趙 杰

（河南省水利勘測(cè)有限公司 鄭州 450008）

1 概述

南水北調(diào)中線配套工程21號(hào)口門劉灣泵站位于河南省鄭州市汪垌村東北約300m，工程場(chǎng)區(qū)屬黃河沖積平原區(qū)，地形平坦、開(kāi)闊，交通便利。

2 地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

勘察區(qū)屬黃河沖積平原區(qū)，地形平坦、開(kāi)闊，場(chǎng)區(qū)地面高程128.4～129.2m。

工程區(qū)勘探深度范圍內(nèi)為第四系全新統(tǒng)（Q）4沖洪積層、第四系上更新統(tǒng)（Q）3沖洪積層、中更新統(tǒng)（Q）2坡洪積層及上第三系中新統(tǒng)洛陽(yáng)組粘土巖（N1L）?，F(xiàn)由老至新分述如下：

2.1.1 上第三系中新統(tǒng)洛陽(yáng)組（N1L）

第⑤層粘土巖：棕紅色雜棕黃色，成巖差，見(jiàn)鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)及薄膜，干時(shí)開(kāi)裂，巖性不均，含大量鈣質(zhì)結(jié)核，鈣質(zhì)結(jié)核含量約20%～30%。該層僅部分鉆孔揭示，揭露最大厚度8.5m（未揭穿），層頂高程82.96～86.5m。

2.1.2 中更新統(tǒng)（dlplQ2）

坡洪積成因，巖性為中粉質(zhì)壤土、重粉質(zhì)壤土。

第④層重粉質(zhì)壤土：棕紅～棕黃色，可塑～硬塑狀，土質(zhì)較均勻，含較多黑色鐵錳質(zhì)浸染，偶見(jiàn)鈣質(zhì)結(jié)核，巖性不均，上部多為中粉質(zhì)壤土。層面略有起伏，層厚25.0～30.1m，層頂高程92.6～94.5m。

2.1.3 上更新統(tǒng)（alplQ3）

沖洪積成因，巖性主要為粉細(xì)砂局部夾有黃土狀輕粉質(zhì)壤土薄層。

第③層粉細(xì)砂：淺黃～黃色，濕，中密狀，成份主要為石英、長(zhǎng)石，次為暗色礦物，砂粒不均，砂質(zhì)不純，局部夾黃土狀輕粉質(zhì)壤土薄層。層面略有起伏，層厚3.5～7.0m，層頂高程115.4～118.0m。

2.1.4 全新統(tǒng)（alplQ4）

沖洪積成因，巖性主要為粉細(xì)砂及輕壤土。

第②層粉細(xì)砂：淺黃～黃色，濕，中密狀，成份主要為石英、長(zhǎng)石，次為暗色礦物，砂粒不均，砂質(zhì)不純。層面略有起伏，層厚0～5.7m，層頂高程115.4～23.5m。分布不連續(xù)，3號(hào)孔缺失。

第①層輕壤土：灰黃色，可塑狀，見(jiàn)有針狀孔隙發(fā)育，見(jiàn)有銹黃色鐵質(zhì)浸染，土質(zhì)不均，局部夾砂壤土薄層。該層分布于地表，可見(jiàn)植物根系，層厚2.8～6.5m。LWB2及LWB3孔之間上部有0.5～3.2m人工堆積雜填土。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造及地震動(dòng)參數(shù)

工程區(qū)屬華北準(zhǔn)地臺(tái)（I）黃河海坳陷（I2）區(qū)，新構(gòu)造分區(qū)屬豫皖隆起—拗陷區(qū)，區(qū)域主體構(gòu)造線方向?yàn)楸蔽飨蚧蚪鼥|西向。場(chǎng)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅶ度區(qū)。

2.3 水文地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

場(chǎng)區(qū)地下水類型為第四系松散層孔隙潛水，勘探期間測(cè)得水位高程107.5～108.4m，年變幅4～5m，預(yù)測(cè)高水位112～113m。場(chǎng)區(qū)地下水補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水入滲和側(cè)向地下徑流補(bǔ)給，消耗于蒸發(fā)、人工開(kāi)采及地下側(cè)向徑流排泄。由于受總干渠施工降排水的影響，地下水位變化較大。

在勘察區(qū)附近取水樣一組作水質(zhì)簡(jiǎn)分析，地下水無(wú)色、無(wú)味、透明。場(chǎng)區(qū)地下水水化學(xué)類型為“HCO3-Ca-Mg”型，礦化度0.2465g/L，屬淡水；總硬度14.76德國(guó)度，屬微硬水；pH值7.3，屬中性水；侵蝕性CO2含量為0mg/L。依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）附錄L判定：場(chǎng)區(qū)地下水對(duì)混凝土不具腐蝕性，對(duì)混凝土中鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

2.4 土壤腐蝕性評(píng)價(jià)

根據(jù)管線土壤腐蝕性成果，場(chǎng)區(qū)上部土體對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋具微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

3 建筑物工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

3.1 地層結(jié)構(gòu)

工程區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)為土巖雙層結(jié)構(gòu)，其中上部覆蓋層多為粘砂多層結(jié)構(gòu)，按巖性可分為5個(gè)土體單元，現(xiàn)由上至下分述如下：

層輕壤土（alplQ4）：層厚2.8～6.5m，該層分布于地表。

層粉細(xì)砂（alplQ4）：層厚 0～5.7m，層頂高程 115.4～23.5m，局部缺失。

第③層粉細(xì)砂（alplQ3）：層厚3.5～7.0m，層頂高程115.4～118.0m，分布較穩(wěn)定。

第④層重粉質(zhì)壤土（dlplQ2）：層面略有起伏，分布穩(wěn)定，厚度大，層厚25.0～30.1m，層頂高程92.6～94.5m。

第⑤層粘土巖（N1L）：揭露最大厚度8.5m（未揭穿），層頂高程82.96～86.5m。

3.2 土體物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)成果，綜合分析整理，各土體單元物理力學(xué)性指標(biāo)評(píng)價(jià)如下：

