竹坑水庫抗旱應急引水工程的地質評價

李麗萍

(江西省贛州市寧都縣水利局,江西 寧都 342800)

0 引言

水利部高度重視抗旱工作,多次通知部署相關省份以“時時放心不下”的責任感,堅決打贏抗旱保供水這場硬仗。充分挖掘現有水利工程設施調蓄能力和供水潛力,結合相關引調水工程,及時優化調整灌溉供水用水方案。

干旱災害是寧都縣主要自然災害之一,受水氣補充條件和地理位置、地形等條件的影響,寧都縣境內降水具有時空分布不均等特點,7月—9月天氣炎熱、蒸發量大,又用水高峰,降水量很少,只占全年的20%,而同期蒸發量都大于降雨量,該時期若影響臺風偏少,則可能發生伏秋連旱,而此時期正是需水高峰期。寧都縣又是農業大縣,優化水資源配置,將水資源合理化、最大化利用有利于解決寧都縣居民生活抗旱應急用水,提高抗旱減災能力,促進經濟社會發展和社會和諧穩定,實施竹坑水庫抗旱應急引水工程建設是非常必要和十分迫切的。鑒于此,文章通過分析和評價竹坑水庫抗旱應急引水工程的工程地質條件,得出結論和建議,為建設竹坑水庫抗旱應急引水工程提供依據和前期準備,以這個典型抗旱應急引水工程為例,以點帶面,從而筑牢抗旱應急壁壘,打贏抗旱保供水仗[1-2]。

1 工程區域地質概況

1.1 地形地貌及物理地質現象

工程輸水管線沿途地貌主要為丘陵崗地地貌,次為山間河流沖積地貌,地勢起伏不平,沿溪流兩岸分布較多山坑農田。區域內西北部植被發育,為松樹林,東南部丘陵地帶植被不太發育,區內未見大的崩塌及滑坡等不良物理地質現象,僅見丘陵地帶具水土流失現象。區域內岸坡基本穩定。

1.2 地層巖性

據地表調查,管線區域出露地層為加里東晚期似斑狀中粗粒黑云母花崗巖、第四系殘坡積層和第四系坡洪積層,分述如下:

1)中粗料花崗巖(Y3b3):分布于壩址區,巖性為灰白色—淺肉紅色中粗粒花崗巖,中粗粒結構,塊狀—小塊狀構造,礦物成分以石英、長石為主,黑云母、白云母次之。新鮮巖石堅硬而脆。

1.3 地質構造與地震

工程區處于華南褶皺系,贛中南褶隆區,武夷隆起帶,武夷山隆斷束地質構造單元中,區內多為第四系松散層所覆蓋,局部為基巖出露,未見較大的區域性大斷裂通過,地質構造較簡單,區域構造較穩定。

據GB 18306—2001中國地震動參數區劃圖的界定,工程區地震動峰值加速度等于0.05g,相應的地震基本烈度等于6度。按有關規程規范可不考慮抗震設防[3]。

1.4 水文地質條件

地下水主要有基巖裂隙潛水和第四系堆積層中的孔隙潛水兩種類型,前者埋藏于基巖裂隙中,含透水性微弱,水量貧乏,受大氣降水和上部孔隙潛水補給,排泄于河床。孔隙潛水分布于第四系砂及圓礫層中,洪水期具微承壓性質,地下水埋深一般為2 m～6 m,地下水動態與水文氣象、地形條件極為密切,枯水期地下水補給河水,豐水期河水側向補給地下水,本次勘探期間,地下水穩定水位高程一般為197 m～206 m,地下水位高程與河水位高程相聯系。

2 工程區域地質條件分析及評價

竹坑水庫抗旱應急引水工程輸水管道以竹坑水庫灌溉備用取水隧洞口處為起點,沿進竹坑水庫公路左側布置,經過五里亭、曾比嶺、上背村、外環路、蛇坑底、廟背、逕口等,管道直接接入寧都第二水廠取水池,輸水管總長約5.4 km,管道采用球墨鑄鐵管(φ400)。管道采用明挖淺埋敷設。

