河道护岸勘察.docx

1、河道护岸勘察1序 言1.1 工程概况防洪护岸工程位于乌恰县巴音库鲁提乡境恰克玛克河上，防洪护岸工程沿212省道北上，根据业主提议主要对巴音库鲁提乡附近河岸进行治理，保护河道左岸乡政府及部分草场。恰克玛克河多年平均迳流量1.81亿/m3，河岸洪痕最大高度为1.51.6m，堤防设计高度为2-3m，堤防工程规模为四等。根据勘测任务要求对河道左岸房屋和草场进行保护，在乡政府以北合适的河段设计防洪护岸工程，并考虑与岸边已有引水工程和泄洪工程的衔接，寻找建设堤防的天然建筑材料。本次防洪护岸工程按照可研、初步设计阶段开展地质勘察工作。1.2勘察工作目的、任务和依据目的、任务为防洪护岸工程设计提供必要的地质勘

2、察资料，主要勘察任务为：查明沿河道两岸的区域地质、水文地质、工程地质条件，并做出评价。查明河段的地质结构、岩土类别、土的密度和含水量状态，地下水的埋深、变化规律和地表水情况；确定防洪堤基底的稳定性，及岸坡坡度的稳定性；与设计共同商量护岸工程位置。查明对工程场地位置起控制作用的不良地质条件、特殊性岩土的类别、围、性质，评价对工程的危害程度，提供防治设计所需的地质资料和地质参数。特别应查明河道沿线洪痕高度等地质灾害的成因和不良土层的分布，提出河道沿线地质灾害的建议处理方案。查明场地地基土地层结构、工程地质及水文地质条件，提供护岸工程基础设计所需的地质参数，为选择堤防类型提供地质资料。查明堤防工程建

3、筑物场地的地震基本烈度。沿河道附近及周边寻找建设堤防的天然建筑材料，主要寻找天然砂砾石垫层料和砼骨料，并按有关试验规程要求进行相应的试验，提出料场的基本参数，填筑用的天然砂石料14.1188万m3，砼骨料0.7787万m3。勘察依据2011年11月乌恰县水利局下达的巴音库鲁提乡防洪护岸设计勘测委托书（可研、初步设计阶段）；堤防工程地质勘察规程SL/188-96；水电水利工程地质勘察水质分析规程DL/T5194-2004；水利水电工程天然建筑材料勘察规程DL/T53882007。1.3前人的工作情况和资料利用恰克玛克河所处的巴音库鲁提乡河段完成过1:20万区域地质测绘及1:200万的区域地质构造

4、工作；2001年9月克州水利水电完成过新疆乌恰县恰克玛克河流域防洪规划报告。该段河道存在的主要问题是河道侧蚀河岸，左岸河坎高度低（1.5-2m），造成每年洪水期不断地吞食河左岸的房屋和草场；尽管巴音库鲁提乡政府过去也采取过一定的防洪措施，但由于资金问题和防洪标准低，都不能解决巴音库鲁提乡防洪的根本性问题，每年对巴音库鲁提乡造成的经济损失达数十万元以上，河道地质灾害频繁。1.4勘察工作方法、质量及完成工作量本次勘察工作根据野外实地踏勘，结合当地工程地质条件，确定勘察工作方法以地表地质测绘、探坑开挖和试验为主，由浅入深，由表及里地逐步开展地勘工作，同时依照堤防工程地质勘察规程开展工作。 进入工地首

5、先沿河岸一带进行1：50000、1:5000地质测绘工作，重点调查河两岸沿线的地形地貌、耕地及人工建筑物情况，即房屋、耕地分布、冲洪沟数量、规模及物理地质现象。划分地质界线和不良地质现象及特殊性岩土分布围，同时进行料场地质调查，圈定料场位置及围。待地表测绘完成后下达探坑开挖任务，并进行探坑现场布置，沿河道每500m布置一个探坑，并用桩号标识，遇到建筑物或地质条件变化段：如渠道引水口、洪沟处加密布置探坑，探坑深度3-4m。在选定的乌恰县边防检查站成品料场进行料场围的调查及取样工作。抗探开挖采用挖掘机开挖，探坑开挖深度按照可能的堤防基础设置深度以下12m，揭露河谷右岸及堤防基础原始地层结构，保证探

