張俊南

（遼寧省大伙房水庫輸水工程建設(shè)局，遼寧沈陽110166）

渾河閘除險加固工程地質(zhì)條件分析與評價

張俊南

（遼寧省大伙房水庫輸水工程建設(shè)局，遼寧沈陽110166）

本文分析評價了渾河閘區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性及地震危害性；并對閘址區(qū)工程地質(zhì)條件與閘室下游兩側(cè)導(dǎo)墻工程地質(zhì)條件進(jìn)行了詳細(xì)地分析與研究，為該除險加固工程建設(shè)提供了詳實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，并為同類工程項(xiàng)目建設(shè)起到了參考和借鑒作用。

渾河閘；除險加固；工程地質(zhì)；分析；評價

1 工程概況

渾河閘坐落于沈陽市鐵西區(qū)后謨家堡村，位于渾河中下游。渾河閘是渾河沈陽城市防洪體系的一個重要組成部分，制約著沈陽城市的防洪安全，擔(dān)負(fù)著下游農(nóng)田灌溉面積588km2。工程主體由三大部分組成，分別是攔河閘、渾蒲和渾沙灌渠進(jìn)水閘［1］。經(jīng)過50多年的運(yùn)行，渾河閘存在諸多安全隱患，急需應(yīng)急除險加固。

2 地質(zhì)概況

渾河閘工程區(qū)域構(gòu)造單元為一級中朝準(zhǔn)地臺二級華北斷坳之三級下遼河斷陷，東為膠遼臺隆，北為赤峰～開原超巖石圈斷裂，西至燕山臺褶帶，南止渤海。對工程區(qū)影響較大的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造主要為郯廬斷裂系，斷裂帶地震頻繁，本工程區(qū)地震動峰值加速度為0.1g，對應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

3 閘址區(qū)工程地質(zhì)

3.1工程地質(zhì)

3.1.1 地層巖性

閘基土各地層巖性具體情況如下∶

第（0-1）層∶包括兩部分，上部為混凝土蓋板，含上下兩層鋼筋，層厚1.9～2.4m。下部為10c m厚的回填粘土層，局部厚20c m，層底埋深2.0～2.6m。

第（0-2）層∶素填土，主要為礫砂，局部夾粘質(zhì)粉土層，層厚1m左右，于C Z K 1鉆孔揭露。

第（1）層∶礫砂，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實(shí)度變化較大，多呈中密狀。層位較穩(wěn)，分布均勻，層厚1.0～5.4m，層底埋深5.2～7.5m。

第（1-1）層∶圓礫，黃色，飽和，中密，以透鏡體形式出現(xiàn)，最大層厚3.0m，于Z K 1及Z K 5孔揭露。

第（2）層∶圓礫，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實(shí)度變化較大，多呈中密狀。層位較穩(wěn)，分布廣泛，本次勘察未穿透此層，在勘察范圍內(nèi)最大層厚14.8m。

第（2-1）層∶礫砂，黃色，飽和，多呈中密狀，以透鏡體形式出現(xiàn)，于閘室段右側(cè)分布較穩(wěn)定，最大層厚7.0m，于Z K 1、Z K 2、Z K 5及C Z K 1鉆孔揭露。

第（2-2）層∶粉質(zhì)粘土，黃褐色，硬塑，以透鏡體形式出現(xiàn)，最大層厚0.6m，一般0.3m，于Z K 1及Z K 2孔揭露。

3.1.2 閘基土地基承載力

第（1）層礫砂及第（2）層圓礫承載力分別為360kP a和550kP a，可滿足地基穩(wěn)定要求。（2-2）層粉質(zhì)粘土承載力180kP a，由于該粉質(zhì)粘土層呈透鏡體形式，分布范圍小，且埋藏較深，厚度較薄，對閘基穩(wěn)定影響較小。

3.1.3 水文地質(zhì)條件

（1）地下水特征。本區(qū)域地下水儲藏類型相對較簡單，主要為第四系孔隙潛水，受季節(jié)影響較大，富水性較好，水平徑流較強(qiáng)，主要接受大氣降水及河水補(bǔ)給，以人工開采及蒸發(fā)為主要排泄方式。

（2）水化學(xué)特性。對渾河水抽取2個水樣分析，水中的H C O-3含量分別4.2m m o 1/L和3.4m m o 1/L；P H值全部為7.5；侵蝕性C O2為0m g/L；Mg2＋含量分別34.0m g/L和35.2m g/L；SO 2-4含量分別134.5m g/L和139.3m g/L；C 1-含量分別為97.43m g/L和98.633m g/L。在長期浸水與干濕交替時對混凝土中鋼筋均無腐蝕。