2.1 地質概況

管線大部分經過丘陵崗地地貌,局部經過第四系沖積地貌,上部土層為人工填土以及第四系人工堆積層和第四系全新統沖積層,下部基巖為全—強風化花崗巖,局部基巖出露。人工填土層主要以路基填土為主,局部為建筑物地基填土,結構稍密狀為主,承載力較低,性狀較差,厚約0.50 m～3 m;第四系殘積土層以硬塑狀為主,承載力較低,厚約0.50 m～2.5 m;全風化基巖承載力一般,厚度較薄,約0.50 m～1 m;強風化基巖承載力較高,基巖面起伏變化較大。基巖出露段,表層呈全—強風化,該段主要石方開挖,開挖后管線埋置在強風化基巖上,為工程區的主要土層,分布較廣泛,灰黃色、淺黃色,以可塑狀為主,部分呈軟塑狀,稍濕,刀切面較光滑,韌性中等,性狀總體一般,分布厚度一般為1.1 m～4.5 m。③層砂壤土:為工程區的主要土層,灰黃色,稍密狀為主,稍濕,局部含粉粒較少接近細砂狀,分布厚度一般為0.5 m～3.8 m,承載力較低。大部分有揭露,淺黃、灰黃色,松散狀為主,部分為稍密狀,以級配良好砂為主,部分為級配不良砂,該層下部含少量礫石,逐漸向圓礫層過渡,厚度為0.5 m～4.8 m。為工程區的主要土層,分布連續,灰黃色、黃色,以稍密狀為主,局部呈松散狀或中密狀,礫卵石含量約為30%～40%,粒徑一般以1 cm～3 cm居多,個別大于5 cm,礫石之間主要為中細砂充填,級配較好,以級配良好礫為主,部分為級配不良礫。礫石磨圓度較好,該層厚度一般為0.8 m～6.4 m。下伏基巖,承載力較高,基巖面起伏變化較大[4]。

2.2 土體的物理力學性質

結合野外原位測試數據和本地區有關工程的經驗值,綜合提出陂址區土體的物理力學和滲透參數見表1。

表1 區域土層物理力學參數建議值表

2.3 巖體的物理力學參數

管線區域出露地層為加里東晚期似斑狀中粗粒黑云母花崗巖。根據規范并類比相近工程情況,結合地區經驗,提出陂址巖體物理力學指標建議值見表2。

表2 區域巖體物理力學參數建議值表

2.4 工程地質條件評價

根據設計布置,管線沿進竹坑水庫公路左側明挖淺埋敷設,埋置深度2 m～2.5 m左右,管線大部分經過丘陵崗地地貌,局部經過第四系沖積地貌,管線根據不同地貌單元工程地質條件的不同評價如下:

1)丘陵崗地地貌單元。經過丘陵崗地地貌單元的管線段采用明挖淺埋敷設,相應樁號為:K0+200—K0+840,K3+150—K4+200,K5+000—K5+500。上部土層為人填土以及第四系人工堆積層和第四系全新統沖積層,下部基巖為全—強風化花崗巖,局部基巖出露。人工填土層主要以路基填土為主,局部為建筑物地基填土,結構稍密狀為主,承載力較低,性狀較差,厚約0.50 m～3 m;第四系殘積土層以硬塑狀為主,承載力較低,厚約0.50 m～2.5 m;全風化基巖承載力一般,厚度較薄,約0.50 m～1 m;強風化基巖承載力較高,基巖面起伏變化較大。

樁號為:K0+000—K0+200,K1+125—K1+750段基巖出露段,表層呈全—強風化,該段主要石方開挖,開挖后管線埋置在強風化基巖上,可滿足承載力及變形要求。其他地段則主要為土方開挖,局部上部土層較薄段開挖至設計高程時底部部分為石方開挖,開挖后管線主要埋置于第四系殘積土及基巖上,承載力可滿足要求,局部路基填土較厚,則開挖后管線位于路基填土上,因管線承載力要求不大,因此路基填土承載力可滿足設計要求。

2)第四系沖積地貌。經過第四系沖積地貌單元的管線段采用明挖淺埋敷設,樁號為:K1+125—K3+150,K4+200—K5+000,為工程區的主要土層,分布較廣泛,灰黃色、淺黃色,以可塑狀為主,部分呈軟塑狀,稍濕,刀切面較光滑,韌性中等,性狀總體一般,分布厚度一般為1.1 m～4.5 m。③層砂壤土:為工程區的主要土層,灰黃色,稍密狀為主,稍濕,局部含粉粒較少接近細砂狀,分布厚度一般為0.5 m～3.8 m,承載力較低。大部分有揭露,淺黃、灰黃色,松散狀為主,部分為稍密狀,以級配良好砂為主,部分為級配不良砂,該層下部含少量礫石,逐漸向圓礫層過渡,厚度為0.5 m～4.8 m。為工程區的主要土層,分布連續,灰黃色、黃色,以稍密狀為主,局部呈松散狀或中密狀,礫卵石的質量分數約為30%～40%,粒徑一般以1 cm～3 cm居多,個別大于5 cm,礫石之間主要為中細砂充填,級配較好,以級配良好礫為主,部分為級配不良礫。礫石磨圓度較好,該層厚度一般為0.8 m～6.4 m。下伏基巖,承載力較高,基巖面起伏變化較大。

