福建九龍漳州段堤基工程地質條件分析及評價

吳洪武

（漳州市水利水電勘測設計有限公司，福建 漳州 363000）

九龍江西溪洪水主要是鋒面雨暴雨和臺風暴雨引起的山洪暴發所形成的，20 世紀60～70年代防洪堤多處出現堤基滲漏，迎水坡滑坡、塌方。20 世紀90年代以后，九龍江流域先后實施多期防洪堤加固擴建工程，但受制于當時的財力和物力，現有防洪堤防洪標準低、堤身單薄、堤身質量差、堤基漏水、堤腳沖刷等問題依然存在。本文圍繞福建省九龍江防洪工程漳州段（二期）工程堤基地質條件進行勘察分析與評價。

1 工程概況

福建省九龍江防洪工程漳州段（二期）工程擬加高加固防洪堤長度10.515 km，包括天寶堤段7.007 km 和前山堤段3.508 km，并新建堤頂道路10.515 km，新建穿堤水閘1 座，為天寶水閘；拆建穿堤水閘3 座，分別為舊四孔水閘、謝溪頭水閘和渡頭水閘；新建泵站3 座，分別為湘橋泵站、內林泵站和渡頭泵站。工程區位于福建省南部，工程區內西北多山，東南臨海，地勢從西北向東南傾斜，西北多以構造侵蝕、剝蝕的中、低山地貌為主，東南沿海屬侵、剝蝕丘陵和河流堆積作用的沖積平原。西北部以良崗山、天寶大山、花山溪、東溪上游河谷為界，這一線以北地區，山巒疊障，河谷深切，多高山峻嶺，少平地，河道坡降陡，灘多流急，河床多巖石或卵石。東南部地形開闊，河流兩岸為丘陵或平原，丘陵高程為35 m～100 m，平原主要包括九龍江中下游平原、龍津溪中下游平原、花山溪中下游平原，平原區地勢平坦，河網密布。

2 堤基工程地質條件勘察及評價

2.1 勘查方法

本次勘察采用地表測繪、鉆探、手搖鉆、現場標準貫入試驗、重力圓錐動力觸探試驗、取土及取水試驗進行室內試驗等方法進行勘察［1]。鉆探采用100 型鉆機，以每回次進尺不超過2.00 m 的回轉方式鉆進，填筑土采用干孔鉆進，粘性土、砂類土及各種風化土層采用泥漿護壁鉆進。原狀土樣采用取土器錘擊式取樣，擾動土樣采用干鉆巖芯或標貫器取樣，標準貫入試驗按相關規范的要求進行操作。

本工程勘察各勘探孔位置根據1∶1000 地形圖及設計部門設計方案布置圖進行布置，在現場地質測繪及地面調查的基礎上進行鉆孔布置，共布置勘探孔57 孔并引用《福建省九龍江防洪工程可行性研究階段地質勘察報告》資料鉆孔19 孔及《九龍江防洪堤天寶堤段堤身斷面穩定復核巖土工程勘察報告》資料鉆孔4 孔。各勘探孔的坐標及高程由測量隊定測，坐標系統為1980年西安坐標系；高程系統為1985年國家高程基準。

2.2 堤基地質結構類型劃分

對堤防穩定影響較大的堤基地層主要為：地面以下1.5～2.0 倍堤身高度的深度范圍或河道深泓線以上的地層［2]。根據九龍江堤防設計標準，初步確定堤基結構劃分的深度范圍為地面以下10 m～15 m 左右；劃分依據為堤基土層的物質組成、分布、滲透特性及其組合關系。

根據上述堤基土層的劃分范圍和依據，結合本次勘探堤基土層的工程地質特性、堤基砂性土和粘性土的組合關系，參照《堤防工程地質勘察規程》（SL188-2005）的有關規定將堤基地質結構分為單一、雙層、多層等3 個大類型和5 個亞類，本次鉆探揭露堤身厚度一般為5 m～6 m，粘性土臨界厚度取堤高的1/2，臨界厚度取3 m。如下表1。

表1 堤基地質結構分類表

根據上述對堤基地質結構的劃分原則，對全堤段堤基進行 結構類型劃分，見表2。

表2 各堤段堤基地質結構分類表

綜合上表可知：本工程設計堤線總長10.45 km，堤基地質結構中Ⅰ2類、Ⅱ1類，長約3.12 km，占堤線總長的29.86%，這類堤基上部粘性土單薄或堤基分布單一砂性土，堤基工程地質條件差；Ⅰ1類與Ⅱ2類堤基長約5.321 m，占50.92%，為單一粘性土或有一定厚度的粘性土，堤基具較好的防滲性能；多層結構堤基地質條件復雜，工程區內分布較少，該類堤基淺部多分布砂性土或淺部粘性土較薄，抗滲性能較差，存在滲透破壞或不均勻沉降等問題。

2.3 堤基巖土體滲透性

結合室內土工試驗成果及地區經驗提供本工程堤基各巖土體的滲透系數。堤基砂類土一般具中等～強透水；粉質粘土及粉土層具弱～微透水；淤泥具微透水；殘積粘性土及全風化花崗巖具弱透水；碎塊狀強風化花崗巖具中等透水。堤基各巖土體的滲透系數建議值可見表3。

表3 堤基巖土體滲透系數建議值一覽表

2.4 堤基工程地質條件評價

（1） 滲透變形問題

工程區Ⅰ1類、Ⅱ2類地質結構的堤基，堤基表層有粘性土，且有一定的厚度，抗滲和防沖性能均較好，上述地質結構的堤基汛期一般不會發生堤基險情。Ⅰ2類堤基，一般堤基由粉細砂、中粗砂或卵石組成，砂性土層有一定的厚度，其防滲性能差，工程區該類地質結構的堤基分布較廣泛，每逢汛期，砂性土堤基時有險情發生，如發生管涌、流土和堤腳沖刷后滑塌等險情。

Ⅱ1類地質結構的堤基表層均分布有薄層粉質粘土，屬弱透水性，具一定的防滲性能，若堤內側粘性土較薄的部位被溝塘切割或直接揭穿下部砂性土時，該處就可能在高水位時，發生滲透破壞。工程區Ⅲ類地質結構的堤基主要由粘性土、砂性土或淤泥組成復雜的地質結構，其防滲和抗沖性能主要取決于砂性土厚薄、空間分布與多種地層的組合情況，汛期發生險情的地質原因亦較為復雜。根據相關計算成果，結合工程經驗，提出堤基主要地層的臨界水力比降（見表4）。

表4 各土層臨界水力比降指標建議值表

（2）堤基沉降問題和抗滑穩定問題

根據本次勘察天寶、前山部分堤段堤基斷續的分布軟土，呈流塑～軟塑狀，具高壓縮性，軟土堤基可引起過大的沉降或不均勻沉降，使堤身或穿堤建筑物發生開裂，對堤防構成威脅。

本工程防洪堤雖已建成多年，堤基土層已有固結，沉降已趨穩定，但因軟土存在孔隙比高的問題，當汛期河水水位長期處于高水位，堤基軟土工程性能迅速變差，容易導致堤基沉降量較大，會引起堤頂欠高，汛期堤頂漫水，堤后亦會出現局部塌坡險情。

3 結語

本次勘察的堤基滲透破壞安隱患較突出，存在堤基工程地質條件差、地質條件復雜、抗滲性能較差、滲透破壞或不均勻沉降等問題。因此堤防設計需視情況對堤基需進行防滲處理，建議對堤基下部有相對隔水層的堤段進行垂直截滲，對厚層砂性土堤基可采取懸掛式截滲、堤前鋪蓋等防滲處理措施。