3.2工程地質(zhì)評價

3.2.1 閘基土顆粒粗化評價

閘基土主要地層（1）層礫砂與（2）層圓礫建閘前與建閘后各級粒組含量對比可以看出∶現(xiàn)閘基土顆粒分組中（1）層礫砂與建閘前變化較小，只是粘、粉粒含量相對較少，（2）層圓礫與建閘前變化較大，粘、粉粒與砂粒明顯減少，粗化現(xiàn)象較嚴(yán)重，滲透變形破壞較重。

3.2.2 閘基土穩(wěn)定及抗滑穩(wěn)定評價

渾河閘基土主要由礫砂及圓礫組成，無嚴(yán)重影響建筑物穩(wěn)定的軟土層存在，可滿足地基穩(wěn)定要求。

3.2.3 閘基土滲透穩(wěn)定性評價

據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》附錄M土的滲透變形判別，閘基土各土層均按管涌滲透破壞類型考慮，臨界水力坡降及允許水力坡降建議值∶（1）層礫砂臨界水力坡降Jcr＝0.40，允許水力坡降J允許＝0.20；（1-1）層圓礫臨界水力坡降Jcr＝0.30，允許水力坡降J允許＝0.15；（2）層圓礫臨界水力坡降Jcr＝0.30，允許水力坡降J允許＝0.15；（2-1）層礫砂臨界水力坡降Jcr＝0.40，允許水力坡降J允許＝0.20。

3.2.4 閘基土飽和砂土液化評價

按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（G B 50287-99）中附錄N（土的液化判別）對閘基飽和砂土進(jìn)行液化判別，經(jīng)初判，（1-1）層圓礫與（2）層圓礫不存在液化問題，（1）層礫砂與（1-2）層礫砂存在液化可能，需復(fù)判。

3.2.5 閘室下游河道不沖流速的確定

現(xiàn)閘室下游河道地面高程19.2～20.45m，地層巖性主要為圓礫，粒徑選取2.5～5m m，平均水深按1～2m考慮，不沖流速建議值為0.7～0.8m/s。

4 閘室下游兩側(cè)導(dǎo)墻工程地質(zhì)

4.1左側(cè)導(dǎo)墻工程地質(zhì)分析與評價

4.1.1 左側(cè)導(dǎo)墻工程地質(zhì)

（1）地層巖性。墻基土主要地層巖性具體情況如下∶

第（0-2）層∶素填土，包括三部分，上部為圓礫，厚2～3m，其中上部0～1m左右范圍內(nèi)圓礫層含泥量較高，中間為礫砂，層厚2～4m，下部為中砂，厚1～2m左右，為導(dǎo)墻后側(cè)回填土，層底高程30.3～31.45m。

第（1）層∶礫砂，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實(shí)度變化較大，多呈中密狀。層位相對較穩(wěn)定，分布不均勻，最大層厚5.4m，層底高程24.0～29.45m。

第（2）層∶圓礫，黃色，局部為黑色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實(shí)度變化較大，多呈中密狀。層位較穩(wěn)，分布廣泛，本次勘察未穿透此層，在勘察范圍內(nèi)最大層厚15.5m。

第（2-1）層∶礫砂，黃色，飽和，多呈中密狀，以透鏡體形式出現(xiàn)，最大層厚3.0m，于Z K 2鉆孔揭露。

（2）墻基土顆粒分析。墻基土各土層密實(shí)度變化很大。利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算墻基砂土滲透系數(shù)，分析出砂礫建議值為1.13×10-1c m/s，圓礫建議值為2.3×10-1c m/s。

（3）墻基土各土層承載力。承載力特征值為（1）層礫砂動觸N2范圍值在4.4～9.96之間，平均值為6.94，標(biāo)準(zhǔn)值為5.81；承載力特征值為范圍值在170～400kP a之間，平均值為280kP a，標(biāo)準(zhǔn)值為230kP a，建議值為220kP a。（2）層圓礫動觸N2范圍值在2.58～30之間，平均值為10.91，標(biāo)準(zhǔn)值為10.05；承載力特征值為范圍值在180～1000kP a之間，平均值為570kP a，標(biāo)準(zhǔn)值為550kP a，建議值為550kP a。（2-1）層礫砂動觸N2標(biāo)準(zhǔn)值為8.78；承載力標(biāo)準(zhǔn)值為350kP a，建議值為330kP a。

4.1.2 左側(cè)導(dǎo)墻工程地質(zhì)評價

（1）導(dǎo)墻后回填土質(zhì)量評價?；靥钔两M成成分較好，無軟土等成分存在，呈松散～稍密狀，密實(shí)度較低。現(xiàn)導(dǎo)墻后回填土成分較簡單，主要為礫砂與圓礫，無軟土等成分存在，可作為新建導(dǎo)墻后回填土料，但上部1m左右范圍內(nèi)含粘性土，故應(yīng)清除上部回填土層。