①輕壤土（alplQ14）：天然干密度ρd范圍值1.48～1.62g/cm3，平均值1.57g/cm3；液性指數(shù)IL范圍值-0.47～0.14，平均值 -0.10；壓縮系數(shù) a1-2范圍值 0.16～0.48MPa-1，平均值0.302MPa-1；修正后標(biāo)貫擊數(shù)N范圍值4～19擊，平均值12.5擊。該層屬中等壓縮性中硬～硬土層。

②粉細(xì)砂（alplQ14）：修正后標(biāo)貫擊數(shù)N范圍值16～26擊，平均值20擊。該層呈中密～密實(shí)狀。

③粉細(xì)砂（alplQ3）：修正后標(biāo)貫擊數(shù)N范圍值10～27擊，平均值20擊。該層呈中密～密實(shí)狀。

④中粉質(zhì)壤土（dlplQ2）：天然干密度ρd范圍值1.53～1.67g/cm3，平均值1.60g/cm3；液性指數(shù)IL范圍值 0.25～0.86，平均值0.51；壓縮系數(shù)a1-2范圍值0.107～0.218MPa-1，平均值0.159MPa-1；壓縮指數(shù)CC范圍值0.1603～0.4113，平均0.2351；回彈指數(shù) CS范圍值 0.0090～0.0162，平均0.0119；修正后標(biāo)貫擊數(shù)N范圍值9～17擊，平均值14擊。該層屬中等壓縮性硬土層。

⑤粘土巖（N1L）：修正后標(biāo)貫擊數(shù)N范圍值21～28擊，平均值24擊，屬軟巖。

各層土的物理力學(xué)指標(biāo)建議值見(jiàn)表1、表2。

表1 各層土的物理性指標(biāo)建議值表

表2 各層土的力學(xué)性指標(biāo)建議值表

4 主要工程地質(zhì)問(wèn)題

4.1 邊坡穩(wěn)定問(wèn)題

根據(jù)建筑物布置，邊坡開(kāi)挖深度16～18m。地層結(jié)構(gòu)屬粘砂雙層結(jié)構(gòu)，邊坡巖性主要為輕壤土、中粉質(zhì)壤土和粉細(xì)砂，存在邊坡穩(wěn)定問(wèn)題。結(jié)合影響場(chǎng)區(qū)邊坡穩(wěn)定的各種不利因素，進(jìn)行工程地質(zhì)類比，確定邊坡高寬比為1∶1.75～1∶2.50。采用復(fù)式邊坡，中間設(shè)置平臺(tái)。必要時(shí)采取支護(hù)措施，施工時(shí)禁止在周圍施加堆載，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保施工安全。

4.2 施工排水問(wèn)題

工程區(qū)地下水為第四系孔隙潛水，該層主要賦存于第四系松散層中，勘察期間地下水位高程107.5～108.4m，建筑物建基面高程113.932m，由于受總干渠施工開(kāi)挖降排水的影響，地下水比前期有所下降，存在基坑施工降排水問(wèn)題，建議施工前應(yīng)先復(fù)測(cè)地下水位，待地下水位降至開(kāi)挖邊坡坡角以下方可施工。

5 工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)泵站基礎(chǔ)主要位于第③層粉細(xì)砂層中或第④層中粉質(zhì)壤土中，邊坡開(kāi)挖深度16～18m。邊坡地層結(jié)構(gòu)為粘砂多層結(jié)構(gòu)。場(chǎng)區(qū)地下水位位于建筑物建基面附近，存在邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，建議施工開(kāi)挖邊坡高寬比為1∶1.75～1∶2.50。采用復(fù)式邊坡，中間設(shè)置平臺(tái)。施工時(shí)禁止在周圍施加堆載，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，確保施工安全。

第③層粉細(xì)砂呈中密狀，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk＝180kPa，第④層中粉質(zhì)壤土，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk＝170kPa，可作為基礎(chǔ)持力層，由于基礎(chǔ)埋置較深，為補(bǔ)償式基礎(chǔ)，經(jīng)深寬修正后承載力估算可以滿足基底壓力要求。建議設(shè)計(jì)部門根據(jù)建筑物上部荷載的具體情況進(jìn)行地基穩(wěn)定性和變形驗(yàn)算，如不滿足設(shè)計(jì)要求，可進(jìn)行必要的地基加固處理措施。

場(chǎng)區(qū)地下水水位高程107.5～108.4m，位于建筑物建基面附近，存在基坑施工排水問(wèn)題；由于受總干渠施工降排水的影響，勘察期間地下水水位比前期有所降低，建議施工期間復(fù)測(cè)地下水位。

6 結(jié)語(yǔ)

泵站基礎(chǔ)主要位于第③層粉細(xì)砂層或第④層中粉質(zhì)壤土中，經(jīng)深寬修正后承載力估算可滿足基底壓力要求，建議設(shè)計(jì)部門進(jìn)行地基穩(wěn)定性和變形驗(yàn)算，如不滿足設(shè)計(jì)要求，可進(jìn)行必要的地基加固處理措施；建議采用復(fù)式邊坡，邊坡高寬比為1∶1.75～1∶2.50，必要時(shí)采取支護(hù)措施；勘探期間地下水位在建筑物建基面附近，應(yīng)采取降排水措施