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    南水北調(diào)受水區(qū)新鄉(xiāng)老道井輸水管道工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

    2016-09-18 05:53:58
    西部探礦工程 2016年7期
    關(guān)鍵詞:泥灰?guī)r壤土粉質(zhì)

    司 濤

    (河南省土地整理中心,河南鄭州450000)

    南水北調(diào)受水區(qū)新鄉(xiāng)老道井輸水管道工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

    司濤*

    (河南省土地整理中心,河南鄭州450000)

    新鄉(xiāng)老道井分水口門至新鄉(xiāng)市輸水管道分為東線和西線,管線全長12.45km。按照地形地貌、地質(zhì)成因、巖性組合、特殊巖土的特性作為劃分工程地質(zhì)段的主要依據(jù),同時(shí)考慮管底板埋深,結(jié)合沿線地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型共劃分3個(gè)工程地質(zhì)段:鳳泉區(qū)段、鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段、人民勝利渠管理處—七里營水廠段,就各工程地質(zhì)段工程地質(zhì)條件及存在的主要工程地質(zhì)問題進(jìn)行評(píng)價(jià)。提出了合理的處理建議,對工程設(shè)計(jì)、施工具有指導(dǎo)意義。

    輸水管道;工程地質(zhì);評(píng)價(jià)

    南水北調(diào)中線一期工程陶岔渠首多年平均調(diào)水量95×108m3,其中河南省總干渠共設(shè)分水口門40處,分水口門多年平均調(diào)水量29.79×108m3,受水區(qū)供水城市45座。

    新鄉(xiāng)老道井分水口門至新鄉(xiāng)市輸水管道工程始于新鄉(xiāng)老道井分水口門,于新鄉(xiāng)北站區(qū)分成東西2條線向南進(jìn)入新鄉(xiāng)市,全長55.53km,分為東線和西線,東線管線長39.84km;西線向西南穿過輝(縣)—新(鄉(xiāng))公路,最后到達(dá)新鄉(xiāng)市新水工程有限公司管道設(shè)備廠西南規(guī)劃西水廠蓄水池,管線長12.45km。

    1 線路的地質(zhì)概況

    1.1地形地貌

    新鄉(xiāng)老道井分水口門至新鄉(xiāng)市輸水管道地貌單元主要是山前沖洪積傾斜平原和黃衛(wèi)沖(洪)積平原。地勢西北高東南低,其中樁號(hào)LDJ0+000~LDJ 3+840段為山前沖洪積傾斜平原,地面高程103.3~73.59m,地形起伏較大,相對高差30.0m,坡降約7.7‰;其余管線均位于黃衛(wèi)沖(洪)積平原上,地形較平緩,地面高程80.7~68.2m,相對高差12.5m,坡降約0.31‰。

    管線穿越衛(wèi)河、共產(chǎn)主義渠為河谷地貌。地貌形態(tài)呈“U”形,無灘地,河谷寬約40~100m。

    1.2地層巖性

    根據(jù)地質(zhì)測繪和勘探情況,在勘探深度范圍內(nèi)揭示地層主要為上第三系(N)河湖相沉積軟巖、第四系中更新統(tǒng)坡洪積層()、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層(),第四系全新統(tǒng)沖洪積層()。按時(shí)代巖性特征共分11工程地質(zhì)單元,由老至新分述如下:

    (1)上第三系:為上第三系潞王墳組(N2l),河湖相沉積,巖性主要為泥灰?guī)r、粉砂巖和粘土巖。其主要分布于分水口門至新鄉(xiāng)北站區(qū)附近,分布樁號(hào)為LDJ0+ 000~LDJ3+840。

    (4)第四系全新統(tǒng)分為下段和上段:

    ①下段:主要為沖洪積成因(Q14alpl),巖性為重粉質(zhì)壤土,主要分布于樁號(hào)LDJ3+000~LDJ31+000。

    ②上段:主要為沖洪積成因(Q24alpl),巖性為重粉質(zhì)壤土、輕粉質(zhì)壤土和細(xì)砂,主要分布于樁號(hào)LDJ3+ 000~LDJ31+000。

    ③人工堆積(Qs):巖性以輕粉質(zhì)壤土為主,樁號(hào)LDJ11+500~LDJ28+000段。

    1.3地質(zhì)構(gòu)造與地震

    1.3.1地質(zhì)構(gòu)造

    場區(qū)區(qū)域上屬華北準(zhǔn)地臺(tái)(I)黃淮海坳陷(I2)中南部,新構(gòu)造分區(qū)屬華北斷陷—隆起區(qū)的河北斷陷與太行山隆起交接部位。工程區(qū)附近構(gòu)造斷裂主要有湯西斷裂、峪河斷裂、盤古寺斷裂。