（2）墻基土穩(wěn)定及抗滑穩(wěn)定評價。墻基土主要由礫砂及圓礫組成，無不利安全穩(wěn)定的軟土層存在，主要土層（1）層礫砂、（2）層圓礫，承載力建議值分別為220kP a、550kP a，（1）層礫砂承載力偏低；據(jù)現(xiàn)場原位測試成果，墻基土層密實(shí)度變化較大，局部呈松散狀，建議設(shè)計(jì)進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，據(jù)驗(yàn)算結(jié)果確定是否采取加固措施。

（3）墻基飽和砂土液化評價。按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（G B 50287-99）中附錄N（土的液化判別）對閘基飽和砂土進(jìn)行液化判別，墻基飽和砂土無液化問題。

4.2右側(cè)導(dǎo)墻工程地質(zhì)分析與評價

4.2.1 右側(cè)導(dǎo)墻工程地質(zhì)

（1）地層巖性。墻基土主要地層巖性具體情況如下∶

第（0-2）層∶素填土，主要為礫砂、圓礫，局部夾粉質(zhì)粘土與粗砂層，層厚1m左右，C Y K 5鉆孔揭露，為導(dǎo)墻后側(cè)回填土，回填無規(guī)律，回填礫砂與圓礫無明顯得界線分布，但總體表現(xiàn)為上部細(xì)下部粗，層底高程30.09～30.5m。

第（1）層∶礫砂，黃色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，稍密。分布不均勻，最大層厚1m，于C Y K 5鉆孔揭露。

第（2）層∶圓礫，黃色，砂礫成份主要以火山巖為主，磨圓一般，飽和，密實(shí)度變化較大，多呈中密狀。層位較穩(wěn)，分布廣泛，勘察揭露最大層厚14.5m。

第（2-1）層∶礫砂，黃色，飽和，多呈中密狀，于C Y K 4及C Y K 5鉆孔揭露，未穿透此層。

（2）墻基土顆粒分析。墻基土各土層密實(shí)度變化很大。利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算所得的墻基砂土滲透系數(shù)，分析出砂礫建議值為1.13×10-1c m/s，圓礫建議值為1.52×10-1c m/s。

墻基土各土層承載力特征值為（1）層礫砂承載力建議值為220kP a。（2）層圓礫動觸N2范圍值在5.28～32.4之間，平均值為11.03，標(biāo)準(zhǔn)值為9.92；承載力特征值為范圍值在310～1100kP a之間，平均值為575kP a，標(biāo)準(zhǔn)值為550kP a，建議值為550kP a。（2-1）層礫砂動觸N2范圍值在3.8～13.64之間，平均值為8.42，標(biāo)準(zhǔn)值為7.22；承載力特征值為范圍值在155～500kP a之間，平均值為336kP a，標(biāo)準(zhǔn)值為296kP a，建議值為290kP a。

4.2.2 右側(cè)導(dǎo)墻工程地質(zhì)評價

（1）導(dǎo)墻后回填土質(zhì)量評價?；靥钔两M成成分較好，無軟土等成分存在，呈松散～稍密狀，密實(shí)度較低?，F(xiàn)導(dǎo)墻后回填土成分較簡單，主要為礫砂及圓礫，無軟土等成分存在，可作為新建導(dǎo)墻后回填土料，但局部夾粉質(zhì)粘土層，厚1m左右，在挖取中應(yīng)清除。

（2）墻基土穩(wěn)定及抗滑穩(wěn)定評價。墻基土主要由礫砂及圓礫組成，無不利安全穩(wěn)定的軟土層存在，主要土層（1）層礫砂、（2）層圓礫及（2-1）層礫砂，承載力建議值分別為220kP a、550kP a及290kP a，（1）層礫砂承載力偏低，但該層分布范圍較小，厚度較薄，建議清除。

（3）墻基飽和砂土液化評價。按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（G B 50287-99）中附錄N（土的液化判別）對閘基飽和砂土進(jìn)行液化判別，墻基飽和砂土無液化問題。

5 結(jié)論

通過對渾河閘區(qū)域工程地質(zhì)條件進(jìn)行分析可以看出，該地域的地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，地震危害性很小；閘址區(qū)閘室段與閘室下游兩側(cè)導(dǎo)墻地層結(jié)構(gòu)及各土層條件與回填土質(zhì)量等條件均滿足河閘除險加固工程的修建，渾河閘除險加固工程修建在工程地質(zhì)條件方面切實(shí)可行。

［1］李慶榮，陳明朗，孫智勇.渾河閘應(yīng)急除險加固工程方案選擇分析［J］.黑龍江水利科技，2011（03）∶176-177.

［2］任妍儒.節(jié)水增糧項(xiàng)目地質(zhì)及水文地質(zhì)條件分析［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014（10）∶37-38，61.

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：1672-2469（2016）05-075-03

D0I∶10.3969/j.i s s n.1672-2469.2016.05.028

2015-01-03

張俊南（1983年—），男，工程師。