南水北調(diào)工程總干渠排水倒虹吸說明

1、PAGE 南水北調(diào)中線一期工程總干渠初步設(shè)計(jì)階段張家溝排水倒虹吸工程地質(zhì)勘察報(bào)告河南省水利勘測(cè)有限公司二零零八年十月批 準(zhǔn)：趙健倉核 定：陳全禮 審 查：劉公興 校 核：孫 剛編 寫：陳世剛 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：孫 剛 項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人：孫 剛 王立軍 項(xiàng)目主要參加人：孫 剛 王立軍 陳世剛PAGE 目 錄TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc151461286 1概況 PAGEREF _Toc151461286 h 2 HYPERLINK l _Toc151461287 1.1工程概況 PAGEREF _Toc151461287 h 2 HYPERLINK l _Toc151

2、461288 1.2勘察工作概況 PAGEREF _Toc151461288 h 3 HYPERLINK l _Toc151461289 2工程水文地質(zhì)條件及評(píng)價(jià) PAGEREF _Toc151461289 h 5 HYPERLINK l _Toc151461290 2.1工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià) PAGEREF _Toc151461290 h 5 HYPERLINK l _Toc151461291 2.2水文地質(zhì)條件及評(píng)價(jià) PAGEREF _Toc151461291 h 16 HYPERLINK l _Toc151461292 結(jié)語 PAGEREF _Toc151461292 h 18附圖 01南

3、水北調(diào)中線一期工程總干渠張家溝排水倒虹吸軸線工程地質(zhì)剖面圖(比例：橫1：500縱1：200)PAGE 81概況1.1工程概況張家溝排水倒虹吸位于河南省平頂山市魯山縣辛集鄉(xiāng)三街村西北，屬南水北調(diào)中線一期工程總干渠河南渠段第亞段左岸排水建筑物，建筑物與總干渠交叉點(diǎn)渠線設(shè)計(jì)樁號(hào)SH(3)12+047.8，大地坐標(biāo)為X=3737237.915，Y=499323.093。該處有鄉(xiāng)村路與鄭州南陽、魯山平頂山公路相通，交通不很便利（見圖1.1.1）。1.縣、鄉(xiāng)、村；2.鐵路；3.公路；4.河流、湖泊；5.南水北調(diào)中線工程總干渠；6.倒虹吸圖1.1.1 張家溝倒虹吸交通位置圖張家溝位于魯山坡東坡，為雨水沖刷形

4、成的山前沖溝。勘探期間河水干涸，據(jù)調(diào)查僅在夏季多雨季節(jié)有短暫洪流。工程區(qū)地處丘前坡洪積扇與山坡坡趾交接部位，地勢(shì)由西北向東南傾斜，起伏不平，地面高程124.00126.56m，天然溝底高程約124.00m左右，溝寬6.015.0m，溝深2.53.5m左右。1.2勘察工作概況在南水北調(diào)中線工程總干渠可研階段和初步設(shè)計(jì)階段，我勘測(cè)有限公司先后沿改線前總干渠渠線作過不同比例尺的工程地質(zhì)測(cè)繪及勘察工作，并提交了相應(yīng)的勘察成果，為本次勘察提供了地質(zhì)資料。根據(jù)新的（調(diào)水規(guī)模95億m3）渠道設(shè)計(jì)及建筑物布置要求，綜合前期勘察成果，對(duì)張家溝倒虹吸進(jìn)行勘察工作，以滿足初步設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)要求。本次勘察要求：查明建筑

5、物場(chǎng)區(qū)的地形地貌、地層巖性特征及水文地質(zhì)條件；查明各土體單元的物理力學(xué)性質(zhì)，提出各土體單元的設(shè)計(jì)參數(shù)；了解勘察區(qū)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性，提出地震動(dòng)峰值加速度值及相應(yīng)的地震基本烈度值；查明建筑物場(chǎng)區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題，對(duì)建筑物地基的工程、水文地質(zhì)條件作出評(píng)價(jià)和建議。勘察工作于2005年3月25日開始，2005年4月1日結(jié)束外業(yè)工作。完成了鉆探、現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試，室內(nèi)土工試驗(yàn)，完成主要工作量見表1.2.1。表1.2.1 完成主要工作量表類別工作項(xiàng)目單位工作量備 注勘探鉆探m/孔75.0/3豎井m/眼1.0/1坑探m3原位測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)貫入次/孔5/2重型動(dòng)力觸探m24.7試樣采集孔內(nèi)原狀土樣個(gè)20方塊土樣

