淺談西安護城河治理的工程地質條件

陳建國

（陜西省水利電力勘測設計研究院勘察分院 陜西 咸陽 712000）

1 工程概況

西安是世界聞名四大古都之一，著名的歷史文化名城，也是著名的旅游城市。西安明城墻是西安市的主要景觀之一。為了提升西安旅游景觀的知名度，更好的體現旅游景觀的人文價值和環境保護作用，改善和美化城市生態環境和市民居住條件，進一步提高城市品位，2006年已在護城河東門~建國門段進行了治理試驗。繼該試驗段工程完成之后，就進行護城河建國門～西門段治理實施方案論證工作，經過多種方案審查修訂，目前已進入工程設計階段。

2 勘察任務及要求

依據《護城河建國門～文昌門段整治工程地質勘察任務書》，本次工程地質勘察的主要任務要求如下：查明河道水文地質、工程地質條件，分析相關工程地質問題，評價蓄水后水庫對城墻及周邊建筑物的影響；查明河床、壩址、有關橋梁和其它設施的工程地質與水文地質條件，并做出相應評價；預測護城河水位抬高后可能出現的環境工程地質問題。

3 場地工程地質條件

3.1 地形地貌

西安市護城河建國門～文昌門段治理工程主要位于渭河二級階地后部，和平門以東為三級階地。勘察范圍內地形總體呈東高西低。

3.2 地層巖性

勘察范圍內地層巖性為第四系松散堆積物。根據現場鉆探鑒別，地層巖性由新至老分述如下：

①淤泥質土(Q42al)：深灰～灰黑色，質地不均，含石塊，具臭味，軟-流塑，厚度差異大，層厚2.7m～4.6m。分布于護城河底部。

②雜填土(Q4s)：雜色，夾大量磚塊、水泥及石灰渣等垃圾，土質不均勻，厚度差異大，層厚0.5m～8.5m。分布于護城河兩岸表層。

②素填土(Q4s)：灰黃色～褐黃色，夾磚渣、水泥渣等，硬塑-堅硬狀，土質不均，厚度差異較大，層厚1.1m～5.1m。分布于護城河兩岸上部。

③黃土(Q32eol)：灰黃色，土質均勻，孔隙發育，具大孔結構，可塑～硬塑，河床內已經挖除，厚度差異大，層厚0.8m～8.9m。沿護城河兩岸廣泛分布。

④古土壤(Q32el)：黃褐色，土質均勻，微具團粒結構，孔隙較發育，夾鈣質結核，可-硬塑，厚度差異大，層厚0.5m～4.5m。廣泛分布于工程區。

⑤粉質粘土(Q31al)：灰黃色，以粉粒為主，土質較均勻，夾零星蝸牛殼，可塑，厚度3.3m～8.3m。廣泛分布于工程區。

⑤粉質粘土(Q31al)：褐黃色，以粉粒為主，土質較均勻，夾零星蝸牛殼，可塑，厚度較大，勘察期間未穿透該層，孔深25.0m最大揭露厚度約9.5m。廣泛分布于工程區。

⑥粘土(Q31al)：紅褐色，以粉粒為主，土質均勻，可-硬塑。夾零星蝸牛殼及鈣質結核。厚度約1.4m，呈透鏡狀分布于區內地層下部。

3.3 地質構造及地震

工程區位于渭河斷陷盆地中段，受秦嶺緯向構造及新華夏系構造影響基底構造復雜，歷史上地震頻率高，震級大。根據《中國地震動參數區劃圖（2001）》西安城區抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度為0.20g，反應譜特征周期為0.45s。

3.4 水文地質條件

3.4.1 地下水埋藏特征

勘察區內地下水含水層主要為黃土、古土壤和粉質粘土，地下水的類型屬孔隙~裂隙水，地下水埋深受地形影響。

表1 環境水對砼的腐蝕性評價表

結合本次勘察資料可以看出（詳見圖1～圖3），勘察場地地下水有如下特征：在護城河附近，文昌門以西護城河北岸地下水位高于護城河水位，地下水補給護城河；文昌門以東護城河北岸地下水位低于護城河水位，說明該段護城河水補給北岸地下水。