6、坑描述和取样的准确性。待探坑开挖完成后根据各地质单元地层岩性出露情况，制定现场取样试验任务及试验项目，通知试验工作人员分别在堤防探坑和料场中取样，堤防和料场取样依照堤防工程地质勘察规程SL/188-96和水利水电工程天然建筑材料勘察规程DL/T53882007要求进行取样。3工程地质3.1地质概况3.1.1地形地貌防洪堤防工程区处于天山山脉的低区恰克玛克河谷中，河谷两岸山体总体走向呈NE80方向，山体高峻，基岩裸露，岸坡40-60度，海拔高程22602600m，相对高度250400m，谷底高程为2260m左右，河流由北西向转为南北流向，河谷左岸发育、级阶地，右岸零星发育、阶地，缺失级阶地，其中

7、级阶地相对高度12.5m，级阶地相对高度1015m，级阶地相对高度2535m、级阶地相对高度4045m、级阶地相对高度5055m。河谷开阔，谷底宽200500m，为“”型谷。防洪河段护岸工程位于凹岸边（左岸）一带，左岸广泛发育级阶地，级阶地宽200-500m，阶地面地形较平坦，多为房屋、林带或草场。3.1.2地层岩性工程区出露的地层主要为中泥盆系和第四系地层：中泥盆系地层（D2），广泛分布于河谷两岸低区，岩性为薄中厚层状石灰岩为主，岩层向北倾，岩层厚度大于800m。第四系下更新统（Q1）: 以水平产状零星分布于河谷两岸中泥盆系地层边缘，为巨厚层的砾岩，半胶结胶结，钙泥胶结，砾石成分为凝灰岩、砂

8、岩、硅质岩，厚度大于50m，与中泥盆系地层呈不整合接触。第四系中更新统（Q2）: 为半胶结的砂卵砾石夹砂层，钙泥胶结，厚度大于10m。与下更新统地层呈整合接触，分布于河谷两岸，组成、阶地。 第四系上更新统（Q3pl）：分布于河谷右岸，组成、级阶，岩性为微胶结-半胶结的砂卵砾石夹砂层，钙泥胶结，成层性明显，见水平层理，厚度大于5m。第四系全新统冲积物（Q4al）：广泛分布于恰克玛克河谷中，分布于河床漫滩及级阶地上，级阶地河拔高度12.5m，表层为洪积低液限粘土、下部为松散砂卵砾石层（卵石混合土），低液限粘土见水平层理，厚度0.3-1.0m，砂卵砾石厚度大于5m。砂卵砾石多为灰色，粒径一般为610

9、cm，最大达40-60cm，中、粗砂充填物占510%，岩石成分为砂岩、灰岩和花岗岩，分选性较差，磨圆度较好。第四系全新统洪积物（Q4pl）：零星分布于恰克玛克河谷两岸冲沟口附近，形成大小不等的洪积扇体，岩性为含块石、碎石、砂卵砾石（卵石混合土）等，较松散，有架空结构，厚度大于3m。3.1.3 区域地质构造及稳定性工程区位于天山褶皱系、天山南脉地槽褶皱带、迈丹复向斜构造单元（43），北侧为托云山间坳陷（48），南部为巴什洪复背斜（42），以库尔勒-乌恰深断裂分界。区域地层走向与构造线走向总体一致，为北东向或近东西走向，工程区河道两岸为大厚度中泥盆系地层，地层产状为7080SN5070，由南向北倾

10、角渐变陡，为单斜构造，工程区河段未见大断裂分布，库尔勒-乌恰深断裂位于工程区南侧约15km，该断裂为区域性活动性断裂，该断裂为左旋逆冲性质，倾向北，倾角50-60，断裂错断最新地层为全新统，断裂长度大于220km，运动速度为0.58mm/a，为超岩石圈断裂。区域地震活动频繁，据有历史记载以来，50km围7-7.9级地震发生过3次，6-6.9级地震发生过6次，小于5.9级地震达数10次之多，工程区东偏南侧约30km处1902年8月22日发生过8.25级地震1次，破坏性严重，巴音库鲁提乡政府所在的恰克玛克河段中未见地震发生，但地震烈度仍很高，根据2001年国家质量技术监督局中国地震动峰值加速度区划

11、图（1/400万）工程区地震动峰值加速度为0.3g，对应的地震烈度为度，堤防工程区围属区域构造稳定性较差的地区。3.1.4水文地质条件恰克玛克河发源于中吉边境的西天山脉的中吉边境吐尔嘎特山南麓，有少量的冰川和积雪，该段河流长117.5km，干流多年平均径流量为1.81108m3，河道比降1/80。山区无调节性水库，河流上游为暴雨多发区，谷底为流域的地下水侵蚀基准面，河床覆盖层厚度据规划资料一般为40-60m。恰克玛克河区域地表水主要来源于流域北部山区冰雪融水、暴雨及两岸少许的基岩裂隙水及泉水补给。工程区河谷两岸为中泥盆系薄中厚层状砂石灰岩地层，基岩裂隙水不发育，透水性差；调查河段探坑揭露河水位