6、塊巖樣塊11室內(nèi)試驗(yàn)土工常規(guī)組10其他組巖石物理性組11膨脹組8水質(zhì)分析組22工程水文地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)2.1工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)（1）地層巖性工程場(chǎng)區(qū)勘探深度范圍內(nèi)主要為第四系上更新統(tǒng)坡、洪積層，上第三系中新統(tǒng)洛陽組及太古界太華群。由于場(chǎng)區(qū)跨兩個(gè)地貌單元，且上部地層多為坡洪積，地層變化大，地基均勻性較差。按巖性及其工程地質(zhì)特征，共劃分以下10層,由老至新分述如下：太古界太華群（Arth）巖性主要為片麻巖。片麻巖：灰黑色、灰黃色，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，主要成分為石英、長(zhǎng)石、云母。本次勘探所取巖芯呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，巖芯呈碎塊狀或者薄餅狀，少量呈泥狀。僅1#孔揭露，揭露厚度6.2m。上第三系中新統(tǒng)洛陽組

7、（N1L）巖性為礫巖、砂礫巖、粘土巖，礫巖與粘土巖呈互層狀分布。 砂礫巖：紫紅色，膠結(jié)差，巖芯呈散粒狀，卵（碎）石成分以石英砂巖、石英巖為主，粒徑46cm，最大可達(dá)10cm，次棱角狀?；揖G色泥砂質(zhì)充填。揭露最大厚度4.55m。粘土巖：雜色，以灰綠色、棕紅色、棕黃色為主，成巖差。巖芯呈硬塑土狀，干時(shí)易裂，裂隙面呈蠟狀光澤，黑色鐵錳質(zhì)薄膜發(fā)育。局部含小礫石，砂質(zhì)成分含量約510。層厚1.458.0m。層底高程99.85108.76m。礫巖：紫紅色，膠結(jié)差，巖芯呈散粒狀，成分以石英巖、石英砂巖為主，粒徑一般24cm，稍大為58cm，最大可達(dá)15cm，次棱角狀。灰綠色砂泥質(zhì)充填。層厚2.02.6m。層

8、底高程111.56107.85m。粘土巖：灰綠色，成巖差，巖心呈硬塑土狀，干時(shí)易裂，裂隙面呈蠟狀光澤，黑色鐵錳質(zhì)薄膜較發(fā)育。局部含小礫石，含量約5。層厚3.55.6m，層底高程約110.45113.56m。礫巖：紫紅色，膠結(jié)差，巖芯呈散粒狀，成分以石英巖、石英砂巖為主，粒徑47cm，最大可達(dá)11cm，次棱角狀，灰綠色砂泥質(zhì)充填。本層不均一，1#孔孔深6.37.6m為粘土巖與礫巖互層；2#孔本層上部1.0m為粘土巖。層厚3.23.8m，層底高程116117m。第四系上更新統(tǒng)坡、洪積物（dlplQ3）礫質(zhì)土：褐黃、棕黃色，礫石成分以石英砂巖為主，粒徑一般38cm，最大可達(dá)15cm，次棱角狀，含量約

9、2040。土主要為褐黃色重粉質(zhì)壤土。本層很不均一，局部近泥卵石。層厚3.46.3m，層底高程119.85120.26m。中粉質(zhì)壤土：棕黃色，稍濕，軟可塑狀，斷面見有鈣質(zhì)斑紋。具水平層理，局部夾砂壤土。層厚3.0m。卵石：灰白色灰黃色，成分以石英砂巖為主，直徑一般35cm，個(gè)別大者可達(dá)20cm，含量約6080，次圓狀，分選差，泥砂充填。層厚約4.0m。重粉質(zhì)壤土：褐黃-棕黃色，稍濕，致密，硬塑狀，切面較為光滑，可見黑色鐵錳質(zhì)斑點(diǎn)，局部夾有小礫石，沿溝往上游含量漸多。本層起伏較大。（2） 土的物理力學(xué)性質(zhì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)成果，經(jīng)綜合分析整理，各層土巖體的物理力學(xué)性試驗(yàn)成果見表2.1.1、

10、表2.1.2；設(shè)計(jì)參數(shù)建議值見表2.1.3、表2.1.4。各層土巖體的物理力學(xué)性特征如下：重粉質(zhì)壤土（dlplQ3）：天然干密度d=1.541.69g/cm3,平均值1.66 g/cm3，壓縮系數(shù)a1-2=0.1280.397 MPa-1，平均值0.201 MPa-1;標(biāo)貫擊數(shù)N=12擊；為中等壓縮性硬土?？紤]到標(biāo)貫組數(shù)較少且易受礫石影響，按物性指標(biāo)承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=150KPa。 = 2 * GB3 卵石（dlplQ3）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=23擊；該層為密實(shí)碎石土。承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=400KPa。 = 3 * GB3 中粉質(zhì)壤土（dlplQ3）：天然干密度d=1.59g/cm3，壓縮系數(shù)a1