    1.3.2地震

    根據(jù)“中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖1∶400萬)GB18306-2001國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局20010202發(fā)布”,該管線位于新鄉(xiāng)市域內(nèi),地震動(dòng)峰值加速度為0.20g,相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅷ度區(qū)。

    工程區(qū)地下水屬第四系松散土類孔隙潛水和上第三系裂隙、孔隙水。

    上第三系裂隙、孔隙水,水位高程84.15~65.30m,埋深5.7~18.0m,主要賦存于上第三系砂巖、泥灰?guī)r中。

    第四系松散土類孔隙潛水,地下水主要賦存于粉質(zhì)壤土、砂壤土及砂層中。

    地下水動(dòng)態(tài)為入滲—徑流開采型,即地下水主要接受大氣降水入滲、側(cè)向徑流、灌溉及地表(河、溝、渠等)水入滲補(bǔ)給,排泄方式主要為蒸發(fā)、人工開采及側(cè)向徑流。

    場區(qū)各巖土體取樣做滲透性試驗(yàn),試驗(yàn)成果表明:場區(qū)粘性土一般為微極—弱透水性,黃土狀土為中等透水性。

    2 線路的工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

    2.1土體結(jié)構(gòu)類型

    在生產(chǎn)過程中,為了提高塑料打包帶(繩)的性能、降低生產(chǎn)成本,通常會(huì)根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝以及不同的用途,添加不同種類和配比的填料,塑料打包帶(繩)中常用的填料主要有SiO2、CaCO3、高嶺土、滑石粉。不同填料有著不同的作用,例如:將滑石粉作為填料應(yīng)用在塑料之中,可以大幅度降低成本,同時(shí)可以改善塑料的物性,擴(kuò)大塑料的應(yīng)用范圍。采用滑石粉改性的塑料在剛性、拉伸強(qiáng)度、熱變形變溫度等方面有了顯著的提升,可以滿足市場多樣化的需要[8]。根據(jù)所查文獻(xiàn)[9]得到塑料打包帶(繩)中常用填料的拉曼標(biāo)準(zhǔn)圖譜(見圖8)與特征峰(見表3),對樣品含有填料的種類進(jìn)行分析,可以進(jìn)一步地將樣品進(jìn)行分組。

    根據(jù)鉆探范圍內(nèi)土巖體的巖性組合特征、巖體構(gòu)造、巖性與結(jié)構(gòu)等因素,管底板以下5m范圍內(nèi)地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型劃分為土巖體、土體結(jié)構(gòu)2大類。其中土巖體結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)類別;土體結(jié)構(gòu)類型分為粘砂雙層結(jié)構(gòu)和粘性土均一結(jié)構(gòu)2個(gè)類別,見表1。

    表1 土巖體結(jié)構(gòu)類型表

    2.2工程地質(zhì)分段

    以地形地貌、地質(zhì)成因、巖性組合、特殊巖土的特性作為劃分工程地質(zhì)段的主要依據(jù),同時(shí)考慮管底板埋深,結(jié)合沿線地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型共劃分3個(gè)工程地質(zhì)段Ⅰ:鳳泉區(qū)段為土巖雙層結(jié)構(gòu);Ⅱ:鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段,為粘性土均一結(jié)構(gòu)和粘、砂雙層結(jié)構(gòu);Ⅲ:人民勝利渠管理處—七里營水廠段,為粘、砂雙層結(jié)構(gòu)。工程地質(zhì)分段見表2。

    2.3各工程地質(zhì)段工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

    表2 管線工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)類別統(tǒng)計(jì)表

    2.3.1鳳泉區(qū)段(Ⅰ)

    管線埋深一般4.0~6.0m,僅在分水口門附近埋深較大約9.8m,管底位于泥灰?guī)r、黃土狀重粉質(zhì)壤土和重粉質(zhì)壤土中,其中黃土狀重粉質(zhì)壤土濕陷系數(shù)為0.018~0.036,平均值為0.025,具輕微—中等濕陷性,施工時(shí)對地基采取必要處理措施;泥灰?guī)r具弱—中等膨脹潛勢,建議施工時(shí)快挖快填,并對膨脹性坡面采取保護(hù)措施,施工臨時(shí)邊坡坡比:粘性土(1∶0.00)~(1∶1.25),泥灰?guī)r(1∶1.00)~(1∶1.50)。

    該段地下水埋藏較深,不存在施工排水問題。

    2.3.2鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段(Ⅱ)

