◎ 楊文鵬　新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院

有關(guān)古河槽的地質(zhì)問(wèn)題及其處理分析

◎ 楊文鵬新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院

我國(guó)地域較為遼闊，在我國(guó)水利水電工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工程地質(zhì)弊端逐漸暴露，古河槽的問(wèn)題最為明顯。本文主要分析了古河槽成因與常見的地質(zhì)問(wèn)題、處理方式，借助先進(jìn)的勘測(cè)技術(shù)明確地質(zhì)問(wèn)題，為日后相關(guān)工程地質(zhì)問(wèn)題的勘測(cè)與處理提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

古河槽 地質(zhì)問(wèn)題 處理

1.前言

人工活動(dòng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等堰塞了河道，從而形成河流改道。遭到廢棄的河段由于沉降等原因，長(zhǎng)期不斷的被各種沉積物棄填，并產(chǎn)生古河槽。分析國(guó)內(nèi)水利水電工程的古河槽，具體包括地面古河槽、埋藏古河槽。地面古河槽因周邊顯著的堆積物、外觀，辨識(shí)程度較高；而埋藏古河槽，則無(wú)法直接從外觀來(lái)判斷方位與形態(tài)。要求工作人員全面了解古河槽形態(tài)與切割深度，從而保證勘測(cè)方案制定的科學(xué)合理性。

2.古河槽的成因

2.1古河槽的演變

古河槽的根本成因源自河流改道，被廢棄的河段產(chǎn)生古河槽，可以準(zhǔn)確展現(xiàn)出某區(qū)域河流地貌特征的變換、第四系時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。尤其是自喜馬拉雅晚期運(yùn)動(dòng)，各大山脈、盆地均出現(xiàn)變化。伴隨構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、氣候變化，每一山系的山岳冰川頻率逐漸增加，河流堆積與侵蝕作用加強(qiáng)，在面臨洪澇、滑坡時(shí)回形成河流改道。

第四系時(shí)中前期：地殼運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)，河流受到測(cè)流侵蝕并拓寬，河谷底平穩(wěn)呈槽狀，河流坡度不大，流動(dòng)速率小。河流在此時(shí)期基于沉積作用，石塊沉積物增多，進(jìn)而出現(xiàn)不同河階。晚期：河流因冰川作用、旁蝕作用，河道切割程度日益明顯，在各級(jí)階地侵蝕基面上的侵蝕導(dǎo)致河床逐漸變窄，堆積趨勢(shì)上升，河谷呈現(xiàn)為“V”狀深槽，反復(fù)進(jìn)行第四系中前期的演變進(jìn)程。而于晚更新世早期，因氣候變化冰川消融，形成不同的侵蝕基面。

隨著古河槽的演變，因構(gòu)造因素產(chǎn)生的古河槽經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致斷裂帶形成，為其埋下了沉降變形、滲透等安全隱患。又因古河槽均產(chǎn)生于第四系時(shí)期，沉積物有礫石、粗砂等，強(qiáng)風(fēng)化局面嚴(yán)峻，巖體缺乏整體性，對(duì)壩基與邊坡的平穩(wěn)化帶來(lái)負(fù)面隱患。

2.2古河槽勘測(cè)手段

工程方案的制定取決于古河槽特征，尤其是沉積物變形、滲漏等特征?，F(xiàn)代勘測(cè)手段包括遙感解譯、鉆探、物探、地表測(cè)繪等；地面古河槽的勘測(cè)較簡(jiǎn)易，可借助地表測(cè)繪、鉆探和坑槽探明確其方位；埋藏古河槽的勘測(cè)則需借助地表測(cè)繪明確進(jìn)出口方位，并利用物探明確具體方位與分布結(jié)構(gòu)。

遙感解譯：以大范圍為出發(fā)點(diǎn)，具體掌握河道的演變進(jìn)程，通過(guò)對(duì)古河槽勘測(cè)方位的縮小，來(lái)大概確定古河槽方位和展布現(xiàn)狀。

地表測(cè)繪：參考工程區(qū)域的地質(zhì)條件與結(jié)構(gòu)，明確古河槽進(jìn)出口方位、時(shí)期與沉積物結(jié)構(gòu)、數(shù)量以及規(guī)模大小。

物探：以地表測(cè)繪數(shù)據(jù)為根本，勘測(cè)區(qū)域較為廣泛，可以指導(dǎo)鉆探施工方案的制定，明確古河槽沉積物的堆積環(huán)境和架構(gòu)、工程物性。

