海南宏生勘测设计有限公司 海南海口 570203
摘要：通过南渡江永发段防洪堤工程中的地质勘察，对防洪堤主要工程地质分析评价，为防洪堤设计施工提供依据
关键词：工程地质；防洪堤；渗透稳定；沉陷变形；抗震稳定
1 工程概况
澄迈县为完善南渡江澄迈县永发镇段的防洪治理工作，于南渡江干流两岸及支流修筑防洪堤，干流两岸防洪堤总长15.942km，支流两岸防洪堤总长1.581km，防洪标准为20年一遇设计，防洪堤河段以上集雨面积为3722km2，河长256km，河床平均坡降为1.16‰。经地质勘察，对该段河段存在的不良地质问题进行分析研究并提出相应的处理建议。
2 工程地质概况
工程区河段处于南渡江中下游河段，河流侵蚀、堆积作用明显，地处河流冲洪积平原，微地貌单元有河床、河流Ⅰ级阶地、河漫滩等，河流堆积物受河流不同主要动力作用的影响而复杂多变，分别形成砾、砂、淤泥以及砂夹泥、泥夹砂等多种形式的堆积产物。
工程区南距王五～文教构造带约1.4km，北距马袅～铺前断裂带约22km，东北距颜春岭～道崖断裂约9.2km，东北距长流～仙沟断裂约14.3km。根据《中国地震动参数区划图（GB18306-2015）》，工程区内地震动峰值加速度为0.20g，相应基本烈度为8度。
根据勘探结果，拟建堤防工程沿线主要分布有第四系全新统河流冲洪积层（Q4al+pl）及下更新统海相沉积层（Q1m）：
⑴第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）
①层低液限粘土：土黄色，棕红色，棕褐色，灰褐色，可塑，主要由粉、粘粒成分组成，其间混较多石英质细粒砂，岩芯切面有光泽，无摇振反应，干强度一般，韧性中等。分布于河道两岸的地势较高地段。
②层含细粒土中砂：黄色，棕黄色，局部灰褐色，稍湿～饱和，稍～中密，主要由石英质中砂组成，亚圆形，级配不良，混粒结构，其间混少量粉粘粒成分。分布于河道两岸的岸滩地势较低地段，出露于地表。
③层含细粒土砾：黄色，棕黄色，灰褐色，饱和，密实，主要由石英质砾砂组成，其间混大量的粒径1～5cm的石英质卵、砾石及少量粉粘粒成分，亚圆形，混粒结构，级配不良。河道两岸均有分布。
③-1层含砂低液限粘土：灰黑色，黑褐色，灰褐色，软塑～流塑，局部段可塑，主要由细粒成分组成，其间含大量淤泥质，局部混较多石英质中、细砂，稍具腐臭味。该层为③层含细粒土砾夹层，主要分布浅滩凸岸及汇流河口段。
⑵下更新统海相沉积层（Q1m）
④层低液限粘土：灰色，蓝灰色，可～硬塑，个别段呈坚硬状，主要由粉、粘粒成分组成，偶夹小段的石英质细粒砂，具层状结构，岩芯切面有光泽，无摇振反应，干强度一般，韧性中等。分布于河道两岸堤防沿线。
沿线①低液限粘土、③-1含砂低液限粘土及④低液限粘土细粒成分含量较高，土层较密实，渗透性较弱，属弱透水土体；②含细粒土中砂及③含细粒土砾孔隙较发育，渗透性较强，属强透水土体。
3 主要工程地质问题分析评价
3.1 堤基渗透稳定
工程区堤基土主要由①低液限粘土、②含细粒土中砂、③含细粒土砾、③-1含砂低液限粘土、④低液限粘土组成，根据土层的透水性判别，①低液限粘土、③-1含砂低液限粘土、④低液限粘土属弱透水性土层，系相对隔水层，基本不存在堤基渗漏问题；但②含细粒土中砂、③含细粒土砾为强透水性层，埋藏浅，连通性好，是控制堤基渗流特征的关键层。砂性土结构类型抗冲刷能力差，地面水流条件不利，特别是无外滩或者外滩较窄时，易发生渗透变形，存在渗透变形问题，发生险情的危害程度较严重，工程地质条件较差。
根据室内土工试验成果结合《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录G，对②含细粒土中砂及③含细粒土砾进行渗透变形判别如下：
