清河区橡胶坝工程水文地质及工程地质条件评价

王晓文

(辽宁江河水利水电工程建设监理有限公司，辽宁 东港 118300)

1 概 述

清河是辽河左岸的较大支流。清河上游有南北两支，南支为主流，全长159km，流域面积5150km2。清河水库位于清河干流上，控制面积2376km2，占清河流域总面积的49%，总库容9.71亿m3，为大(2)型水库，坝址距下游长大铁路桥和开原城区约13km，主要建设项目有护岸工程和橡胶坝工程。

在河心桩号X35+685处拟建清河区橡胶坝。坝轴线方向长259.50m，底板顶标高87.70m，坝顶标高90.20m，坝体高度2.5m，分三跨，每跨79m，中墩1.5m。调节闸设置在左侧，底板标高为87.70m，顶高程90.20m，闸室总净宽18m。

2 橡胶坝坝址工程地质条件

2.1 地形地貌

坝址位于两岸河漫滩及河床上，且以河床为主，河道垂直宽度约300m，拟建坝址长度约277m，地面高程为86.97-91.67m，坝址区河漫滩整体地形平缓。

2.2 地层岩性

1)素填土：为人工回填的河道冲积土，呈黄褐色-褐色，结构松散，夹有粉细砂和粉质黏土，干强度和韧性低，层厚2.3-4.0m，层底高程82.81-85.54m，河道左岸钻孔各钻孔均有分布。

2)砾砂：呈黄褐色，饱和，略致密状态，其主要成分为石英、长石，砾径2-20mm，含量40%-45%，中粗砂充填，局部混土量较高，层厚1.2- 3.5m，层底高程82.04- 84.76m，仅ZK1、ZK4号钻孔揭示。

淤泥粉质黏土：灰色，饱和，软塑性，高压缩性，层厚2.1m，层底高程82.66m，仅ZK1号钻孔揭示。

3)粉土：黄棕色，饱和，软塑性状态，干强度较差，韧性较差，层厚0.8-2.3m，层底高程78.51-81.24m，河道左岸钻孔各钻孔均有分布。

4)级配不良的圆砾：黄褐色，密实状态，砾石成分主要为石英、长石，砾石直径2-20mm，含量50%-55%，中粗砂充填，层厚0.9-3.5m，层底高程79.71-81.76，仅ZK1、ZK2、ZK3号钻孔揭示。

5)砾砂：呈黄褐色，饱和，略致密至致密状态，砾石成分主要为石英、长石，砾石直径2-20mm，含量40%-45%，中粗砂充填，局部混土量较高，揭示层厚2.5- 15.0m，层底高程70.76- 76.96m，各钻孔均有揭示。

6) 粗砂：黄褐色，饱和，中等密度，层厚1.2m，层底高程75.76m，仅ZK1号钻孔揭示。

2.3 坝址区水文地质条件

根据勘察得知：区内地下水属第四系孔隙潜水，勘察期间橡胶坝坝址区水位高程为84.06-88.65m。

在坝址区清河取一组水样进行水质分析。分析结果见表1。河水的HCO3-含量为108.49mg/L；PH值均为7.08；侵蚀性CO2含量为0 mg/L；Mg2+含量为19.59 mg/L；SO42-含量为208.46mg/L；根据分析结果可判定该场区河水化学类型为SO42-HCO3--Ca2+，PH值为7.08，属弱碱性。

2.4 坝址区工程地质条件

2.4.1 坝基各土层物理力学性质

各土层物理力学性质统计结果详见表2。

2.4.2 坝基各土层原位测试

坝基原位检测主要采用标准贯入试验和动力贯入试验，其统计结果详见表3。

表1 水质分析成果汇总表

2.5 坝基各土层地基承载力值

坝基各土层地基承载力值见表4。

表2 坝基各土层原位测试指标统计表

表3 颗分试验成果统计表

表4 坝基各土层地基承载力

2.6 坝基各土层凝聚力、内摩擦角及摩擦系数

坝基各土层的凝聚力值和内摩擦角系通过计算并按照类比法结合经验确定。在坝基稳定计算中砾砂层内摩擦角建议值为35.4°；淤泥质粉质黏土层凝聚力建议值为11.0kPa；粉土层凝聚力建议值为3.0kPa；级配不良的圆砾层内摩擦角建议值为40°；砾砂层内摩擦角建议值为38.8°；粗砂层内摩擦角建议值为32°。

