遼河干流左岸管理路段改線工程地質條件及評價

于惠海

(遼寧省丹東水文局，遼寧 丹東118001)

1 自然地理

遼中縣位于遼寧省中部，為沈陽市轄縣。地處E122°26′～123°06′，N41°12′～41°47′。流域處于溫帶半干旱的季風氣候區，多年平均氣溫5 ℃～9 ℃，無霜期一般在150 ～180 d之間，多年平均降水量在400 ～1 000 mm，自西北向東南遞增。降水量年際變化較大，豐、枯水年降水量比值一般可達2.1 ～3.5倍。年內分配的差異也明顯，降水集中于7—9 月份，占年降水量的70%～80%。蒸發量自西北向東南遞減，多年平均蒸發量在1 100 ～2 000 mm。

多年平均蒸發量為1 665.7 mm;多年平均氣溫為8.3 ℃，極端最高氣溫為35.9 ℃，出現在6 月份，極端最低氣溫為-28.7 ℃，出現在1 月份，多年平均日照時數2 638.3 h，最大凍土深度為145 cm，累年最大風速25.3 m/s。

2 建設必要性

遼河左岸管理路段于2011 年7 月建成后，對封育區管理起到了很大作用，解決了管理交通困難問題。遼河左岸管理路臺安界～大萬渡口(臺安達牛渡口)段由于靠近主河道和穿越林地等因素，交通部門新建時借用堤頂路為管理路，未能沿封閉線即“1050”縣實施貫通，為更好的對封育區進行管理，急需對此段管理路進行改線建設，即將此段管理路由現有堤頂路下移至“1050”線上［1］。

遼河左岸管理路臺安界～大萬渡口(臺安達牛渡口)段由于靠近主河道和穿越林地等因素，交通部門新建時借用堤頂路為管理路，未能沿封閉線即“1050”線實施貫通。

3 工程地質及建設的主要任務

場區表層多為耕植土，開挖時需清除，上覆細砂層呈松散狀，承載力建議值為100 kPa，下覆中砂層呈稍密～密實狀態，承載力建議值為200 kPa。地下水類型均為第四系孔隙潛水，河道附近灘地地下水位埋深較淺［2］。

場區細砂和中砂層，分別呈松散狀和稍密～密實狀，分別為中等透水和強透水，滲透破壞類型均為流土型，允許水力比降建議值均為0.20。地下水對混凝土結構無腐蝕性，對混凝土結構中的鋼筋有弱腐蝕性;對鋼結構有弱腐蝕性［3］。

本工程區地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期為0.35 s，地震分組為第一組。壩址區河床上覆為細砂，其允許不沖流速為0.24 ～0.37 m/s，下覆中砂其允許不沖流速為0.37 ～0.65 m/s。本場區標準凍結深度為1.2 m。

遼河左岸管理路臺安界～達牛渡口段，新建砂石路12 km，路基寬5 m(高于地面0.5 m)，路面寬3.5 m(0.25 m 厚山皮石墊層、0.05 m 厚山皮砂面層)，設錯車臺12 處(4×10m/臺);里程碑及界碑12個;跨河涵管2 處(長28m×2、直徑1.5 m)。

4 工程建設任務及規模

按工程規劃建設方案要求，本次工程建設任務、規模如下:遼河左岸管理路臺安界-達牛渡口段，新建砂石路12 km，路基寬5m(高于地面0.5 m)，路面寬3.5m(0.25 m厚山皮石墊層、0.05 m厚山皮砂面層)，設錯車臺12 處(4×10m/臺);里程碑及界碑12個;跨河涵管2 處(長28m×2、直徑1.5 m)。

5 工程建設要求

5.1 砂石路

遼河左岸管理路臺安界-達牛渡口段，新建砂石路12 km。

路面平坦化:高程寬度符合設計要求，路面平坦通車。無坑、無明顯凹陷和波狀起伏，達到鄉村砂石路面的標準。片石材料要求使用不易風化的石料，石料的強度≥30 MPa。壓實度0.85 以上［4］。

5.2 圓管涵工程

5.2.1 工程概況

遼河管理路改線工程之圓管涵工程，共2 處。位于遼河管理路改線道路上，管涵中心線與水渠中心線交角為90°。其中兩側各0.25 m寬的護欄，中間為6 m寬的機動車道，管涵跨徑為14 m，沿明溝流水方向設置4 排DN1500 mm鋼筋混凝土企口管。