12、高于河床两侧地下水，主要为河水补给地下水，河床砂卵砾石（卵石混合土）含有孔隙潜水，河床覆盖层及级阶地砂卵砾石渗透系数为k=1.110-23.210-3cm/s，属中等强透水地层；河谷级阶地表层上的低液限粘土渗透系数为2.210-48.610-4cm/s，为中等透水地层。恰克玛克河水矿化度930960mg/L，SO42含量181203mg/L（秋季水），对普通水泥无硫酸盐腐蚀性；CL-含量112108mg/L对钢筋混凝土结构有弱腐蚀性（见表2-1）。河床地下水矿化度9401680mg/L，SO42含量188333mg/L（秋季水），对普通水泥有弱腐蚀性；CL-含量115168mg/L对钢筋混凝土

13、结构中钢筋有弱腐蚀性；对钢结构具有中等腐蚀性（见表3-1）。防洪堤防工程处于恰克玛克河左岸级阶地岸边，基础为含漂石砂卵砾石层（卵石混合土），根据2011年11月开挖探坑揭露下水位埋深为2.55m不等，含漂石砂卵砾石层（卵石混合土）含水层厚度大于10m。3.1.5不良地质现象防洪堤防工程所在的河谷为“”型谷，纵坡为1/80，河道侧蚀左岸，左岸（凹岸）为级阶地陡立岸坡，高度为1.0-2.5m，主要由砂卵砾石（卵石混合土）组成，其表面有薄层低液限粘土，每年的洪水期侧蚀岸边，使岸上耕地、房屋受到威胁。在1999年至2000年7月左岸被洪水严重冲毁，巴音库鲁提乡受到极大的威胁，该段河道抵防洪水的能力很差

14、。同时沿河道两岸有大小不等的洪沟汇入主河道，发育泥石流物质；在治理的河道段（左岸）前段（引水渠以上）有一洪沟发育，汇入主河道，洪沟深45m，宽2030m，在主河道形成一洪积扇地形，扇体宽度100150m，有泥石流物质分布，为含土块石、碎石，堤防设计时应该给于考虑；另外在治理的河道左岸末端（3+700处）有洪沟汇入主河道，有泥石流物质分布，调查期间有地下水溢出。地下水主要由河水补给，另外也用少许的洪沟地下水和基岩裂隙水的补给，水量约用3L-5 L/S,随着洪水期的到来水量会增大，建议设计堤防时应考虑过洪通道。该区域最大冻土深度为150cm。试样编号取样位置(m)PH值矿化度CO2-HCO3-CL

15、-SO42-Ca2+Mg2+K+Na+g/ Lg/ Lg/ Lg/ Lg/ Lg/ Lg/ Lg/ L腐蚀性界限6.5无腐蚀0.015无腐蚀1.07Mmol/L无腐蚀100-500mg/L弱腐蚀250-400mg/L弱腐蚀地下水1#/8.30 0.94 微量0.324 0.115 0.188 0.053 0.048 0.181 地下水2#/8.29 1.68 微量0.627 0.168 0.333 0.089 0.084 0.319 河水1#/7.38 0.93 未检出0.333 0.112 0.181 0.050 0.047 0.183 河水2#/7.44 0.96 未检出0.324 0.1

16、08 0.203 0.048 0.048 0.179 表3-1 恰克玛克河河水、地下水水质简分析成果表3 .2防洪堤防工程地质条件及评价321堤防及建筑物的工程地质条件及评价堤防基础工程地质条件：治理河道长度约3700m，该段河道底宽150250m不等，设计堤防总长度度约3700m，布置于河道左岸陡立岸坡一带（见QKH、X-DZ-03图），主要防护左岸巴音库鲁提乡政府房屋和草场。经过地质勘察河道右岸主要为中泥盆系地层（D2）地层；左岸为级阶地，阶地面宽200-500m，相对高度1.02.5m，由第四系全新统冲积含漂石砂卵砾石层（卵石混合土）组成，其表面有厚0.3-0.8m的低液限粘土，阶地靠河

