古塔渡槽工程地質(zhì)特征及評(píng)價(jià)

高立輝

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，南寧 530023）

古塔渡槽工程地質(zhì)特征及評(píng)價(jià)

高立輝

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，南寧 530023）

古塔渡槽位于廣西桂中治旱樂(lè)灘水庫(kù)引水灌區(qū)工程北干渠中段，地處巖溶發(fā)育地區(qū)。覆蓋層存在下臥軟弱層，地基土承載力差異較大，地下水埋藏較淺，土洞、地表塌陷及溶溝、溶槽發(fā)育。針對(duì)上述問(wèn)題，通過(guò)工程地質(zhì)調(diào)查并采用多種勘探方法和手段，查明了工程地質(zhì)條件，分析了工程地質(zhì)存在的主要問(wèn)題，為地基基礎(chǔ)類型選擇和地質(zhì)參數(shù)提出了合理的建議。

地質(zhì)勘察；下臥軟弱層；巖溶；地下水；基礎(chǔ)類型；古塔渡槽

1 工程概況

廣西桂中治旱樂(lè)灘水庫(kù)引水灌區(qū)位于紅水河流域中下游的桂中旱片區(qū)內(nèi)。灌區(qū)分布在紅水河中下游兩岸，設(shè)計(jì)灌溉面積128.79萬(wàn)畝。古塔渡槽位于北干渠的中段，設(shè)計(jì)流量為18.16m3/s，長(zhǎng)度為1 626m，設(shè)計(jì)縱坡1/4 000[1]。

2 勘察方法及手段

針對(duì)下臥軟弱土層的勘察，我們采取了原位測(cè)試的勘察手段。對(duì)粘性土采取標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)；對(duì)碎石土采取重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)；對(duì)含碎石粘土采取標(biāo)準(zhǔn)貫入和重型圓錐動(dòng)力觸探兩種試驗(yàn)方法進(jìn)行綜合分析。針對(duì)下伏基巖存在溶溝、溶槽及溶洞的問(wèn)題，采取物探手段，利用高密度電法沿渡槽沿線進(jìn)行初查，再利用鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證分析。利用現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試及室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)各土層物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提出設(shè)計(jì)所需參數(shù)建議值。

3 場(chǎng)地工程地質(zhì)特征

利用以上勘察方法及手段，查明場(chǎng)地工程地質(zhì)特征如下：

（1）地形地貌。場(chǎng)地位于灰?guī)r地區(qū)，屬于峰叢丘陵地帶，渡槽沿線地勢(shì)低洼，地面高程88.7～92.5m，地形較平坦，以旱地為主。

（2）地層巖性。場(chǎng)地鉆探深度范圍內(nèi)揭露的地層為：

耕植土和雜填土①：位于表層，層厚一般0.3～1.0m，以灰褐色為主，一般為粘土，含鐵錳質(zhì)結(jié)核與植物根系。

可塑狀粘土②-1：黃褐、土黃色，可塑狀，層厚一般2～6m，主要分布在鉆孔GTXZK76～GTXZK98一帶，少量零亂分布。該層共做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)54組，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為9.26擊。

軟塑狀粘土②-2：黃褐色，軟塑狀，層厚一般0.5～2m，零亂分布在基巖面附近，該層為下臥軟弱層。

可塑～硬塑狀含碎石粘土③-1：黃褐、灰褐色，可塑～硬塑狀態(tài)。碎石成分以強(qiáng)～弱風(fēng)化硅質(zhì)巖、灰?guī)r為主，粒徑一般1～6mm，含量一般10％～40％，分布不均，層厚2～8m，沿線多有分布。該層共做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)75組，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為10.4擊；共做重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)38.7m，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為4.38擊。

軟塑狀含碎石粘土③-2：黃褐色，軟塑狀。碎石成分以強(qiáng)～弱風(fēng)化硅質(zhì)巖、灰?guī)r為主，粒徑一般1～6mm，含量一般10％～40％，分布不均，層厚1～3m。一般分布在基巖面附近及溶溝溶槽處。該層共做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)9組，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為2.79擊；共做重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)19.6m，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為1.91擊。

