南水北調受水區安陽市供水、輸水管線工程地質問題及處理措施

張　帆，孫戰爭，喬新穎，陳平貨

（1.河南省水利投資集團有限公司，河南鄭州450000；2.河南省水利勘測有限公司，河南鄭州450003）

南水北調受水區安陽市供水、輸水管線工程地質問題及處理措施

張帆*1，孫戰爭2，喬新穎2，陳平貨2

（1.河南省水利投資集團有限公司，河南鄭州450000；2.河南省水利勘測有限公司，河南鄭州450003）

安陽市共設置供水管線4條，分別向安陽市、湯陰縣、內黃縣、安陽縣、滑縣5市、縣供水。主要存在的工程地質問題有：邊坡穩定性問題、巖土的膨脹性問題、黃土狀土的濕陷性等問題。對安陽4條輸水管線存在的問題進行評價，提出了處理建議，對管線設計、施工具有指導意義。

南水北調；受水區；地質災害；防治措施

河南省南水北調受水區供水配套工程是總干渠向沿線各市、縣供水的配套設施，據南水北調中線工程總體規劃：安陽市共設置供水管線4條，分別向安陽市、湯陰縣、內黃縣、安陽縣、滑縣5市、縣供水，供水線路總長80.528km。詳見表1。

1　地質概況

表1　安陽市4條供水管線特性表

1.1地形地貌

南水北調安陽受水區配套工程大地貌單元分為太行山前沖洪積傾斜平原和黃河沖積平原，地勢較為平坦，地形總體自西北向東南傾斜，小的地貌單元可分為：低丘崗地、沖洪積傾斜平原、黃衛沖（洪）積平原、河谷地貌，局部沙丘沙地。

1號管線滑縣支線為衛河沖洪積平原地貌，地面高程57.7～62.1m。

2號管線所處地貌單元分別為：崗地、丘前沖洪積傾斜平原和黃衛沖（洪）積平原，地勢西高東低。越衛河和衛河的支流處河谷地貌形態呈“U”形，寬約100～200m，河底寬約10～30m，河漫灘較為發育，河水受季節影響較大；在樁號54+700附近穿越硝河，河谷地貌形態呈“U”形，無灘地或少灘。

3號管線西部地貌屬于太行山東麓山區向平原過渡帶的低丘丘陵區，東部地貌為沖洪積傾斜平原。

4號管線屬沖洪積平原地貌，地勢較為開闊，地勢西北高東南低。地面高程為96.1～93.5m。

1.2地層巖性

評估區地表及鉆孔揭露地層主要為上第三系（N1h）河湖相沉積軟質巖、第四系中更新統坡洪積層（Q2dlpl）、第四系上更新統沖洪積層（Q3alpl）、全新統沖洪積層（Q14alpl）和沖洪積層（Q24alpl）、風積層（Q24eol），地表出露的地層絕大部分為第四系松散沉積物，上第三系僅在小營分水口門和董莊分水口門附近有出露。現由老至新分述如下：

（1）上第三系（N）：為上第三系中新統鶴壁組（N1h），巖性主要為粘土巖、泥灰巖及粉砂巖，多呈互層狀或透鏡體狀。在分水口門附近主要揭示泥灰巖與砂巖互層，在菜園鎮附近主要揭示粘土巖。

（2）第四系中更新統：坡洪積成因（Q2dlpl），巖性主要為重粉質壤土。

（3）第四系上更新統：沖洪積成因（Q3alpl），巖性主要為黃土狀輕、中、重粉質壤土。

我們國家在幾次經濟危機當中都是開始率先實施積極財政政策，當然積極財政政策起到了一定的效果，但是每次積極的財政政策和穩健的貨幣政策是不是真正做到了一個相互配合？各個經濟政策之間的效差異和目標方向是不一樣的，在實施財政政策中就會看到“政出多門”和政策“打架”的問題，最終的結果就是政策之間的效應抵消了。我們不僅要看政府是否把錢花了，還要看政府錢花的花的產出與效果怎么樣。財政支出作為一個宏觀經濟的外生變量，有沒有經過認真的測算？它帶來的效果究竟是怎么樣的？這個顯然都是一筆糊涂賬。