5.2.2 設計荷載

1)汽車荷載:公路II 級。

2)人群荷載:3.OkN/m2。

3)設計車速:20km/h。

4)設計橫坡:機動車道為雙向2.0%拋物線橫坡。

5)標準凍深度:1.2 m。

6)地震烈度:7°。

5.2.3 主要材料

1)圓管:采用DN1500 mm 鋼筋混凝土企口管。

2)圬工材料:管口墻身與基礎采用Ml0 漿砌片石，石料強度等級MU40，隔水墻采用M7.5 號漿砌片石，石料強度等級MU30;管口接頭采用1∶2.5的水泥砂漿［5］。

3)混凝土:涵管保護層采用C25 的混凝土，欄桿底座采用C25 的混凝土。

4)普通鋼筋:主要受力鋼筋采用HRB335，構造及其它鋼筋采用HPB235，其主要性能符合國家標準《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》(GB1499.2-2007)及《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》(GB1499.1-2008)的規定。

5)標桿:采用C25 混凝土，表面涂刷黑白相間油漆。

6)路面結構:同管理路結構。

7)砂石、水。

質量要求應符合《公路橋涵施工技術規范》(JTJ041—2000)的有關規定。

5.2.4 施工方法和要點

1)鋼筋混凝土圓管采用預制廠(場)預制，現場吊裝就位的方法施工。

2)施工質量控制均應符合《公路橋涵施工技術規范》(JTJ04—2000)的要求。

3)混凝土基礎墊層施工完后，要測量其頂標高，檢查其數值是否與設計相符合［6］。

6 區域地質概況

6.1 地形地貌

工程區地貌類型總體上屬遼河沖積平原，順河向地形起伏不大，地勢呈北高南低，垂直河向略呈不規則平緩“V”字型，兩岸高中間低。其中石佛寺以上段，局部分布有低矮丘陵，地形略有起伏，局部河道較窄;石佛寺以下段，進入平原區，河道較寬闊，地形較平坦。地貌主要為河道、漫灘、階地，局部為丘陵。灘地及階地上植被較少，跨河有公路橋、鐵路橋、浮橋等建筑，此外側向沖刷嚴重的險工段筑有丁壩護岸，部分堤段堤外分布有護堤備用填筑料。

順河兩岸分布的遼河堤防，堤距約1.0 ～3.0 km，堤高約4.0 ～6.0 m，堤頂寬約6.0 ～7.0 m，一般通車，局部階地上分布有套堤，高約1.0～2.8 m。

石佛寺以下段進入平原區，其中石佛寺至柳河口段，全長84 km，平均河寬200 ～300 m，河道平面擺幅較大，歷史上曾多次自然裁彎。

柳河口以上段，險工段較多，防洪壓力增大。柳河口以下段，因右岸柳河多沙，河道主槽落淤嚴重，河底高程抬高，泄流能力減小。

6.2 地層巖性

本區域河道及兩岸地層主要為第四系松散沖洪積物，具二元結構。河道及漫灘表層地層巖性多為粉細砂、粉土、淤泥質黏性土，狀態一般較差，多呈松散，且受河道主槽變化及河水位漲落的影響，土質不均，層理發育，夾層及透鏡體較多，下部多為粉細砂。階地地層巖性多為粉土、粉質黏土或黏土、粉砂、細砂等，其中黏性土一般較薄。地層巖性順河向變化相對較大，垂直河向變化一般不大。

7 工程區工程地質條件及評價

7.1 工程地質條件

本工程區場地屬河流沖洪積相，上部表層多為耕植土，下部主要為第四系沖洪積細砂、中砂。巖性描述如下:

第①層:耕植土，含植物根須，尚未形成固結，一般厚度在0.3 m左右，分布于場區表層，河道灘地附近分布較少。

第②層:細砂，淺灰色，松散，稍濕，主要有石英、長石等組成，所揭露層厚為7.1 ～9.0 m，場區均有分布。

第③層:中砂，淺灰色，稍密～中密，濕～稍濕，主要有石英、長石等組成，所揭露層厚為6.0 ～11.4 m，本次勘察未穿透此層。

根據2001 年編制的《中國地震動參數區劃圖》(1∶400 萬)，本工程區地震動峰值加速度為0.10 g，地震動反應譜特征周期為0.35 s，地震分組為第一組。

7.2 水文地質條件

勘察場地的地下水類型為第四系孔隙潛水，補給來源為大氣降水和地表水補給。勘察期間地下水位高程約11.20 m，埋深0.45 ～4.5 m。

地下水化學類型為重碳酸～硫酸氯化鈣鎂型水，其中pH=6.7，侵蝕性CO2含量為9.90 mg/L，HCO3含量為228.8 mg/L，Cl 含量72.70 mg/L，SO42含量為158.40 mg/L，根據《水利水電工程地質勘察規范》GB50487—2008 附錄L 判定該地下水對混凝土結構無腐蝕性，對混凝土結構中的鋼筋有弱腐蝕性;對鋼結構有弱腐蝕性。