稍密～中密碎石土④-1：黃褐色，稍密～中密。碎石成分以強(qiáng)～弱風(fēng)化硅質(zhì)巖、灰?guī)r為主，粒徑一般粒徑一般1～6mm，含量一般40％～60％，分布不均，層厚2～5m，局部零星分布。該層共做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)7組，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為12.66擊；共做重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)8.3m，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為5.56擊。

松散狀碎石土④-2：黃褐色，松散。碎石成分以強(qiáng)～弱風(fēng)化硅質(zhì)巖、灰?guī)r為主，粒徑一般1～6mm，含量一般40％～60％，分布不均，層厚1～4m。局部零星分布。該層共做重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)2m，修正后錘擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值為2.08擊。

巖溶強(qiáng)烈發(fā)育灰?guī)r⑤：溶蝕發(fā)育，溶洞較多。典型斷面見(jiàn)圖1。

（3）地質(zhì)構(gòu)造與地震。工程區(qū)以新華夏構(gòu)造體系為主，構(gòu)造單元屬華南準(zhǔn)臺(tái)地桂中-桂東臺(tái)陷的桂中凹陷來(lái)賓斷褶帶，區(qū)域中有北東向桂林-來(lái)賓斷裂帶經(jīng)過(guò)。擬建場(chǎng)地及其附近未發(fā)現(xiàn)有較大的斷層或構(gòu)造破碎帶，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好。場(chǎng)地地震基本烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g。

（4）巖溶發(fā)育特征。渡槽沿線鉆孔內(nèi)遇到溶洞底板最低高程約57m，高程62～80m段孔內(nèi)常見(jiàn)溶洞發(fā)育，紅水河河漫灘高程約60m，河底高程約40m。渡槽沿線巖體內(nèi)溶洞發(fā)育高程一般低于古塔河河底高程，多數(shù)高于紅水河河漫灘高程，均高于紅水河河底高程，渡槽沿線溶洞發(fā)育主要受紅水河排泄基準(zhǔn)面控制。根據(jù)鉆探及物探成果，靠近基巖面附近巖體巖溶發(fā)育，溶溝、溶槽及溶洞較多，已完成的115個(gè)鉆孔中，遇洞鉆孔數(shù)為56個(gè)，遇洞隙率為48.7％，平均線巖溶率為23.39％，巖溶發(fā)育等級(jí)為強(qiáng)烈發(fā)育。

4 巖土物理力學(xué)指標(biāo)

物理力學(xué)試驗(yàn)包括室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)成果及建議值見(jiàn)表1[2]。

圖1 古塔渡槽工程地質(zhì)縱剖面圖（某段）

表1 巖/土層試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)成果及建議值

5 存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)

（1）抗震穩(wěn)定問(wèn)題。該渡槽地下水位埋深較淺，且溶溝溶槽發(fā)育，基巖面上部多處存在軟弱土層，根據(jù)鉆探資料，基巖面附近多個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)大溶洞，地震時(shí)可能發(fā)生地陷、地裂現(xiàn)象，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）表4.1.1的規(guī)定，擬建場(chǎng)地屬于建筑抗震危險(xiǎn)地段。

（2）地下水、巖溶及其穩(wěn)定問(wèn)題。部分基礎(chǔ)位置巖體巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，溶溝溶槽發(fā)育，溶洞較多，部分溶洞充填泥質(zhì)，部分無(wú)充填。整段渡槽地下水位汛期埋藏較淺，枯水季節(jié)則略低于基巖面，地下水的升降易造成巖溶強(qiáng)烈發(fā)育位置土層流失，從而形成土洞，導(dǎo)致地面塌陷，危及建筑物的穩(wěn)定。建議對(duì)溶洞進(jìn)行處理或采用樁基或調(diào)整渡槽跨度避開(kāi)溶洞等措施。

（3）下臥軟弱層穩(wěn)定問(wèn)題。覆蓋層粘土②-2、含碎石粘土③-2、碎石土④-2均為下臥軟弱層，容許承載力極低，設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)荷載進(jìn)行下部土層承載力驗(yàn)算，若不能滿足要求，應(yīng)進(jìn)行基礎(chǔ)處理或采用樁基礎(chǔ)。下臥軟弱層與附近其它土層形成不均勻地基，再加上地下水升降的影響，極易引起不均勻沉降，危及建筑物的穩(wěn)定。建議對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理或采用樁基礎(chǔ)。