（4）第四系全新統：分為上段和下段。下段沖洪積成因（Q14alpl），巖性為粉質粘土、重粉質壤土、黃土狀中粉質壤土。上段為沖洪積成因（Q24alpl），巖性主要為重粉質壤土、輕粉質壤土和砂壤土。

第四系全新統風積層（Q24eol）：主要為沙丘、沙地，沙丘現多被改造為耕地。

1.3地質構造與地震

1.3.1地質構造

大地構造分區屬華北準地臺（I）黃淮海坳陷中南部，新構造分區屬華北斷陷—隆起區（Ⅱ）的河北斷陷東南部。工程區附近構造斷裂主要有安陽南斷裂、湯東斷裂、湯中斷裂和湯西斷裂。

1.3.2地震

表2　各管線地震動參數一覽表

2　各管線工程地質問題

通過對4條管線進行勘察、地質測繪及試驗，主要存在的工程地質問題有：邊坡穩定性問題、巖土的膨脹性問題、黃土狀土的濕陷性等問題。

2.1邊坡穩定性問題

管底埋深一般3～5m，最深8～9m，基槽開挖邊坡一般為土質邊坡，地下水位以上的土質邊坡穩定性較好。臨時邊坡在地下水水位以下或接近地下水，土體呈飽和狀態或接近飽和狀態，邊坡穩定性較差。部分管段揭示泥灰巖、粘土巖，一般具弱膨脹潛勢，其脹縮變形影響邊坡的穩定性。建議按照邊坡高低，采用分級開挖，邊坡高寬比，粘性土采用（1∶1.00）～（1∶1.25），泥灰巖、粘土巖采用（1∶1.00）～（1∶1.50）。

2.2巖土的膨脹性問題

膨脹巖土多為上第三系河湖相沉積粘土巖，棕黃、棕紅色，微膠結，成巖差，多呈硬塑—堅硬狀。巖芯多呈長柱狀，多有黑色鐵錳質結核。具高角度裂面，裂面光滑，裂面見有灰黑色鐵錳質薄膜及灰綠色泥質團塊或鈣質團塊。分布見表3。

表3　膨脹性粘土巖分布統計表

膨脹巖土遇水易膨脹崩解，對邊坡穩定性危害很大。

各管線勘察時均取土、巖樣，做膨脹性試驗，大部分粘土巖具弱膨脹潛勢，局部具中等—強膨脹潛勢；第四系中更新統重粉質壤土多具弱膨脹潛勢，局部具中等膨脹潛勢。

管線沿線粘土巖及第四系中更新統重粉質壤土多具弱膨脹潛勢，局部具中等—強膨脹潛勢，其脹縮變形影響管溝邊坡穩定性。

建議施工過程中，根據邊坡地層巖性的組成及膨脹土的分布等特征，采取了粘性土換填、漿砌石封堵等不同的處理措施。

2.3黃土狀土的濕陷性

黃土狀土主要指第四系上更新統及全新統形成的次生黃土。各管線黃土狀土濕陷性分類成果見表4。

表4　黃土狀土濕陷性分類成果表

依據《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB50025-2004），通過計算各管段其自重濕陷量、總濕陷量，均為非自重濕陷性場地、濕陷等級為Ⅰ級（輕微）濕陷場地。黃土狀土的濕陷深度7.0m以內，部分管段垂直濕陷不連續，呈層狀相間濕陷（如2號線，樁號0+000～21+000段），反映黃土狀土的濕陷性無論水平方向還是垂直方向都有不均勻性。黃土狀土濕陷主要對管線開挖基槽邊坡及地基存在影響。

建議施工過程中根據黃土狀土的濕陷等級和填方高度分別采用了重夯和強夯對黃土狀土地基進行了處理。

3　結論

安陽市共設置供水管線分別向安陽市、湯陰縣、內黃縣、安陽縣、滑縣5市、縣供水。主要存在的工程地質問題有：邊坡穩定性問題、巖土的膨脹性問題、黃土狀土的濕陷性等問題。應根據不同的工程地質問題，采取相應的處理措施。

［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，2009.

［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］GB 20025－2004濕陷性黃土地區建筑規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2004.

P642

B

1004-5716（2016）09-0097-03

2015-12-30

2016-01-01

張帆（1974-），男（漢族），河南光山人，高級工程師，現從事水利水電工程地質勘察、巖土工程和基礎處理施工工作。