某應急備用水源工程管道線路工程地質分析與評價

俞金萍

(廣東振通水電工程建設有限公司，廣東 揭陽 515599)

1 工程概況

應急備用水源工程位于廣東省東南海豐縣西北部，水源工程主壩距海豐縣城區6 km，壩址以上控制流域面積58.80 km2。水源工程始建于1958年11月，1960年4月建成并投入運行。水庫庫容8367×104m3，且保護著海豐縣城的安全，防洪功能極其重要，是一座具有防洪、灌溉功能綜合利用的中型水庫。并保護廣汕高速等交通設施。本工程主要建筑物包括主壩、8座副壩、主溢洪道、舊溢洪道、泄洪河道、4條灌溉涵管、1條輸水涵管及壩后電站，電站總裝機容量385 kW。工程新建水源工程到西閘的供水管線，以及新建成業路口到新地水廠管線，總長12.271 km。

本文結合城市供水、水庫、河道、閘壩工程地質問題分析及處理控制措施有關案例[1-8]，基于廣東沿海某應急備用水源工程擬選管道線路地質條件，對施工建設與應對方案進行分析探討。

2 管道線路工程地質條件

2.1 地形地貌

水源工程管道線路選址位于蓮花山脈的南側山前平地，整個區域屬中低山地貌，蓮花山主峰高程達1336.2 m，次高峰大銀瓶山，山頂高程為1110.4 m，南側山峰有銀瓶山、大徑山、筆架山和大尖山等，山頂高程多250～500 m，山高坡陡，山體肥厚，從北向南由高變矮，逐漸變緩，溝壑比較發育，水系南東流向，近水庫山坡比較平緩，坡角30°～40°，植被比較發育，未發現有規模較大的山體崩塌、滑坡、泥石流等不良地質災害現象。邊坡比較穩定。線路管道沿線主要為海陸交互沉積平原地貌，局部殘丘分布。

2.2 地層巖性

水源工程管道線路區出露的地層比較單一，主要為侏羅系下統金雞群(J1j)，巖性較簡單，主要為一套紫紅色、灰白色砂巖，粉砂巖和粉砂質泥質頁巖，局部夾炭質頁巖。巖石層理發育，頁理清楚，局部由于受后期地質構造影響，節理裂隙發育，局部有石英脈穿插。第四系覆蓋層主要為庫岸的坡殘積物和庫內低洼地的沖洪積物。該區主要為海陸交互沉積地層，第四系覆蓋層厚度較大，主要為淤泥、淤泥質土、中粗砂、卵石土。

2.3 區域地質及地震

據1∶20萬地質構造綱要圖，管道線路處于蓮花山大斷裂東斷裂束的中部。水庫兩側有多條斷裂構造通過，其中規模比較大的斷裂有如下三條：觀音山—公平斷裂，北東走向，傾向南東，傾角40°～70°斷裂由觀音山，經九經山順水庫北西岸向北東公平方向延長而去。西屯山—大面嶺斷裂，北東走向；傾向南東，傾角70°～80°、斷裂由梅隴經西屯山繞過水庫南岸順著大面嶺向北東方向延伸、直奔陸河，揭西境內。長埔—海豐斷裂，北東走向傾向東南，傾角50°由梅隴經長埔海豐進入陸河揭西境內。蓮花山大斷裂形成于加里期，挽近時期沒有規模較大的活動，加之斷裂只從水庫兩側山體通過，未直接穿過庫區，對水庫的穩定性、安全性沒有直接影響，伴隨斷裂活動而形成節理、裂隙主要有東西向和南北向兩組，兩組裂隙相互交錯形成“X”節理，其中東西向裂隙充填發育石英脈。根據《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306—2015)，本區域地震動峰值加速度為0.10 g，地震基本烈度為Ⅶ度，屬構造穩定性較好區。同時，根據現場地質測繪和鉆探成果，未發現斷層，因此工程區可視為地質構造條件較為簡單，綜合分析有關資料認為，基底構造對本工程建設影響不大。

2.4 水文地質條件

區內地下水類型為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水。第四系孔隙水埋藏于河漫灘、階地沖積、堆積層和溝谷殘坡積層中。主要受大氣降水補給，排泄于沖溝、河流及水庫中。含水量較豐富，地下水位一般埋藏較淺。本區基巖主要為板巖和花崗巖，板巖完整性較差，風化裂隙較發育，巖石破碎，含裂隙水較豐富。花崗巖完整性較好，裂隙不發育，裂隙水貧乏。受大氣降水補給，在溝谷低注處以泉水排于地表，地下水動態類型屬降雨——徑流型。