11、-2=0.217 MPa-1;標(biāo)貫擊數(shù)N=67擊，平均值6.5擊；為中等壓縮性中硬土。承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=160KPa。 = 4 * GB3 礫質(zhì)土（dlplQ3）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=35.2擊，該層均勻性差，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=200KPa。礫巖（N1L）：局部與粘土巖呈互層狀，動(dòng)探擊數(shù)平均值N=31.3擊，綜合考慮承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=350KPa。粘土巖（N1L）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=24.1擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=300KPa。礫巖（N1L）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=21.8擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=400KPa。粘土巖（N1L）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=17.1擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=300KPa。砂礫巖（N

12、1L）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=15.3擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=350KPa。片麻巖（Arth）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=16.3擊，結(jié)合巖芯風(fēng)化狀態(tài)及工程類比，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=300KPa。（3）地質(zhì)構(gòu)造與地震據(jù)南水北調(diào)中線工程沿線設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃報(bào)告，該區(qū)地震動(dòng)峰值加速度小于0.05g，相當(dāng)于地震基本烈度小于度。綜上所述，工程區(qū)地處丘前坡洪積扇與山坡坡趾交接部位，場(chǎng)區(qū)地層跨兩個(gè)地貌單元，變化較大，存在地基不均勻問題。倒虹吸建基面位于第層重粉質(zhì)壤土、第層礫巖中，承載力標(biāo)準(zhǔn)值分別為150Kpa、350Kpa。第層礫巖不均一，多夾有粘土巖，據(jù)鄰近建筑物資料（魯山坡落地槽）粘土巖具弱膨脹潛勢(shì)，開挖后應(yīng)注

13、意保護(hù)。施工臨時(shí)邊坡高度約78m，建議臨時(shí)邊坡比1:1.5。PAGE 20 表2.1.1 土巖體物理性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表土體單元編號(hào)土名（時(shí)代成因）重粉質(zhì)壤土（dlplQ3）中粉質(zhì)壤土（dlplQ3）粘土巖（N1L）粘土巖（N1L）試驗(yàn)項(xiàng)目組數(shù)范圍值平均值組數(shù)范圍值平均值組數(shù)范圍值平均值組數(shù)范圍值平均值天然含水量（W）%917.221.720.1124.9514.923.018.8616.322.320.5天然干密度（d）g/cm371.541.691.6611.5951.481.761.6761.551.711.64比 重（Gs）92.702.732.7112.7152.702.732.7132

14、.702.742.72天然孔隙比（e）70.5940.7510.63510.701液 限（WL）%826.734.329.8125.8630.861.248.6332.744.837.1塑 限（WP）%814.920.217.1115.8620.338.229.4319.427.122.3塑性指數(shù) （IP）810.514.412.7110.0610.523.519.1312.417.714.8液性指數(shù) （IL）80.060.330.2210.915-1.54-1.20-1.383-1.42-1.17-1.32顆粒組成卵(mm)20.0礫(mm)20.02.0%砂粒(mm)2.00.05%817

15、.034.824.5129.9519.055.035.3328.052.537.3粉粒(mm)0.050.005%838.851.446.6150.2527.043.534.2325.537.030.7粘粒(mm)0.005%826.433.029.0119.9518.042.030.5322.039.032.0d10mmd30mmd60mm不均勻系數(shù)(Cu)曲率系數(shù)(CC) 表2.1.2 土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表土體單元編號(hào)土名（時(shí)代成因）重粉質(zhì)壤土（dlplQ3）卵石（dlplQ3）中粉質(zhì)壤土(dlplQ3)試驗(yàn)項(xiàng)目單位組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值抗

16、剪強(qiáng)度直剪自快CkPa(o)飽快CkPa729.040.035.432.7125.0(o)713.221.017.215.1126.2固快CkPa(o)飽和不固結(jié)不排水CkPa(o)壓縮系數(shù)（av12）MPa-180.1280.3970.2010.26210.217壓縮模量（Es12）MPa84.4112.519.127.1917.84滲透系數(shù)（Kv）Cm/s22.10E-052.3E-052.20E-0513.10E-06標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）擊212122676.5重型動(dòng)力觸探（N63.5）擊3232423 續(xù)表2.1.2 土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表土體單元編號(hào) = 4 * GB3 土名（時(shí)代