（4）地基土不均勻性問(wèn)題。場(chǎng)地內(nèi)有第①層耕植土，分布連續(xù)，力學(xué)性質(zhì)差，厚度小，一般會(huì)挖除；其余土層均具有較強(qiáng)的突變型，空間上無(wú)明顯規(guī)律，即使是同一土層，由于含水量及碎石含量的不同，土層的性狀也不同，承載力差異很大，部分土層還存在下臥軟弱層，天然地基為不均勻地基。

6 地基基礎(chǔ)類型選擇

（1）考慮到渡槽沿線地勢(shì)低洼，若使用墩基，則大部分支承結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)落于農(nóng)田、水塘、河溝等常浸水區(qū)域的地基上。雨季施工，地下水位高于渡槽基礎(chǔ)建基面，基礎(chǔ)經(jīng)常被雨水浸泡，雨季對(duì)渡槽基礎(chǔ)施工影響較大，對(duì)施工進(jìn)度的制約較嚴(yán)重。因此，宜采用樁基礎(chǔ)方法處理。

（2）基礎(chǔ)存在軟弱下臥土層，承載力不滿足墩基要求。軟弱下臥土層太深無(wú)法挖除，若采用灌漿的方法進(jìn)行處理，則需經(jīng)過(guò)大量的灌漿試驗(yàn)，投資上也不經(jīng)濟(jì)，還會(huì)造成工地增多問(wèn)題，不利于加快施工進(jìn)度，因此，也宜采用樁基礎(chǔ)方法處理。

（3）靠近基巖面附近巖體巖溶發(fā)育，溶溝、溶槽及溶洞較多，部分溶洞充填泥質(zhì)，部分無(wú)充填。整段渡槽地下水位汛期埋藏較淺，枯水季節(jié)則略低于基巖面，地下水的升降易造成巖溶強(qiáng)烈發(fā)育位置土層流失，從而形成土洞，導(dǎo)致地面塌陷的發(fā)生，危及建筑物的穩(wěn)定。若采用墩基礎(chǔ)，則要對(duì)基礎(chǔ)下部溶洞進(jìn)行處理，但要完全填充溶洞，一則存在工程量大的問(wèn)題，二則可能會(huì)改變?cè)械叵滤h(huán)境，造成當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)內(nèi)澇或旱災(zāi)等問(wèn)題，給當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活造成不利影響。因此，也宜采用樁基礎(chǔ)方法處理。

綜上所述，建議采用嵌巖樁，樁端應(yīng)進(jìn)入較完整基巖內(nèi)。

7 結(jié)語(yǔ)

古塔渡槽的地質(zhì)條件比較復(fù)雜，勘察中通過(guò)工程地質(zhì)調(diào)查并采取鉆探、物探、原位測(cè)試等多種方法和手段，查明了工程地質(zhì)條件。該工程已于2016年年初竣工，施工揭露的地質(zhì)條件與勘察結(jié)果基本一致，說(shuō)明勘察采取的綜合手段確實(shí)有效，評(píng)價(jià)合理。

[1] 廣西壯族自治區(qū)水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.桂中治旱樂(lè)灘水庫(kù)引水灌區(qū)一期工程古塔渡槽施工詳圖階段工程地質(zhì)勘察報(bào)告[R].南寧：廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2012.

[2] 水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院.水利水電工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京：水利電力出版社，1985.

（責(zé)任編輯：劉征湛）

Engineering geological characteristics and evaluation of Guta aqueduct

GAO Li-hui
（Guangxi Water and Power Design Institute,Nanning 530023,China）

Guta aqueduct is located at the middle section of North trunk channel of Letan Reservoir Irrigation Project,a karst developed area where there exists underlying weak layer under the overburden layer;the bearing capacities of foundation earth vary greatly;groundwater has shallow embedment;earth holes,surface collapse,solution grooves and channels developed.In view of these problems,engineering geological survey was conducted by multiple survey methods to ascertain the geological conditions.Analysis was made on the geological problems,and foundation types and geological parameters were suggested.

Geological survey;underlying weak layer;karst;groundwater;type of foundation;Guta aqueduct

P642

B

1003-1510（2016）04-0031-03

2016-06-12

高立輝（1979-）男，吉林四平人，廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院工程師，學(xué)士，主要從事水利工程地質(zhì)勘察工作。