3 管道線路工程地質評價

3.1 管道線路地層及工程地質評價

燕山侵入期花崗巖，場地內主要為強～弱風化花崗巖③-1：灰黃～黃褐，半巖半土狀，節理、裂隙發育，礦物成分以石英及長石為主，大部分長石已風化呈土狀，原巖結構可認。侏羅系下統金雞群(J1j)，主要為強風化砂質頁巖③-2：灰褐色、紫紅色，巖石風化強烈，原巖結構已被破壞，呈半巖半土狀或土狀，與上伏地層呈漸變關系，界線模糊，風化不均勻，局部夾殘積土或與殘積土成為互層，屬相對不透水層。厚度為1.60～21.20 m。標貫擊數54～65擊，平均為59擊。地基承載力特征值fak=380 kPa。

3.2 管道線路及施工方式建議

本工程從備用水源調水到新地水廠，線路起點為應急備用水源，線路終點為新地水廠，線路總長約26.739 km，其中新建管道為應急備用水源→西閘段，管線長約10.362 km；市區→新地水廠段，管線長約1.909 km；現有管道為西閘→市區段，管線長度約14.468 km。備用水源——西閘段主要為深厚淤泥、含卵石中砂、黏土層，下伏強風化巖。成業路口——新地水廠段沿線地形地貌主要為低山丘陵地貌，沿路地層基本為深厚的第四紀坡殘積土。管道施工建議采用埋管和架空的方式，局部過路段采用頂管方式，跨河段采用鋼管架空方式通過。

3.3 場地飽和砂土液化評價

斷層場區第四系沖積、沉積覆蓋層多較深厚，鉆孔揭露基礎下部為砂質頁巖強風化土，風化土層較厚，下部為中風化砂質頁巖，所有鉆孔控制深度范圍內未揭露對工程有影響的斷層，地質構造不會影響建筑物安全。本工程地震基本烈度為Ⅶ度，根據規程規范，場地松散飽和砂層存在易液化、軟弱土層存在易震陷破壞危險，因此應對飽和砂土進行液化及軟土震陷判定。根據現場標準貫入試驗及地下水位觀測成果，判斷②-2層為不液化土層。而②-1層淤泥在發生烈度為Ⅶ度的地震時會產生震陷，含水量高，其力學性質(主要是承載力和凝聚力)會降低，降低程度與淤質含量、靈敏度關系密切，根據《軟土地區巖土工程勘查規程》(JGJ 83—2011)，在地震烈度Ⅶ度區軟土地震震陷估算值30～80 mm，對其上部建筑物穩定有一定影響，建議對地基采取抗震陷或清淤處理措施。

3.4 地震及地基穩定性評價

斷層場區第四系沉積覆蓋層多較深厚，鉆孔揭露基礎下部為砂質頁巖強-中風化土，風化土層較厚，鉆孔均未鉆穿此層，所有鉆孔控制深度范圍內未揭露對工程有影響的斷層，地質構造不會影響建筑物安全。場區內管道分布有流塑狀淤泥，屬高壓縮性土，力學強度低，在上部荷載作用下，容易引起地基過大沉降和不均勻沉降，受震動荷載(或地震)作用下易產生側向滑動、沉降等，甚至會產生震陷現象，從而使地基產生失穩，喪失承載能力。淤泥層分布范圍大，埋深大，建議采取深基礎處理措施。擬建場地淺部地基土均勻性和穩定性較差；深部為強-中風化砂質頁巖硬質基底，地基穩定性好。

3.5 特殊巖土及不良地質現象

場地特殊性巖土及不良地質現象主要有：砂土液化、軟土。

砂土液化：中砂層局部揭露，層厚1.80～7.40 m，埋深6.50～16.70 m。場地20 m深度范圍內第2-2層飽和、稍密的中砂層遭遇地震時場地飽和砂土不具有液化趨勢。軟土：根據勘探揭示，場地內軟土發育，主要分布在應急備用水源至西閘管道部分淤泥普遍分布，為沖積成因的淤泥，飽和，流塑狀，層厚3.20～10.20 m。其具有地基承載力低、含水量高、孔隙比大、透水性差、強度低、壓縮性高、高靈敏度等特殊性能。受震動荷載(或地震)作用下土層結構易受破壞，抗剪強度和承載力隨之大幅下降，甚至產生側向滑動、喪失承載力的可能性，地基土穩定性差，容易引起地基的不均勻沉降。建議對地基采取抗震陷或深基礎處理措施。

4 結 語

應急備用水源管道線路場地主要地層巖性為第四系沖積層、和侏羅系下統金雞群頁巖、燕山侵入期花崗巖。水源工程管道線路地形地貌主要為低山丘陵地貌，沿路地層基本為深厚的第四紀坡殘積土。填土層分布較廣，力學性質較差，揭露不連續，局部為雜填土，厚度較大。淤泥層普遍存在，厚度較大，工程力學性質差，建議采取淺基礎處理方式處理；含卵石中砂層，稍密-中密，局部揭露，埋深較深，工程力學性質一般，可作為管道持力層；強風化巖層，力學性質較好，埋深較深，可作為深基礎的持力層；此外局部跨溝段需架空通過，跨主要道路段需頂管通過。