南水北調受水區新鄉老道井輸水管道工程地質評價

司　濤

（河南省土地整理中心，河南鄭州450000）

南水北調受水區新鄉老道井輸水管道工程地質評價

司濤*

（河南省土地整理中心，河南鄭州450000）

新鄉老道井分水口門至新鄉市輸水管道分為東線和西線，管線全長12.45km。按照地形地貌、地質成因、巖性組合、特殊巖土的特性作為劃分工程地質段的主要依據，同時考慮管底板埋深，結合沿線地質結構類型共劃分3個工程地質段：鳳泉區段、鳳泉區—人民勝利渠管理處段、人民勝利渠管理處—七里營水廠段，就各工程地質段工程地質條件及存在的主要工程地質問題進行評價。提出了合理的處理建議，對工程設計、施工具有指導意義。

輸水管道；工程地質；評價

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

新鄉老道井分水口門至新鄉市輸水管道工程始于新鄉老道井分水口門，于新鄉北站區分成東西2條線向南進入新鄉市，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）公路，最后到達新鄉市新水工程有限公司管道設備廠西南規劃西水廠蓄水池，管線長12.45km。

1　線路的地質概況

1.1地形地貌

新鄉老道井分水口門至新鄉市輸水管道地貌單元主要是山前沖洪積傾斜平原和黃衛沖（洪）積平原。地勢西北高東南低，其中樁號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‰。

管線穿越衛河、共產主義渠為河谷地貌。地貌形態呈“U”形，無灘地，河谷寬約40～100m。

1.2地層巖性

根據地質測繪和勘探情況，在勘探深度范圍內揭示地層主要為上第三系（N）河湖相沉積軟巖、第四系中更新統坡洪積層（）、第四系上更新統沖洪積層（），第四系全新統沖洪積層（）。按時代巖性特征共分11工程地質單元，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，巖性主要為泥灰巖、粉砂巖和粘土巖。其主要分布于分水口門至新鄉北站區附近，分布樁號為LDJ0+ 000～LDJ3+840。

（4）第四系全新統分為下段和上段：

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

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

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

1.3地質構造與地震

1.3.1地質構造

場區區域上屬華北準地臺（I）黃淮海坳陷（I2）中南部，新構造分區屬華北斷陷—隆起區的河北斷陷與太行山隆起交接部位。工程區附近構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“中國地震動參數區劃圖（中國地震動峰值加速度區劃圖1∶400萬）GB18306-2001國家質量技術監督局20010202發布”，該管線位于新鄉市域內，地震動峰值加速度為0.20g，相當于地震基本烈度為Ⅷ度區。

工程區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、泥灰巖中。

第四系松散土類孔隙潛水，地下水主要賦存于粉質壤土、砂壤土及砂層中。

地下水動態為入滲—徑流開采型，即地下水主要接受大氣降水入滲、側向徑流、灌溉及地表（河、溝、渠等）水入滲補給，排泄方式主要為蒸發、人工開采及側向徑流。

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

2　線路的工程地質條件及評價

2.1土體結構類型

在生產過程中，為了提高塑料打包帶(繩)的性能、降低生產成本，通常會根據不同的生產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用在塑料之中，可以大幅度降低成本，同時可以改善塑料的物性，擴大塑料的應用范圍。采用滑石粉改性的塑料在剛性、拉伸強度、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]。根據所查文獻[9]得到塑料打包帶(繩)中常用填料的拉曼標準圖譜(見圖8)與特征峰(見表3)，對樣品含有填料的種類進行分析，可以進一步地將樣品進行分組。

根據鉆探范圍內土巖體的巖性組合特征、巖體構造、巖性與結構等因素，管底板以下5m范圍內地質結構類型劃分為土巖體、土體結構2大類。其中土巖體結構為雙層結構類別；土體結構類型分為粘砂雙層結構和粘性土均一結構2個類別，見表1。

表1　土巖體結構類型表

2.2工程地質分段

以地形地貌、地質成因、巖性組合、特殊巖土的特性作為劃分工程地質段的主要依據，同時考慮管底板埋深，結合沿線地質結構類型共劃分3個工程地質段Ⅰ：鳳泉區段為土巖雙層結構；Ⅱ：鳳泉區—人民勝利渠管理處段，為粘性土均一結構和粘、砂雙層結構；Ⅲ：人民勝利渠管理處—七里營水廠段，為粘、砂雙層結構。工程地質分段見表2。

2.3各工程地質段工程地質條件及評價

表2　管線工程地質結構類別統計表

2.3.1鳳泉區段（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，管底位于泥灰巖、黃土狀重粉質壤土和重粉質壤土中，其中黃土狀重粉質壤土濕陷系數為0.018～0.036，平均值為0.025，具輕微—中等濕陷性，施工時對地基采取必要處理措施；泥灰巖具弱—中等膨脹潛勢，建議施工時快挖快填，并對膨脹性坡面采取保護措施，施工臨時邊坡坡比：粘性土（1∶0.00）～（1∶1.25），泥灰巖（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—人民勝利渠管理處段（Ⅱ）

管線埋深一般3.0～6.0m，開挖臨時邊坡巖性以粘性土為主，建議其施工臨時邊坡坡比采用（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壤土和砂壤土，以中等—高壓縮性土為主，建議其施工臨時邊坡采用（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。場區少粘性土不存在地震液化問題。

3　線路的主要工程地質問題

工程區存在的主要工程地質問題是：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—鳳泉區蓄水池支線段（FQ0+000～FQ1+ 476）和西分岔—西分水廠支線的起點（樁號XSC0+ 000～XSC0+809），其管線下部地層主要以第三系泥灰巖為主，管線局部位于該層頂部，據附近渠線資料，具弱—中等膨脹潛勢，施工時應做到快挖快填，盡量縮短地基暴露時間，防止其脹縮變形影響邊坡和地基穩定?；蜻M行換填處理。

3.2黃土狀土濕陷性問題

管線第⑦-1層黃土狀重粉質壤土濕陷系數δs= 0.018～0.036，平均值為0.025，具輕微—中等濕陷性。鳳泉區支管線管底位于該層中，應對地基采取相應處理措施，如進行強夯、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施工邊坡穩定問題

鳳泉區段，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壤土、中粉質壤土及黃土狀重粉質壤土，上第三系泥灰巖，建議施工邊坡坡比：粘性土（1∶1.00）～（1∶1.25），泥灰巖（1∶1.00）～（1∶1.50）。

鳳泉區—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壤土，其次為中粉質壤土，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壤土和砂壤土。建議施工邊坡采用（1∶1.00）～（1∶1.50）。

4　結論

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

［1］GB50487-2008水利水電工程地質勘察規范［S］.北京：中國計劃出版社，2008.

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

［3］劉特洪.南水北調中線工程黃土的研究現狀［C］//南水北調工程地質分析研究，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，現從事土地整理勘察、設計、施工管理及研究工作。