按照水利水电工程地质勘察规范的有关规定,给出建筑物基础底面与②层砾砂之间的摩擦系数建议值f=0.40；④层圆砾之间的摩擦系数建议值f=0.50；与⑤层砾砂之间的摩擦系数建议值f=0.45。

2.7 坝基各土层渗透性及渗透稳定性评价

本场区各土层渗透系数由经验公式计算数据给出，坝基各土层的渗透变形类型、临界水力坡降和允许水力坡见表5。

表5 坝基各土层渗透变形类型及水力坡降汇总表

2.8 坝基饱和砂土的液化判别

本次勘察工作按照《水利水电工程地质勘察规范》规定对坝基饱和砂土进行液化评价，判别结果见表6。经判定，该区域不存在地震液化问题。

3 橡胶坝水文地质与工程地质条件评价

3.1 坝基稳定性评价

根据地形及坝体设计要求，建坝时，坝址区①层回填土结构松散建议挖除；淤泥质粉质黏土处于软塑性状态，承载能力差，建议挖除或进行基础处理；③层粉土分布不均匀连续，建议挖除；④层圆砾建议承载能力为560kPa，可满足地基稳定要求，但该层厚度较小，建议设计进行变形稳定验算；⑤层砾砂建议承载能力为480kPa，该层分布连续稳定，厚度较大，可满足地基稳定要求，但局部存在粗砂夹层。⑥层粗砂已透镜体存在，分布不连续，建议承载能力为180kPa，该层层位不稳定，粗砂透镜体分布范围小，且埋藏较深，对坝基稳定影响较小[1]。

表6 坝基饱和砂土液化判别表

3.2 渗透稳定性评价

根据对渗透变形的判定，坝址区砂性土渗透变形形式均为管涌型，建议按照报告给定的允许水力比降并根据实际情况进行渗透稳定性验算，以确定是否产生渗透破坏。

3.3 坝基及护岸渗漏评价

坝址区主要透水层为粗砂和圆砾层，呈强透水性，蓄水后会存在坝基和护岸渗漏问题。需验算水量能否满足正常蓄水要求，如不能满足，需采取必要的防渗处理措施。

3.4 基坑开挖评价

因该场地地下水埋深较浅，且工程区位于主河床，基坑开挖时建议采用井点降水配合明排法进行基坑排水，以满足基础施工要求。应先将地下水降至设计要求后，再进行基坑开挖，这样可避免开挖过程中出现边坡失稳，给工程带来不必要的影响。基坑开挖可按自然放坡考虑，开挖5m深度范围内给定回填土和淤泥质粉质黏土边坡坡比1∶1.5，砾砂和圆砾边坡坡比1∶1.5，粉土边坡比为1∶12。如果开挖深度超过5m，建议设马道分层开挖[2]。

3.5 冲刷影响评价

橡胶坝蓄满水后，河水沿橡胶坝坝顶会产生溢流，由于水头作用，势必对下游产生一定的冲刷影响，长期下去有可能在下游坝脚附近形成冲刷坑，对于坝体稳定不利。所以，建议考虑冲刷影响，从结构上采取一定措施来消除冲刷影响。

4 结 语

分析评价结论为坝址区素填土、粉质粘土和粉土层建议挖除。圆砾和砾砂层连续稳定，承载能力较高， 坝址区砂性土渗透变形形式均为管涌型，建议按照报告给定的允许水力比降并根据实际情况进行渗透稳定性验算，以确定是否产生渗透破坏。坝址区主要透水层为粗砂和圆砾层，呈强透水性，蓄水后会存在坝基和护岸渗漏问题。需验算水量能否满足正常蓄水要求，如不能满足，需采取必要的防渗处理措施。因该场地地下水埋深较浅，且工程区位于主河床，基坑开挖时建议采用井点降水配合明排法进行基坑排水，以满足基础施工要求。建议考虑冲刷影响，从结构上采取一定措施来消除冲刷影响。