張 磊
(河北省水利水電勘測設(shè)計研究院,天津300250)
山區(qū)河道外業(yè)勘察往往具有以下難點:
(1) 地層巖性以粗粒土為主, 粗粒土物理力學(xué)性質(zhì)指標的獲取一般僅限于原位測試, 不像平原河道細粒土尚可取原狀樣進行室內(nèi)物理力學(xué)試驗。
(2) 山區(qū)河道天然坡度較陡, 粗粒土地層界限受洪水沖積及地形影響,起伏較大,規(guī)律性較差。
(3) 山區(qū)河道外業(yè)勘察過程中, 受制于山區(qū)交通及地形制約,許多計劃鉆孔勘探設(shè)備無法就位,容易造成勘探精度不足。由于精度不足,勘察深度更是無從談起。
某河道是灤河的主要支流之一, 發(fā)源于承德市寬城縣大漢溝東南部都山西北麓,流向從北向南,于長城以南董家口進入遷西境內(nèi), 于東荒峪鄉(xiāng)九山村南匯入灤河。 河道蜿蜒綿長,總流域面積674km2,河長119km,平均坡降0.353%。
某河道治理工程起始位置為寬城縣亮甲臺鎮(zhèn)大漢溝村,終點為東黃花川鄉(xiāng)西尖山村,干流及其支流治理總長度15.67km,治理段河道縱坡較陡,平均在0.7%~1.6%之間。本工程主要任務(wù)為對兩岸超高不足段按照設(shè)計標準在兩岸筑堤,對河道岸坡進行護砌,對部分河槽進行疏浚、平整,拆除重建橋梁4座(中橋),防洪標準采用10年一遇。
根據(jù)地質(zhì)測繪和勘探揭露的地層巖性, 該工程場區(qū)地層巖性主要有:人工堆積素填土、雜填土,第四系全新統(tǒng)沖積卵石、漂卵石、礫石等,太古界三屯營組二段片麻巖。
從該河道揭露的地層巖性, 結(jié)合設(shè)計工程任務(wù)及規(guī)模布置來看,除橋梁工程之外,河道治理工程措施主要為筑堤、岸坡護砌等,所以對河道及兩岸的沖洪積卵石、漂卵石、礫石等粗粒土的勘察成為本工程的勘察重點及要點。
充分考慮本工程漂卵石、卵石、礫石等粗粒土的特性,針對性的制定了以下外業(yè)勘察工作方案:
(1)針對粗粒土取原狀樣困難,難以進行室內(nèi)物理力學(xué)試驗的問題。 在現(xiàn)場開挖探坑采取漂卵石、卵石、礫石等粗粒土進行篩分試驗之后,立即利用探坑進行灌水法原位密度試驗,之后在該探坑內(nèi)繼續(xù)完成試坑注水試驗。 原位密度及注水試驗統(tǒng)計成果如表1。
表1 原位密度、試坑注水試驗成果統(tǒng)計
(2) 針對粗粒土密實度及下覆基巖的透水性問題,在橋梁鉆孔的勘探過程中,一是利用重型動力觸探分層進行原位測試試驗,查明漂卵礫石的密實度,為提供科學(xué)、 可靠的粗粒土地基承載力提供了強有力的依據(jù)。針對粗粒土下覆基巖的透水性問題,采用孔內(nèi)壓水試驗對弱風(fēng)化片麻巖進行透水性試驗,查明了弱風(fēng)化片麻巖的透水率, 繼而從透水率大小結(jié)合勘探巖芯質(zhì)量情況,綜合判斷基巖的完整性。壓水及動力觸探試驗成果如表2,表3。
表2 橋梁鉆孔壓水試驗成果統(tǒng)計
表3 重型動力觸探試驗統(tǒng)計
(3) 針對鉆機限于交通及地形條件難于就位的問題,除橋梁部位有條件布置鉆孔之外,其余河道及兩岸部位采取布置探坑的方式進行勘探, 勘探點間距一般控制在500m以內(nèi)。為了能夠提高勘探效率,保障探坑質(zhì)量,采用挖掘機開挖探坑。在沿河道及兩岸開挖探坑的過程中,同時開展工程地質(zhì)調(diào)查及測繪,對險工段及工程地質(zhì)條件較差地段, 加密探坑開挖及現(xiàn)場試驗工作。