17、道一侧多为较陡岸坡（7085）；河床也为全新统冲积含土漂石砂卵砾石（卵石混合土），厚度大于10m。勘探期间河床有地表水，揭露地下水位2.55m，堤防工程设置在河左岸陡立岸坡一带，堤防基础为大厚度砂卵砾石（卵石混合土）。低液限粘土物理力学性质见（表3-2、表3-3），天然密度=1.451.67g/cm3，干密度d=1.331.44g/cm3，压缩系数为0.350.66Mpa-1，属中等压缩性土，抗剪强度（天然状态）：C=15.016.3Mpa，28.529.2，渗透系数为k=2.710-44.210-4cm/s。冲积含漂石砂卵砾石（卵石混合土），其不均匀系数为12.1101.4，曲率系数为0.9

18、5.7（平均为1.9），平均颗粒级配：大于60mm粒径含量为26.8%，砾含量（260mm）粒径为5057.1%，砂含量（0.0752mm）为10.9%，细粒土含量为（0.075mm）1.1%（见表3-4），卵砾石成分复杂，以凝灰岩、砂岩、灰岩、硅质岩等多见，磨园度差中等好，岸边有轻微泥质胶结。其物理力学性质：天然密度=2.182.26g/cm3，干密度d=2.022.12g/cm3，相对密度为0.430.62，结构中密，渗透系数k=1.310-26.210-3cm/s，抗剪强度（天然状态）：C=17.8Mpa，36.3（见表3-5）。表3-2 河岸边级阶地粘土物理性质汇总表试样编号取样深度(

19、m)砂（%）0.0750.00560(%)砾（%）砂（%）0.075Cu=d60/d10Cc=d302/d10d60土的分类TK114.570.613.61.341.22.7GW级配良好砾TK222.869.07.60.612.10.9SICb卵石混合土TK328.360.99.90.922.81.4SICb卵石混合土TK434.755.09.40.925.31.6SICb卵石混合土TK544.441.711.92.0101.45.7SICb卵石混合土TK624.661.712.21.545.23.8SICb卵石混合土平均26.861.1010.91.132.51.9SICb卵石混合土表3-5

20、 河床砂砾石（卵石混合土）物理力学性质汇总表试样编号湿密度含水率干密度比重最大干密度最小干密度相对密度渗透系数直接剪切(g/cm3)()0(g/cm3)Gsdmax(g/cm3)dmin(g/cm3)Drk(cm/s)(。)C(kPa)STK12.226.22.082.682.281.870.56 - - STK22.18 5.32.052.672.301.830.53 6.210-3STK32.21 7.72.022.662.281.860.43 - 36.3 17.8 STK42.25 6.52.102.672.291.850.62 - - STK52.264.32.122.682.311

21、.880.611.310-2STK62.203.72.072.692.281.900.49堤防基础工程地质评价：堤防所处的河谷左岸（堤防岸边）为阶地，由含漂石砂卵砾石（卵石混合土）及低液限粘土组成。低液限粘土属弱透水地层，也属冻胀性土；含漂石砂卵砾石（卵石混合土）松散，其抗冲性能差，据现场调查最大掏蚀深度为1.51.6m，建议进行护岸保护；另外堤防两端点应深入岸里，防止被洪水侧向冲刷掏蚀。 设计堤防基础为含漂石砂卵砾石（卵石混合土），属中等透水地层，浅部1-3m结构中密，工程地质条件较好，综合分析承载力标准值建议取300kpa，砂砾石临时开挖边坡建议取11；在洪水期施工应做好基坑排水工作和防洪

22、工作；另外河道左岸堤防下游段（3+700）洪沟处堤防附近岸边有地下水出露，在此处建设堤防应考虑堤防背面排水问题。按水利水电工程地质勘察规GB50487-2008附录P土的液化判别：对粒径小于5mm的颗粒含量的质量百分率小于或等于30%时，本项目堤防基础含漂石砂卵砾石（卵石混合土）5mm的颗粒含量小于24%（见图3-1），为不液化。低液限粘土中SO42离子含量11522644mg/kg对混凝土有弱腐蚀性，CL-离子含量4411337mg/kg对钢筋混凝土结构中钢筋有中等腐蚀性；河水对钢筋混凝土结构有弱腐蚀性，地下水对普通水泥有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋有弱腐蚀性；对钢结构具有中等腐蚀性，设

