稔平半島供水工程地質勘察經驗小談
2016-01-01 00:00:00李凌峰
水能經濟 2016年2期
【摘要】本文闡述了供水工程地質勘察的一些實踐認識。
【關鍵詞】水利電力工程；地質勘察；稔平半島
1、工程概況
稔平半島供水工程位于廣東惠東縣，從西枝江取水，自北向南經碧山、白云、稔山、鐵涌到達虎坑水庫和平海。供水線路全長約62.300km，設計流量Q=5.2m3/s。工程由鯉魚嶺取水泵站，調壓塔、黃坑泵站、黃坑泵站前池堤壩和供水管道、隧洞等建筑物組成，為Ⅱ等工程，主要建筑物為2級，次要建筑物為3級。
2、地形地貌
工程場區位于廣東省東南沿海丘陵谷地及中低山地貌。南部為海岸地貌，中部為中低山，北部為丘陵、盆地。除了局部靠近海灘段地面高程為2 m～5m，大多地面高程為20m～50m；隧洞部分為低山丘陵地貌，高程為100m～300m，大部分山體植被良好，山坡坡度較平緩，沖溝較發育，切割較深，物理地質現象不發育，較穩定。主要發育的河流為西枝江，屬東江流域第二大支流，自北東流向西南，沿西枝江發育有一級階地，高程為18 m～24m，屬侵蝕-堆積階地類型。
3、地層巖性
本區分布地層主要有古生界的沉積砂巖、石英砂巖和中生界侏羅系火山噴發巖、火山碎屑巖。在吉隆一帶見有燕山期侵入的花崗巖出露。在西枝江兩岸及南部海岸見有第四系粘性土和砂礫石等。
4、地質構造與場地地震
工程區位于粵中坳陷帶的紫金—惠陽凹褶斷束的東南側，蓮花山斷裂帶的五華—深圳斷裂和大埔—海豐斷裂的南西端。區內地質構造以斷裂為主，主要為北東走向的斷裂，次為北西向斷裂。兩組斷裂構成了全區構造的基本骨架。根據調查研究，未發現活動性斷層從工程區通過；參照《水電水利工程區域構造穩定性勘察技術規程》DL/T5335-2006有關區域構造穩定性分級標準，本區構造穩定較差。
根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306—2001） 以及廣東省地震工程勘測中心《惠州市惠東縣稔平半島供水工程場地地震安全性評價報告》，按50年超越概率10%，場區在鐵涌鎮三多村以北地段地震動峰值加速度為0.05g，對應地震基本烈度為Ⅵ度；以南地段的地震動峰值加速度為0.1g，對應地震基本烈度為Ⅶ度。
5、主要勘察方法及分析
5.1 地震液化
根據震害調查資料及理論分析表明，局部的場地土條件對地震破壞影響十分顯著，在場址范圍內選擇了13個有代表性的工程地震鉆孔（勘察鉆孔），采用單孔檢層法進行現場剪切波速測定。各土層等效剪切波速地震動反應譜特征周期及場地類別成果見表1。
按照《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008）附錄P和《建筑地基抗震設計規范》（GB50011-2010）第4.3.4條，在地面以下15m深度范圍內由標準貫入擊數可對飽和砂土地震液化作判別，當N63.5
根據以上公式，運用標準貫入擊數對飽和砂土地震液化進行判別，取樣本數據共10組，其中埋深較淺的（2-2）砂層全部屬液化砂土層、下部（4-2）礫砂層大部分為不液化層，見表2。
5.2 水文地質
工程穿越山坡、溪流和鹽場等，分別采取了水樣和土樣各3組，同時在現場開展測試電阻率等工作。分別檢測環境水及土對混凝土、鋼結構和鋼筋的腐蝕性：
a） 共采取水樣6組進行環境水對混凝土腐蝕性的檢測，試驗成果見表3。
根據《水利水電工程地質勘察規范》（GB 50487-2008）附錄L判定，本工程場區環境水根據pH值判定，對混凝土具有弱～中等腐蝕性，鐵涌河段地表水按pH值判定具中等腐蝕性，根據重碳酸根判定，具有碳酸型弱～中等腐蝕性。
b） 在供水沿線采取土樣27組，開展土對混凝土和鋼結構、鋼筋的腐蝕性評價工作，檢測試驗成果見表4。