3.4.2 地下水腐蝕性分析

本次于工程區內共取河水及地下水樣3組進行室內水質分析試驗。依據《水利水電工程地質勘察規范》(GB50287-99)環境水腐蝕性判定標準之規定，對環境水腐蝕性判別如表1。由表可知，地下水對混凝土無腐蝕性，護城河水對混凝土無腐蝕性，局部地下水受生活垃圾的污染，對混凝土有弱腐蝕性。

4 庫區工程地質條件

4.1 基本地質條件

庫區地貌單元主要屬二級階地，其中和平門以東局部為三級階地。護城河內側岸高于外側岸。庫區兩岸為人工邊坡，岸坡底部為砌石護坡，中上部植被覆蓋率約95%以上，左岸便道下部為城市截污箱涵，邊坡基本穩定。

4.2 主要工程地質問題

4.2.1 庫區滲透

護城河為人工開挖河道，庫盆主要由人工填土和黃土、古土壤組成，庫盆底部以粉質粘土為主。庫區沒有發現第四紀斷裂及地裂縫分布，不存在沿斷裂帶和地裂縫的滲漏問題。

4.2.2 岸邊坡穩定

庫區岸坡主要由第四系全新統人工填土和上更新統黃土、古土壤組成。其中人工填土包括雜填土和素填土，其厚度差異性大，均勻性差，對邊坡穩定存在不利影響。

5 壩址區工程地質條件

5.1 基本地質條件

壩址區左岸地面高程405m～407m，岸坡高度 5.6m～7.7m，坡面傾角 40°～43°，岸坡下部高程397.00m～398.5m，有城市截污箱涵通過，其頂部便道寬約3.5m；右岸地面高程408m～410m，岸坡高度 10m，坡面傾角 45°～47°，岸坡下部便道寬約2.0m。左右岸邊坡基本穩定。該段河道順直，河床寬度約22m，高程約397.35m，勘察期間河內水深約0.15m。

5.2 壩基

壩基地層分為兩層。上部為淤泥質土，層厚2.5m～2.7m，軟塑-流塑狀，工程性質極差，必須進行清除；下部古土壤層厚2.4m，密度ρ＝1.79g/cm3，壓縮系數 α1-2＝0.47MPa-1，飽和固結快剪 c=23.5kPa，φ=16°；承載力 fak＝150kPa，滿足工程要求；下層粉質粘土，密度ρ＝2.0g/cm3，壓縮系數α1-2＝0.29MPa-1，厚度大于5.0m，承載力fak＝160kPa，飽和固結快剪強度指標 c=29.7kPa，φ=17°。建議壩基見基面選擇粉質粘土層。

6 建筑物工程地質條件

6.1 基本地質條件

截污箱涵位于護城河南岸斜坡下部便道下，本段全長約1274m，涵管斷面為1.4m（寬）×1.5m（高），流量為4.04m3/s，本次改建方式為加高加固。文昌門橋、和平門橋分別位于該段的中部及末端跨越截污箱涵。該段地貌單元屬二級階地。

6.2 和平門橋工程地質條件

根據試驗資料：素填土和黃土屬非自重濕陷性土層，素填土濕陷系數δs＝0.033～0.112，濕陷起始壓力 Psh＝42kPa～119kPa；黃土層濕陷系數 δs＝0.016～0.024，濕陷起始壓力Psh＝140kPa～185kPa。勘察期間護城河和平門段水位高程401.92m，綜合治理后護城河設計水位 404.5m～404.9m，抬高 2.5m～3.0m，橋位兩側拱角的素填土和黃土將浸泡于地下水位以下，對橋基有不利影響。

7 結語

根據勘探試驗資料分析，護城河兩岸堆積的人工填土、黃土、古土壤滲透系數k＞1×10-4cm/s，中等透水，護城河建國門～文昌門段水庫存在滲漏問題，水庫滲漏可能引起護城河兩岸濕陷性土層的不均勻沉陷變形，對護城河兩岸環城路和西安市古城墻產生不利影響。因此，在護城河蓄水前應做好防滲處理，并在一定范圍內布設水文地質觀測孔，對護城河水位升高后的地下水水位動態進行長期觀測。

文昌門橋位兩側拱角的黃土和古土壤，和平門橋位兩側拱角的素填土和黃土將浸泡于地下水位以下，對橋基有不利影響。建議對橋基進行適當加固。

護城河兩岸有大量的人工填土分布，其土質雜亂，強度差異較大，護城河水達到設計水位后，局部人工填土邊坡有可能出現明顯變形。建議加強人工填土邊坡段襯砌。陜西水利