⑶无粘性土渗透变形类型判别：对于不均匀系数大于5的土，可采用细颗粒含量P值判断。
从岩土层结构、分布规律及工程角度考虑，判定②含细粒土中砂、③含细粒土砾的渗透破坏型式为管涌型，依据理论计算结果及工程经验，其允许水力比降建议分别取J允许=0.21、J允许=0.20。
3.2 堤基沉陷变形评价
根据本次勘察成果，堤基主要由第四系松散堆积物组成，堤基下分布有①低液限粘土、②含细粒土中砂、③含细粒土砾、③-1含砂低液限粘土、④低液限粘土。
①低液限粘土以粉粒为主，其次为粘粒、细粒，可塑状，埋藏和厚度变化较大，透水性弱，但土层抗冲刷能力较差，工程特性一般。
②含细粒土中砂，以中粒为主，其次为粗粒、砾粒，粉粘粒含量较少，埋藏浅、厚度变化较大，呈稍～中密状，透水性较强，抗冲刷能力差，工程特性一般。
③含细粒土砾，以砾粒为主，粗粒、中粒，粉粘粒含量较少，埋藏浅、厚度较大，密实状，工程力学性质较好，但透水性较强，抗冲刷能力差。
③-1含砂低液限粘土透水性较弱，压缩性高，工程性能较差，存在沉陷变形问题；
④低液限粘土，以粉、粘粒为主，硬塑，工程特性较好。
从堤基沉降变形的角度分析，考虑到夹层③-1含砂低液限粘土，该夹层承载力建议值70kPa，易产生沉陷变形问题，建议对其采取挖除换填或抛石挤密等工程措施，除上述段外大部分堤段堤身置于砂土或粘性土层上，承载力可以满足土堤要求。但由于河道沿线浅部各地基土层工程力学性质差异较大，对于两种力学性质差异较大的地基土的交界带（如①低液限粘土及③含细粒土砾交界处），应对基础采取适当加强措施，避免不均匀沉降问题发生。
3.3 堤岸工程地质条件与评价
拟建堤防沿线河道蜿蜒曲折，岸坡陡坎发育。一般而言，若堤段堤前有外滩平台或浅滩保护，通常情况下不存在岸坡抗冲稳定问题，若堤前坡缺失外滩平台或浅滩保护，加上河道弯曲宽窄影响，流态复杂多变，湾位处河岸遭受强烈冲刷，形成深槽迫岸。
综合考虑水流条件，岸坡地质结构，水文地质条件，岸坡现状，堤岸工程地质条件分类可划分为二类：⑴基本稳定岸坡：多为凸岸，且岸坡（岩）土体抗冲刷能力较强，基本未发生岸坡失稳迹象。⑵稳定性较差岸坡，多为凹岸，组成岸坡的土体抗冲刷能力较差，有遭受冲刷坍塌现象，但危害性不大。
对岸坡为稳定性较差岸坡，根据河道类型及堤基的岩土工程性质特征，建议设计时宜考虑固脚护岸措施，可考虑斜坡式护岸，护脚应充分考虑渗透变形及冲刷作用，建议采用直墙护脚。如堤防背水坡采用砂性土为主时，宜注意背水坡坡长过长引起失稳现象。
3.4 抗震稳定评价
工程区20m范围内存在饱和砂土有②含细粒土中砂、③含细粒土砾，且上述土层均为第四系全新统冲洪积层，初步判为可液化土层，需对液化可能性进一步判明。根据土工试验成果，该两土层的粘粒含量均小于17%，依据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487—2008）附录P，采用标贯法对其进行液化土层进行复判。
经复判，②含细粒土中砂在8度地震作用下，会发生液化作用；③含细粒土砾在8度地震作用下，不会发生液化作用。
4 结论
堤防工程地质勘察工作的目的是为堤基基础设计与施工提供可靠的依据，故对堤基工程地质勘察一定要深入分析堤防工程的地质特点；结合土工实验及野外勘察数据并对主要工程地质问题分析评价，以保障堤防工程的安全运行。
论文作者:朱鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/10/31
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