鉆探：檢測(cè)物探數(shù)據(jù)，明確古河槽沉積物形狀與水位，并通過(guò)壓注水試驗(yàn)來(lái)明確滲透系數(shù)；還有古河槽形態(tài)、堆積物分類和地下水的補(bǔ)給問(wèn)題。

洞探：結(jié)合施工設(shè)備，于古河槽進(jìn)口、出口處規(guī)劃多個(gè)淺洞，便于熟悉沉積物的分層結(jié)構(gòu)、顆粒構(gòu)成與膠結(jié)狀態(tài)。

此外，古河槽勘測(cè)手段還包括坑槽探、試驗(yàn)、數(shù)據(jù)總結(jié)等多個(gè)方面，可準(zhǔn)確判斷古河槽堆積體項(xiàng)目特征，為地質(zhì)問(wèn)題的高效處理奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，以保證相關(guān)工程的安全建設(shè)。

3.古河槽地質(zhì)問(wèn)題與處理方法的具體闡述

因第四系時(shí)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，古河槽下端地層出現(xiàn)裂縫，主要分布有粗砂、松散物及砂礫石，風(fēng)化問(wèn)題較嚴(yán)峻。隨著勘測(cè)方式先進(jìn)水平的不斷提升，古河槽特性被逐一明確，按照“具體問(wèn)題具體分析”的原則，本文就古河槽的重點(diǎn)地質(zhì)問(wèn)題，逐一舉例并論述處理手段。

3.1古河槽深覆蓋層滲流問(wèn)題及處理

3.1.1滲流原因

以某蓄水工程古河槽存在的滲流問(wèn)題為例。首先，分析古河槽的地質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，某進(jìn)出口滲徑長(zhǎng)度不合理，砂礫石覆蓋層區(qū)域的顆粒敷設(shè)過(guò)于雜亂，是古河槽出現(xiàn)滲流的主要成因。其次，分析古河槽進(jìn)出口防滲墻施工的地質(zhì)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其基巖埋藏深度過(guò)高，已高出90m，壓力水頭的防滲處理措施不完善。然后，觀察古河槽鉆孔和基巖面建設(shè)成效，于槽身中段、下段處連通，導(dǎo)致滲流形成時(shí)間過(guò)快、滲水程度過(guò)嚴(yán)重、區(qū)域過(guò)大。最后，分析古河槽的地質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)口、出口水位高出地下水位標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)古河槽之間互相補(bǔ)給滲水的狀況；盡管部分古河槽已完善防滲措施，但是，其他古河槽的防滲措施不全面同樣會(huì)出現(xiàn)滲流問(wèn)題。

3.1.2滲流通道分析

在蓄水庫(kù)防水環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)庫(kù)內(nèi)存有大量水泡，原因在于滲水通道處的水庫(kù)放空后，對(duì)照水泡方位和孔洞方位、受損壞的面板。滲水時(shí)，渣場(chǎng)、廠房周邊的黃土浸水現(xiàn)象較嚴(yán)重，陸續(xù)出現(xiàn)了滑坡、坍塌現(xiàn)象，分析其暴露地層，砂礫石層的顆粒直徑大且分布單一，為超強(qiáng)透水層，屬于重點(diǎn)滲流通道。

水庫(kù)放空完畢，逐一檢測(cè)每一古河槽的進(jìn)出口，發(fā)現(xiàn)古河槽有四點(diǎn)薄弱問(wèn)題。及濕陷性黃土基礎(chǔ)破損分離式面板、導(dǎo)流洞梯形引渠齒墻下砂礫石灌漿、素混凝土防滲心墻底部砂礫石灌漿、導(dǎo)流洞引渠扶壁式擋墻貫通和基本類灌漿。

3.1.3防滲處理

第一，由于施工因素，導(dǎo)致黃土表面被損壞，河岸周邊的地下水水頭破壞，大幅度加劇了滲漏坡降現(xiàn)狀。相較于散化沉積物來(lái)說(shuō)，自然類風(fēng)化黃土的滲透系數(shù)過(guò)高；不難發(fā)現(xiàn)，黃土作為滲透材料，具備優(yōu)勢(shì)性能。同時(shí)，粘土、混凝土的敷設(shè)，可控制砂礫石、松散物的滲透系數(shù)，充分發(fā)揮防滲方案，有利于降低滲透坡降的事故幾率。

第二，不均衡的砂礫石敷設(shè)層，顆粒級(jí)配劃分不合理，以及槽身之間的連通性較強(qiáng)，為蓄水量滲透問(wèn)題埋下安全隱患。具體參考古河槽滲流成因及滲流通道狀況，選擇斜心墻、防滲墻加分離式處理措施，實(shí)現(xiàn)滲流通道的密實(shí)。與此同時(shí)，要做到理論聯(lián)系實(shí)際，明確工程地層狀況，保證防滲工作的有序開展；制定成熟完善的防滲計(jì)劃，精確提取滲透系數(shù)。