    管線埋深一般3.0~6.0m,開挖臨時(shí)邊坡巖性以粘性土為主,建議其施工臨時(shí)邊坡坡比采用(1∶1.00)~(1∶1.25)。地下水位高程70.7~64.6m,地下水位于管底板附近,存在施工排水問題。

    2.3.3人民勝利渠管理處—七里營水廠(Ⅲ)

    管線埋深一般3.0~5.0m,邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土和砂壤土,以中等—高壓縮性土為主,建議其施工臨時(shí)邊坡采用(1∶1.00)~(1∶1.50)。

    地下水位埋深大于10.0m,不存在施工排水問題。場區(qū)少粘性土不存在地震液化問題。

    3 線路的主要工程地質(zhì)問題

    工程區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題是:第三系軟巖膨脹性問題、黃土狀土的濕陷性問題、施工排水問題、施工邊坡問題。

    3.1第三系軟巖膨脹性問題

    鳳泉區(qū)—鳳泉區(qū)蓄水池支線段(FQ0+000~FQ1+ 476)和西分岔—西分水廠支線的起點(diǎn)(樁號(hào)XSC0+ 000~XSC0+809),其管線下部地層主要以第三系泥灰?guī)r為主,管線局部位于該層頂部,據(jù)附近渠線資料,具弱—中等膨脹潛勢,施工時(shí)應(yīng)做到快挖快填,盡量縮短地基暴露時(shí)間,防止其脹縮變形影響邊坡和地基穩(wěn)定?;蜻M(jìn)行換填處理。

    3.2黃土狀土濕陷性問題

    管線第⑦-1層黃土狀重粉質(zhì)壤土濕陷系數(shù)δs= 0.018~0.036,平均值為0.025,具輕微—中等濕陷性。鳳泉區(qū)支管線管底位于該層中,應(yīng)對地基采取相應(yīng)處理措施,如進(jìn)行強(qiáng)夯、換填處理等等。

    3.3施工排水問題

    地下水位高程埋深約3.06~7.10m,水位高程70.7~64.6m,地下水位于管底板附近,存在施工排水問題。建議采取降水、排水處理。

    3.4施工邊坡穩(wěn)定問題

    鳳泉區(qū)段,管線埋深一般4.0~6.0m,局部地段大于9.0m,組成邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土、中粉質(zhì)壤土及黃土狀重粉質(zhì)壤土,上第三系泥灰?guī)r,建議施工邊坡坡比:粘性土(1∶1.00)~(1∶1.25),泥灰?guī)r(1∶1.00)~(1∶1.50)。

    鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段,管線埋深一般3.0~6.0m,最大埋深為9.8m,管底主要位于第⑥、⑦層中,組成邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土,其次為中粉質(zhì)壤土,建議施工邊坡采用(1∶1.00)~(1∶1.25)。

    人民勝利渠管理處—七里營水廠段,管線埋深一般3.0~5.0m,最大埋深約為12m,管底主要位于第③層中,組成邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土和砂壤土。建議施工邊坡采用(1∶1.00)~(1∶1.50)。

    4 結(jié)論

    新鄉(xiāng)老道井分水口門至新鄉(xiāng)市輸水管道工程,所處地貌單元主要是山前沖洪積傾斜平原和黃衛(wèi)沖(洪)積平原。鳳泉區(qū)段,為土巖雙層結(jié)構(gòu),管底大部分位于泥灰?guī)r中,局部位于重粉質(zhì)壤土、黃土狀土重粉質(zhì)壤土中。該黃土狀土具輕微濕陷性,泥灰?guī)r具弱—中等膨脹潛勢;鳳泉區(qū)—人民勝利渠管理處段,為粘、砂雙層結(jié)構(gòu);人民勝利渠管理處—七里營水廠段,為粘、砂雙層結(jié)構(gòu),地基土主要為砂壤土,強(qiáng)度較低。針對不同的工程地質(zhì)段和不同的工程地質(zhì)問題,采取響應(yīng)的處理措施。

    [1]GB50487-2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2008.

    [2]陳平貨.南水北調(diào)供水配套工程上街輸水管線工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)[J].河南水利與南水北調(diào),2011(13).

    [3]劉特洪.南水北調(diào)中線工程黃土的研究現(xiàn)狀[C]//南水北調(diào)工程地質(zhì)分析研究,2002:110-116.

    P64

    A

    1004-5716(2016)07-0150-03

    2015-12-30

    2016-01-01

    司濤(1976-),男(漢族),河南周口人,工程師,現(xiàn)從事土地整理勘察、設(shè)計(jì)、施工管理及研究工作。

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