南水北調(diào)張家溝倒虹吸說明

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：孫剛王立軍陳世剛目 錄1概況 11.1工程概況 11.2勘察工作概況 22工程水文地質(zhì)條件及評價(jià) 52.1工程地質(zhì)條件及評價(jià) 52.2水文地質(zhì)條件及評價(jià) 16結(jié)語 19附圖南水北調(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)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Ⅰ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SH(3)12+047.8，大地坐標(biāo)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，地勢由西北向東南傾斜，起伏不平，地面高程124.00～126.56m，天然溝底高程約124.00m左右，溝寬6.0~15.0m，溝深2.5～3.5m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2期勘察成果，對張家溝倒虹吸進(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：查明建筑物場區(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；查明建筑物場區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問題，對建筑物地基的工程、水文地質(zhì)條件作出評價(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)場原位測試，室內(nèi)土工試驗(yàn)，完成主要工作量見表1.2.1。3表1.2.1完成主要工作量表類別工作項(xiàng)目單位工作量備注鉆探m/孔75.0/3勘探豎井m/眼1.0/1坑探m3原位標(biāo)準(zhǔn)貫入次/孔5/2測試重型動(dòng)力觸探m24.7孔內(nèi)原狀土樣個(gè)20試樣方塊土樣塊采集巖樣塊11常規(guī)組10室土工其他組內(nèi)物理性組11試巖石驗(yàn)膨脹組8水質(zhì)分析組24工程水文地質(zhì)條件及評價(jià)2.1工程地質(zhì)條件及評價(jià)（1）地層巖性工程場區(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。⑩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（N ）1L巖性為礫巖、砂礫巖、粘土巖，礫巖與粘土巖呈互層狀分布。⑨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4～6cm，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。⑧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5％～10％。層厚1.45～8.0m。層底高程99.85～108.76m。⑦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2～4cm，稍大為5～8cm，最大可達(dá)15cm，次棱角狀?；揖G色砂泥質(zhì)充填。層厚2.0～2.6m。層底高程111.56～107.85m。⑥粘土巖：灰綠色，成巖差，巖心呈硬塑土狀，干時(shí)易裂，裂隙5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3.5～5.6m，層底高程約110.45～113.56m。⑤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4～7cm，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6.3～7.6m為粘土巖與礫巖互層；2#孔本層上部1.0m為粘土巖。層厚3.2～3.8m，層底高程116～117m。第四系上更新統(tǒng)坡、洪積物（dlplQ）3④礫質(zhì)土：褐黃、棕黃色，礫石成分以石英砂巖為主，粒徑一般3～8cm，最大可達(dá)15cm，次棱角狀，含量約20～40％。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3.4～6.3m，層底高程119.85～120.26m。③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。②卵石：灰白色～灰黃色，成分以石英砂巖為主，直徑一般 3～5cm，個(gè)別大者可達(dá)20cm，含量約60％～80％，次圓狀，分選差，泥砂充填。層厚約4.0m。①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)場原位測試和室內(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、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：①重粉質(zhì)壤土（dlplQ）：天然干密度ρ=1.54～1.69g/cm3,平均3d值1.66g/cm3，壓縮系數(shù)a=0.128～0.397MPa-1，平均值0.201MPa-1;1-2標(biāo)貫擊數(shù)N=12擊；為中等壓縮性硬土。考慮到標(biāo)貫組數(shù)較少且易受6礫石影響，按物性指標(biāo)承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=150KPa。②卵石（dlplQ）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=23擊；該層為密實(shí)碎石3土。承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=400KPa。③中粉質(zhì)壤土（dlplQ）：天然干密度ρ=1.59g/cm3，壓縮系數(shù)3 da1-2=0.217MPa-1;標(biāo)貫擊數(shù)N=6～7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礫質(zhì)土（dlplQ）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=35.2擊，該層均勻性3差，建議承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=200KPa。⑤礫巖（N ）：局部與粘土巖呈互層狀，動(dòng)探擊數(shù)平均值N=31.31L擊，綜合考慮承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=350KPa。⑥粘土巖（N ）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=24.1擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值1Lfk=300KPa。⑦礫巖（N ）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=21.8擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值1Lfk=400KPa。⑧粘土巖（N ）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=17.1擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值1Lfk=300KPa。⑨砂礫巖（N ）：動(dòng)探擊數(shù)平均值N=15.3擊，承載力標(biāo)準(zhǔn)值1Lfk=350KPa。⑩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Ⅵ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①層重粉質(zhì)壤土、第⑤層礫巖中，承載力標(biāo)準(zhǔn)值分別為150Kpa、350Kpa。第⑤層礫巖不均一，多夾有粘土巖，據(jù)鄰近建筑7物資料（魯山坡落地槽）粘土巖具弱膨脹潛勢，開挖后應(yīng)注意保護(hù)。施工臨時(shí)邊坡高度約7～8m，建議臨時(shí)邊坡比1:1.5。8表2.1.1 土巖體物理性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表土體單元編號土名（時(shí)代成因）