7.3 土的物理力學性質

本次勘察對砂土取樣做土工試驗，其物理力學性質指標數理統計結果見表1。原位測試手段采用標準貫入試驗(N)，標準貫入試驗數據統計結果見表2。承載力數據統計結果見表3。

表1 工程區砂土層物理力學性質指標統計表

表2 各土層原位測試擊數分層統計表

7.4 場區土體滲透特性

本場區各土層滲透系數由經驗公式計算數據給出，砂土的滲透系數按有效粒徑的經驗關系公式計算:

式中:K 為滲透系數，m/d;d10 為顆粒的有效粒徑，mm;t 為滲透水的溫度，℃，此工程取10 ℃;C 為常數，黏土質砂為500 ～700，純砂為700 ～1000。②層細砂d10=0.08 ～0.14 mm，③層中砂d10=0.08 ～0.20 mm，由經驗公式計算可知各土層滲透性分級，見表4。

表3 各土層承載力指標統計表

表4 各土層滲透性分級表

7.5 工程區地質條件評價

7.5.1 場地穩定性和適宜性

勘察結果表明，場區內各土層分布均勻，層位穩定，地層自上而下依次為:耕植土、細砂、中砂等。

第①層為耕植土，場區都有分布，河道附近較少，開挖時挖除。

第②層細砂，松散，承載力建議值為100 kPa。

第③層中砂，稍密～中密，承載力建議值為200 kPa，且層厚可靠，為天然基礎的良好下臥層。

7.5.2 滲透穩定

滲透變形判別根據《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487—2008)中的附錄G:

1)不均勻系數≤5 的土的可判為流土。

2)對于不均勻系數＞5 的土采用下列判別方法:

a)流土:P≥35%

b)過渡型取決于土的密度、粒級和形狀:25%≤P ＜35%

c)管涌:P ＜25%

由試驗細砂不均勻系數為2.10，中砂不均勻系數為2.27，根據上述判別方法，本工程區砂土滲透變形類型可判為流土。

根據《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487—2008)中的附錄G 中表G.0.7 建議細砂和中砂允許水力比降均為0.20。

7.5.3 抗沖刷穩定評價

根據現場勘察及室內顆分試驗得知，該場區允許不沖流速由經驗給出。河床上覆為細砂，其允許不沖流速為0.24 ～0.37 m/s，下覆中砂其允許不沖流速為0.37 ～0.65 m/s。

8 結論及建議

1)場區表層多為耕植土，開挖時需清除，上覆細砂層呈松散狀，承載力建議值為100 kPa，下覆中砂層呈稍密～密實狀態，承載力建議值為200 kPa。

2)本場區的地下水類型均為第四系孔隙潛水，河道附近灘地地下水位埋深較淺。

3)場區細砂和中砂層，分別呈松散狀和稍密～密實狀，分別為中等透水和強透水，滲透破壞類型均為流土型，允許水力比降建議值均為0.20。

4)本區地下水對混凝土結構無腐蝕性，對混凝土結構中的鋼筋有弱腐蝕性;對鋼結構有弱腐蝕性。

5)本工程區地震動峰值加速度為0.10 g，地震動反應譜特征周期為0.35 s，地震分組為第一組。

6)壩址區河床上覆為細砂，其允許不沖流速為0.24 ～0.37 m/s，下覆中砂其允許不沖流速為0.37～0.65 m/s。

8)本場區標準凍結深度為1.2 m。

［1］黃松華.臨川市工程地質條件與區劃［J］.華東地質學院學報，1996(04):57-58.

［2］湯明玉.合肥市開發區工程地質條件綜合評述［J］.上海地質，1999(02):124-127.

［3］李繼明.城市工程地質條件及地質問題研究［J］.工程與建設，2011(01):18-20.

［4］吳樹仁，張永雙，韓金良，石菊松，等.三峽水庫引水工程秦巴段工程地質條件研究［J］.地球學報，2006，27(05):487-495.

［5］李文平，葉貴鈞，張萊，段中會，等.陜北榆神府礦區保水采煤工程地質條件研究［J］.煤炭學報，2000，25(05):449-454.

［6］狄息生，倪國華，陳日友.鎮江市工程地質條件與地震動分區［J］.工程抗震，2002(02):40-43.