23、计时应考虑混凝土的防腐问题。建筑物基础工程地质评价：在堤防河道左岸上段附近设有引水口（无坝引水），现为自然冲沟口，在引水口下游30m处有一引水闸，最大引水量为0.3m3/s, 闸址处于级阶地上，表层为低液限粘土层，厚度0.5m，下部闸基础为砂卵砾石（卵石混合土），建议对左岸河道堤防引水口重新设计，引水口基础为大厚度砂卵砾石（卵石混合土），综合分析承载力按照300kpa考虑，并对引水口做好岸边护坡处理。该段堤防引水口设置引水闸工程，应考虑土、水（河水、地下水）对混凝土的腐蚀问题。在堤防3+700处河道左岸有洪沟分布，并有地下水出露，在特大暴雨期会形成泥石流物质，对该段堤防稳定构成威胁，建议设计上

24、考虑与堤防的衔接及排洪问题。堤防及建筑物基础渗透变形类别及允许比降：渗透变形类别：根据坝体土颗粒大小分配，其不均匀系数平均为32.5，曲率系数平均为1.9，为颗粒级配连续的土（见图3-1）。（图3-1 堤防基础砂卵砾石颗粒级配平均曲线）根据GB 50487-2008规要求，按照粗、细颗粒区分粒径：df=df粗细粒的区分粒径（mm）d70小于该粒径的含量占总土重70%的颗粒粒径（mm），取50mm；d10小于该粒径的含量占总土重10%的颗粒粒径（mm），取1mm；经计算：df=7.07mm，据此该土层P值(细颗粒含量)为24.4%。该土层渗透破坏类型为管涌型（P25%）。临界水力比降的确定：计算

25、流土与管涌的临界水力比降采用GB504872008水利水电工程地质勘察规附录G的规定，管涌型或过渡型计算公式：Icr 2.2(GS -)(1-n)2 式中：GS土的比重取2.67；n土的孔隙率取0.225；d5、d20分别为小于该粒径含量占总土重的5%和20%的颗粒粒径（mm），分别为0.35mm、4.1mm；计算得Jcr=0.18。当安全系数取2.0时，堤基土的管涌允许水力比降取0.09；建议允许水力比降取0.09。322已建堤防工程地质条件评价根据调查巴音库鲁提乡设计堤防左岸可见有历史上修建的简易堤防工程45处，堤防由钢筋网充填漂卵石或柱状混凝土构建及混凝土挡墙等型式。堤防一般高度为1.4

26、1.6m，宽度不规则，顶部宽1m左右，长度20200m不等，基础一般未进行处理，原地面堆积而成，其走向与岸边平行或斜交，交角2030，据观测在洪水期对岸坡有一定的防护作用，但多处已被冲毁，残缺不全，需要年年加固，对保护岸边不起根本性的作用。但对于混凝土挡墙堤防型式，看上去是近1-2年修建，共有两段，长度分别长为82m、427m。前段82m长的在（0+250-0+330）计堤防线附近，洪堤基础处理深度为1m左右，高度1.51.6m，顶部宽0.5m，如设计相同堤防型式可以考虑利用。后段在新建堤防，基本不能利用。5 结论及建议（1）防洪堤防工程位于巴音库鲁提乡境恰克玛克河上，沿212省道北上，距乌恰

27、县边防检查站26km，乡有移动通讯塔，对外交通和联络方便；河道左岸为巴音库鲁提乡房屋及草场，河坎高度1.5m-2.5m，每年洪水期对乡政府威胁极大，且投入的经济代价达数十万元，防洪护堤工程十分必要。（2）工程区处于天山褶皱系低区恰克玛克河谷中，河谷为“”型谷，河道左岸（凹岸）发育级阶地，并形成陡立岸坡，由第四系全新统冲洪积含漂石砂卵砾石（卵石混合土）及低液限粘土组成，抗冲蚀能力差。（3）工程区位于天山褶皱系、天山南脉地槽褶皱带、迈丹复向斜构造单元（43），区域地震活动频繁，地震动峰值加速度为0.3g，对应的地震烈度为度，堤防工程区围属区域构造稳定性较差的地区。（4）恰克玛克河多年平均迳流量1.81亿/m3，区域地表水主要来源于流域北部山区冰雪融水、暴雨及两岸少许的基岩裂隙水及泉水补给。河床砂卵砾石含有孔隙潜水，属中等强透水地层；河谷两岸有少许的基岩裂隙水，左岸级阶地表层的低液限粘土为中等透水地层；应考虑土和水对混凝土的腐蚀问题。（5）堤防位于河谷左岸级阶地外侧河漫滩上，阶地由第四系全新统洪积含漂石砂卵砾石（卵石混合土）及低液限粘土组成，其抗冲性能差，堤防设置在河漫滩上，基础为含漂石砂卵砾石，其承载力建议取300kpa，堤防及建筑物基础允许比降建议取0.09，临时开