該段主要為土方開挖,路基填土較厚,開挖至設計高程后,管線基本埋置于路基填土上,因管線承載力要求不大,因此路基填土承載力可滿足設計要求。根據上述地質條件,建議墩基置于砂礫石層上,可滿足墩基承載力以及變形要求。

3 天然建筑材料

根椐設計要求,本工程所需碎石453 m3,塊石346 m3,砂1 469 m3。本次勘察天然建筑材料調查按詳細調查精度進行。據實地調查,本工程區砂、砂礫石比較豐富,可就近取材開采利用,塊石料需購買使用,分述如下。

3.1 砂礫石料場

梅江河砂礫石料場:料場位于梅江河床梅江鎮河段上,為砂礫石混合料,砂以粗砂為主,卵礫石質量分數30%,粒徑以2 cm～4 cm為主,成分以石英、砂巖為主,磨圓度較好,泥質及針片狀物質含量低。料場面積約5萬m2,有用層厚度6 m左右,有用層總儲量約30萬m3,其中砂儲量約21萬m3,卵礫石儲量約9萬m3。該河段有多處經營性商品采砂場,可據工程需求直接購買使用,交通運輸較方便,運距約為5 km。

3.2 塊石料場

翠微峰塊石料場:位于梅江鎮吳家附近的山體中,山坡坡度一般為40°～50°,植被發育較差,巖性為長石石英砂巖,中—厚層狀。新鮮巖石質地較堅硬,為中硬巖,地表大部分以強風化狀出露,部分有殘坡積層覆蓋,節理裂隙發育,下部為弱微風化巖體。該料場現為商品采石場,塊石成材率為50%～60%,同時可供應碎石骨料及石渣,其中上覆無用層厚度為5.0 m左右,可采有用層厚度平均為15 m左右,料場面積約1萬m2,有用層總儲量約為9萬m3,可根據工程需要直接購買使用。有公路可通至工程區,運距約為8 km。

4 結論與建議

1)工程區位于華南褶皺系,贛中南褶隆區,武夷隆起帶,寧都—南城拗斷束構造單元中。據GB 18306—2001中國地震動參數區劃圖的界定,工程區地震動峰值加速度等于0.05g,相應的地震基本烈度等于6度。地震動反應譜特征周期為0.35 s,區域穩定性較好。

2)輸水管線大部分經過丘陵崗地地貌,局部經過第四系沖積地貌,上部土層為人工填土以及第四系人工堆積層和第四系全新統沖積層,下部基巖為全—強風化花崗巖,局部基巖出露。人工填土層主要以路基填土為主,局部為建筑物地基填土,結構稍密狀為主,承載力較低,因管線承載力要求不大,因此路基填土承載力可滿足設計要求。

3)第四系沖積地貌單元的管線段采用明挖淺埋敷設,為工程區的主要土層,分布較廣泛,灰黃色、淺黃色,以可塑狀為主,部分呈軟塑狀,稍濕,刀切面較光滑,韌性中等,性狀總體一般,分布厚度一般為1.1 m～4.5 m。③層砂壤土:為工程區的主要土層,灰黃色,稍密狀為主,稍濕,局部含粉粒較少接近細砂狀,分布厚度一般為0.5 m～3.8 m,承載力較低。大部分有揭露,淺黃、灰黃色,松散狀為主,部分為稍密狀,以級配良好砂為主,部分為級配不良砂,該層下部含少量礫石,逐漸向圓礫層過渡,厚度為0.5 m～4.8 m。為工程區的主要土層,分布連續,灰黃色、黃色,以稍密狀為主,局部呈松散狀或中密狀,礫卵石的質量分數約為30%～40%,粒徑一般以1 cm～3 cm居多,個別大于5 cm,礫石之間主要為中細砂充填,級配較好,以級配良好礫為主,部分為級配不良礫。礫石磨圓度較好,該層厚度一般為0.8 m～6.4 m。下伏基巖,承載力較高,基巖面起伏變化較大。該段主要為土方開挖,路基填土較厚,開挖至設計高程后,管線基本埋置于路基填土上,因管線承載力要求不大,因此路基填土承載力可滿足設計要求。根據上述地質條件,建議墩基置于砂礫石層上,可滿足墩基承載力以及變形要求。

4)工程區地下水類型主要為孔隙潛水,含水量豐富,以第四系松散堆積層中的粗砂及圓礫為主要含(透)水層。

5)天然建筑材料中土料及砂礫石料比較豐富,可就近取材開采利用;塊石料需購買使用,質量及儲量均可滿足設計要求。