苇塘河冲积一级阶地、河漫滩地段，堤防地基岩性以粉细砂、砾砂为主。

2)拟建河堤回填土需分层夯实，黏性土的压实系数≥0.91；无黏性土的相对密度≥0.60。

3)根据国家标准《地震动参数区划图》GB18306—2001、《建筑抗震设计规范》GB50011—2010的规定，阜新市抗震设防烈度为6°，一般不用进行砂土液化判别，设计基本地震加速度值为0.05g。设计地震分组为第一组，特征周期值为0.35s。场地类别为Ⅱ类。

4)勘探期间测得地下水位埋深1.00m左右。

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1007-7596(2017)03-0047-04

2017-02-20

张磊(1985-)，男，辽宁阜新人，工程师，从事河道整治、山洪沟治理、节水灌溉等工作。

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