根據《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001）結合試驗資料判定區內土對鋼筋具有中等腐蝕性。
c） 本次分別在供水線路、黃坑泵站和平海支線的鉆孔內采用橫向電測深法測試，共測試了6個鉆孔，選擇了接近供水管埋設深度進行土壤電阻率測試，有關測試數據和評價見表5。
供水線路土壤對鋼結腐蝕性以微腐蝕為主，但靠近海邊的低洼地段則具有中等～強腐蝕。
5.3 工程地質評價及結論、建議
5.3.1 鯉魚嶺泵站、黃坑泵站場地平坦，地基為弱～強風化花崗巖，工程地質條件良好。黃坑泵站前池堤壩兩側山體較雄厚，壩基為強透水的砂卵礫石層，層厚度約3m，建議采用垂直防滲措施，或挖除砂卵礫石，以全風化花崗巖為壩基。前池靠山而建，巖性為燕山三期中粗粒花崗巖，周邊山坡較穩定，植被良好。
5.3.2 大部分供水管廊地基主要為第四系沖積層或坡積層的粉質粘土，部分為全風化砂巖和花崗巖。大部份供水管廊地基承載力較高，工程地質條件較好。全風化花崗巖局部分布球狀風化體，施工開挖較困難，應注意。
5.3.3 部分供水管地基分布有淤泥、淤泥質土，軟塑狀，承載力特征值fak≤100kPa，易產生較大沉降變形，工程地質條件稍差，建議加大基礎寬度或換填粗砂碎石處理。
5.3.4 局部供水管廊地基分布有礫質粗砂及砂卵礫石層，或位于中粗粒花崗巖全風化的礫砂質粉土層，這些地層屬強透水層，且與河流溪澗連通性較好，在施工開挖時易產生冒水、涌砂和基坑崩塌現象，施工開挖時應加強基坑排水和支護工作，防止基坑產生崩塌現象。其中上部（2-2）礫質粗砂層在地震時易產生砂土液化現象，建議設計時考慮采取適當措施。
5.3.5 供水沿線共設有7個隧洞，總長度達10013.5m。其中2#隧洞、4#隧洞、6#隧洞、7#隧洞埋深較大，大部分巖體屬塊狀結構，圍巖自穩性較好，工程地質條件相對較好； 3#隧洞、5#隧洞埋深較淺，大部分巖體屬碎裂結構，圍巖自穩性差，工程地質條件較差； 1#隧洞埋深淺，大部分巖體屬碎塊狀散體結構，圍巖極不穩定，工程地質條件差。
5.3.6 鯉魚嶺泵站調壓塔、黃坑泵站調壓塔：巖性主要為全風化～強風化中粗粒花崗斑巖、中粗粒花崗巖，開挖深度在6.5m～11.5m之間，井身為Ⅴ類圍巖，為防止施工開挖產生崩塌，開挖時建議加強支護。
5.3.7 虎坑水庫屬于山間溝谷型水庫，兩岸群山環抱，分水嶺較雄厚，無低矮山谷坳口，不存在庫水外滲現象。水庫岸坡較平緩，已運行多年均未發現明顯的山體山坡不穩定現象，庫岸穩定。主副壩為均質土壩，壩體壓實度較差，存在滲漏現象，建議對體壩和壩基作防滲處理。
6、工程技術探討
6.1 本工程展布較廣，涉及地形地貌較全，對工程勘察要求細致詳盡，在資料收集完備基礎上需結合關鍵與否區別處理。由于巖體基本質量分級影響因素較多，此外還有主體人為誤差，分級是個范圍值；因此在對待不同等級建筑時可區分處理：例如隧洞圍巖分類，之于模棱段，介于兩類別間，可適當保守劃入較差等級；而公路或者埋管基礎，僅涉及開挖鋪設，巖體等級可適當歸入較好等級類。
6.2 初步設計勘察，對于供水隧洞圍巖條件評價中，巖石節理裂隙統計不得馬虎，特別是與洞線小角度斜交甚至平行構造。本工程在此項工作不夠詳盡。
6.3 在基巖強度條件較弱情況比如風化較深，巖石破碎，要求對工程人員巖芯鑒別上提出較嚴要求，例如5#隧洞巖體強度較弱，風化較深，鉆出巖芯呈半土半巖狀，甚至由于鉆取過程緣故造成表層土狀，巖芯內部巖石與表層顏色相近，這種情況需要細致對比現場資料及原有資料，盡量統一；對于取芯質量過差，以至難以判別，因當即原處重新鉆取，不容松懈。
參考文獻：
[1]李凌峰.稔平半島供水工程初步設計階段報告[J].廣州.