通過以上3點具有針對性的布置外業(yè)勘探工作,所布置的外業(yè)勘探工作既能滿足規(guī)程、規(guī)范,又能把握重點、有的放矢。
以某山區(qū)河道工程地質(zhì)評價章節(jié)為例, 說明如何針對山區(qū)河道從地基承載力、 岸坡穩(wěn)定、 滲透穩(wěn)定、施工導(dǎo)流及排水、邊坡穩(wěn)定等方面對工程進行全面評價。
工程區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)為土巖雙層結(jié)構(gòu), 地層巖性上部以卵石、漂卵石、礫石為主,夾雜含壤土卵石,局部見壤土透鏡體;下部以強、弱風(fēng)化片麻巖為主,局部全風(fēng)化,地層分布較為連續(xù)、穩(wěn)定。
依據(jù)動力觸探試驗統(tǒng)計表可知,②2卵石、②3礫石層除表層呈稍密狀態(tài),多呈中密~密實狀態(tài)。 ②1漂卵石、②2卵石、②3礫石層地層承載力建議值為350~260kPa,具低壓縮性,強度較高,性質(zhì)較穩(wěn)定,作為河堤、擋墻基礎(chǔ)持力層,承載力一般滿足設(shè)計要求。 太古界三屯營組二段(Ars2)強風(fēng)化片麻巖:承載力建議值為600kPa,壓縮性低、強度高、性質(zhì)好,是建筑物基礎(chǔ)的良好持力層。
擬建堤防基礎(chǔ)底面與卵石、 礫石的摩擦系數(shù)建議值為0.50, 與漂卵石的摩擦系數(shù)建議值為0.52,與強風(fēng)化片麻巖的摩擦系數(shù)建議值為0.50。
工程區(qū)河岸邊以卵石、 漂卵石、 含壤土卵石為主,部分地段河岸為山體治理段河道縱坡較陡,平均在0.7%~1.6%,山區(qū)河道行洪時岸坡迎水面受強水流沖刷,易造成塌岸,影響河岸穩(wěn)定性,建議進行防護處理。
河道兩岸以卵石、漂卵石、礫石為主,分布穩(wěn)定廣泛,滲透系數(shù)建議值7.6×10-2~4.56×10-1cm/s,屬強透水層,滲透破壞類型為管涌型,允許水力比降建議值卵石0.22,漂卵石0.23,礫石0.20。
該河道主河槽常年流水,水量呈季節(jié)性變化,雨季水量豐沛,枯水期流量較小??辈炱陂g沿線的地下水位埋深0.40~2.90m, 部分地段施工時存在基坑排水問題,應(yīng)采取排水或截流措施。工程區(qū)普遍分布卵石層、礫石層、漂卵石、含壤土卵石層,富水性強,應(yīng)引起注意。
工程施工時存在臨時邊坡開挖問題,卵石(漂卵石)、礫石等粗粒土透水性強,易引起坍塌,應(yīng)引起足夠重視。 建議臨時開挖坡比:素填土(含碎石壤土)1∶1.0~1∶1.25,卵石、礫石(漂卵石)1∶1.0~1∶1.25,全風(fēng)化巖為1∶0.75~1∶1.0,強風(fēng)化巖1∶0.5,并做好排水措施。
河道兩岸作為寬城縣礦業(yè)經(jīng)濟帶, 分布有多家礦企的采礦、選礦場,臨近堆積的礦渣在雨洪作用下流入河道內(nèi)堆積, 加上附近群眾向河道內(nèi)傾倒建筑垃圾,造成河道過水斷面縮小,引起雍水。 礦渣的主要淤積形式為灰黑色泥砂,在河道樁號6+500附近河道內(nèi)多有分布,淤積層厚0.3~1.0m,局部最深處可達1.2m。 礦渣、建筑垃圾的常年堆積,嚴重影響了河道行洪和生態(tài)效益, 并給水質(zhì)環(huán)境造成了極為惡劣的影響,建議對礦渣及垃圾進行挖除處理。
山區(qū)河道勘察技術(shù)并不復(fù)雜,但因其交通、地形制約因素多,取樣試驗困難,工程地質(zhì)問題多樣,仍要嚴肅對待,認真工作,精心勘測,提高對山區(qū)河道勘察工作的準確性及科學(xué)性。