3.2古河槽沉降變形問(wèn)題及處理

3.2.1沉降變形問(wèn)題

因歷史遺留問(wèn)題，古河槽壩基下端的地質(zhì)不符合條件。但上端巖土質(zhì)條件良好，兩端強(qiáng)度完全不一致，上端巖土強(qiáng)度過(guò)高，容易出現(xiàn)過(guò)度壓縮變形現(xiàn)狀。具體體現(xiàn)在：不合理沉降、垂直沉降等形成的沉陷，從而引發(fā)滲透問(wèn)題，嚴(yán)重了會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。

3.2.2處理方式

古河槽沉降變形問(wèn)題的處理方案，屬于常見手段。其中，得到廣泛應(yīng)用的處理方案為粉噴樁加固技術(shù)、筑堤預(yù)壓技術(shù)。通過(guò)地基中筑堤預(yù)壓技術(shù)的運(yùn)用，迅速連通需要填筑的堤壩；并借助加壓荷載功能功能，實(shí)現(xiàn)地基巖土層的固結(jié)排水作業(yè)。完成上述施工工序之后，選擇粉噴樁加固技術(shù)，通過(guò)地基復(fù)合，嚴(yán)格按照相關(guān)要求，嚴(yán)格控制古河槽的沉降變形問(wèn)題。

3.3古河槽滑坡問(wèn)題及處理

3.3.1滑坡問(wèn)題

古河槽的滑坡問(wèn)題，普遍存在壩基不牢固、地震、洪澇等負(fù)面誘因。

第一步，合理選擇科學(xué)高效的勘測(cè)技術(shù)與勘測(cè)方案，主要包括雷達(dá)、地震和電法等技術(shù)，具體調(diào)查并明確古河槽滑坡體的巖層趨勢(shì)、河流岸坡的方向。要嚴(yán)格按照“具體問(wèn)題具體分析”的原則，通過(guò)理論聯(lián)系實(shí)際，明確滑坡體的出現(xiàn)成因。通常情況下，古河槽的滑坡問(wèn)題，主要是因?yàn)楸緛?lái)干燥且平穩(wěn)的塊狀碎石體，因?yàn)槭艿轿浕呢?fù)面影響，嚴(yán)重減小了其抗剪的強(qiáng)度值，導(dǎo)致古河槽下端的塊狀碎石體無(wú)法跟著上端的自重壓力強(qiáng)度而變換，從而出現(xiàn)變形問(wèn)題，從而出現(xiàn)滑坡問(wèn)題。

3.3.2處理方式

結(jié)合古河槽滑坡問(wèn)題的繁瑣性，其處理方式主要分為：

第一，明確古河槽的滑坡體方位并成立觀測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)古河槽滑坡變形問(wèn)題的實(shí)時(shí)監(jiān)督檢測(cè)。

第二，制定河道的改建方案，合理繞過(guò)古河槽滑坡體。

第三，實(shí)現(xiàn)分期蓄水功能，最大程度降低滑坡問(wèn)題，降低滑坡問(wèn)題對(duì)古河槽帶來(lái)的負(fù)面影響。

4.小結(jié)

綜上所述，古河槽主要因人工行為、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的古河道被廢棄而形成，其中存在的滲透、沉降變形與滑坡問(wèn)題，對(duì)古河槽造成的危害程度不容小覷。本篇文章重點(diǎn)研究闡述了古河槽的成因與演變進(jìn)程，選擇先進(jìn)科學(xué)的勘測(cè)技術(shù)來(lái)明確古河槽存在的地質(zhì)問(wèn)題。通過(guò)分析古河槽地質(zhì)問(wèn)題的具體成因以及處理手段，對(duì)古河槽滲流、沉降變形與滑坡等問(wèn)題展開分析處理。

以我國(guó)新疆區(qū)域中水利水電工程古河槽的勘測(cè)結(jié)果為例，發(fā)現(xiàn)古河槽沉積物的形成周期以中期、前期為主要，沖積類砂礫石分布量最廣泛，還摻雜有冰水類沉積物，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性較高，一般不存在地震野液化弊端，經(jīng)常用作于壩基建設(shè)的施工材料?？山Y(jié)合古河槽地面或埋藏方式，采取防滲帷幕、進(jìn)口貼面板等解決方法。此外，還要加強(qiáng)古河槽的地質(zhì)勘測(cè)力度與精度，確定古河槽的邊沿狀況和敷設(shè)層結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。

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