17、成因）礫質(zhì)土（dlplQ3）礫巖（N1L）粘土巖（N1L）試驗(yàn)項(xiàng)目單位組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值抗剪強(qiáng)度直剪自快CkPa(o)飽快CkPa5207749.4(o)59.927.622.2固快CkPa(o)飽和不固結(jié)不排水CkPa(o)壓縮系數(shù)（av12）MPa-1壓縮模量（Es12）MPa滲透系數(shù)（Kv）Cm/s 標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）擊重型動(dòng)力觸探（N63.5）擊6294335.28283331.330.19223024.122.8 續(xù)表2.1.2 土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表土體單元編號(hào)土名（時(shí)代成因）礫巖（ N1L ）粘土巖（ N1L ）砂礫巖（ N1L

18、 ）試驗(yàn)項(xiàng)目單位組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值抗剪強(qiáng)度直剪自快CkPa(o)飽快CkPa2192321.0(o)215.930.723.3固快CkPa(o)飽和不固結(jié)不排水CkPa(o)壓縮系數(shù)（av12）MPa-1壓縮模量（Es12）MPa滲透系數(shù)（Kv）Cm/s 標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）擊重型動(dòng)力觸探（N63.5）擊4192521.811162017.116.33151615.3 續(xù)表2.1.2 土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表土體單元編號(hào)土名（時(shí)代成因）片麻巖（Arth）試驗(yàn)項(xiàng)目單位組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值組數(shù)范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值抗剪強(qiáng)度直剪自快CkPa(o)飽快CkPa(o)固快CkPa

19、(o)飽和不固結(jié)不排水CkPa(o)壓縮系數(shù)（av12）MPa-1壓縮模量（Es12）MPa滲透系數(shù)（Kv）Cm/s 標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）擊重型動(dòng)力觸探（N63.5）擊6151816.3表2.1.3 土巖體物理性指標(biāo)建議值表土體單元序號(hào)時(shí)代成因土名物理性質(zhì)液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)天然含水量天然干密度比重天然孔隙比wdGseWLWPIpIL%g/cm3dlplQ3重粉質(zhì)壤土20.11.582.710.63529.817.112.70.22dlplQ3中粉質(zhì)壤土24.91.552.710.70125.815.810.00.91N1L粘土巖18.81.672.7148.629.419.10N1L粘土巖

20、20.51.642.7237.122.314.80表2.1.4 土巖體力學(xué)性指標(biāo)建議值表土體單元序號(hào)時(shí)代成因土名力學(xué)性質(zhì)滲透系數(shù)地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值壓縮系數(shù)壓縮模量飽和快剪凝聚力內(nèi)摩擦角1-2ESCKfkMPa-1MPaKPa（）cm/sKPadlplQ3重粉質(zhì)壤土0.2627.1928.015.02.20E-05150dlplQ3卵石400dlplQ3中粉質(zhì)壤土0.2207.5020.018.53.10E-06160dlplQ3礫質(zhì)土200N1L礫巖350N1L粘土巖21.018.0300N1L礫巖400N1L粘土巖21.018.0300N1L砂礫巖350Arth片麻巖300PAGE 232.

21、2水文地質(zhì)條件及評(píng)價(jià) 工程區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，冬春季干冷多風(fēng)，夏秋季炎熱多雨。七月份最熱，一月份最冷，多年平均氣溫14.7。降水多集中在7、8、9三個(gè)月，約占年降水量的60%70%。多年平均降水量950mm，全年無霜期215天。場(chǎng)區(qū)地下水分為兩種類型：1、2#孔為第四系孔隙潛水，水位埋深4.36.3m，高程119.55122.26m；3#孔為平原區(qū)承壓水，賦存于第層卵石中，承壓水頭111.50m。主要補(bǔ)給來源為大氣降水及側(cè)向徑流，消耗于蒸發(fā)及側(cè)向徑流。據(jù)附近建筑物水質(zhì)分析成果(見表2.2.1)，潛水水化學(xué)類型為HCO3-Ca型； PH值6.92，呈中性；總硬度23.79德國(guó)度，屬硬水；侵蝕性CO2為1.16mg/L。場(chǎng)區(qū)地下水位119.55122.26m，高于倒虹吸建基面，存在施工排水問題。汛期施工要注意突發(fā)山洪。據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范（GB50287-99）附錄G判別，工程場(chǎng)區(qū)地下水對(duì)砼無腐蝕性。表2.2.1水質(zhì)分析成果表取樣編號(hào)地下水項(xiàng)目mg/Lme/Lme/L%陽離子K+N