① ③重粉質(zhì)壤土（dlplQ3） 中粉質(zhì)壤土（dlplQ3）

⑥粘土巖（N1L）

⑧粘土巖（N1L）試驗(yàn)項(xiàng)目天然含水量（W）天然干密度（ρd）比重（Gs）天然孔隙比（e）液限（WL）塑限（WP）塑性指數(shù)（IP）液性指數(shù)（IL）9卵(mm)＞20.0礫(mm)20.0～2.0砂粒(mm)2.0～0.05顆粉粒(mm)0.05～0.005粒粘粒(mm)＜0.005組成 d10d30d60不均勻系數(shù)(Cu)曲率系數(shù)(CC)

組數(shù) 范圍值%917.2~21.7g/cm371.54~1.6992.70~2.7370.594~0.751%826.7~34.3%814.9~20.2810.5~14.480.06~0.33～%%817.0~34.8%838.8~51.4%826.4~33.0mmmmmm

平均值組數(shù)范圍值平均值組數(shù)20.1124.951.6611.5952.7112.7150.63510.70129.8125.8617.1115.8612.7110.060.2210.91524.5129.9546.6150.2529.0119.95

范圍值14.9~23.01.48~1.762.70~2.7330.8~61.220.3~38.210.5~23.5-1.54~-1.2019.0~55.027.0~43.518.0~42.0

平均值組數(shù)18.861.6762.71348.6 329.4 319.1 3-1.38 335.3 334.2 330.5 3

范圍值16.3~22.31.55~1.712.70~2.7432.7~44.819.4~27.112.4~17.7-1.42~-1.1728.0~52.525.5~37.022.0~39.0

平均20.51.642.7237.122.314.8-1.3237.330.732.0土體單元編號土名（時(shí)代成因）試驗(yàn)項(xiàng)目 單位

表2.1.2土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表①②③重粉質(zhì)壤土（dlplQ3）卵石（dlplQ3）中粉質(zhì)壤土(dlplQ3)組標(biāo)準(zhǔn)組平均標(biāo)準(zhǔn)組平均值標(biāo)準(zhǔn)值范圍值平均值數(shù)范圍值值范圍值數(shù)值值數(shù)自快直飽抗剪快剪強(qiáng) 固度 快飽和不固結(jié)不排水縮系數(shù)av1－2）縮模量Es1－2）滲透系數(shù)（Kv）標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）重型動(dòng)力觸探（N63.5）

kPa(o)kPa(o)kPaФ(o)kPa(o)MPa-1MPaCm/s擊擊

729.0~40.035.432.7125.0713.2~21.017.215.1126.280.128~0.3970.2010.26210.21784.41~12.519.127.1917.8422.10E-05~2.20E-0513.10E-062.3E-052121226~76.5323~2423土體單元編號土名（時(shí)代成因）試驗(yàn)項(xiàng)目單位自CkPa快Ф(o)直飽CkPa抗剪快Ф(o)剪強(qiáng)固CkPa(o)11度快Ф飽和不CkPa固結(jié)不排水Ф(o)壓縮系數(shù)MPa-（av1－2）1壓縮模量MPa（Es1－2）滲透系數(shù)Cm/s（Kv）標(biāo)準(zhǔn)貫入擊擊數(shù)（N）重型動(dòng)力觸擊探（N63.5）

續(xù)表2.1.2土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表④⑤⑥礫質(zhì)土（dlplQ3）礫巖（N1L）粘土巖（N1L）組范圍平均標(biāo)準(zhǔn)組范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值組平均值標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)值值值數(shù)范圍值數(shù)520~7749.459.9~27.622.26 29~43 35.2 8 28~33 31.3 30.1 9 22~30 24.1 22.8土體單元編號土名（時(shí)代成因）

續(xù)表2.1.2土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表⑦ ⑧ ⑨礫巖（ N1L ） 粘土巖（N1L） 砂礫巖（N1L）組 范圍 平均 標(biāo)準(zhǔn) 組試驗(yàn)項(xiàng)目自快抗直飽剪剪快12強(qiáng)固度快飽和不固結(jié)不排水壓縮系數(shù)av1－2）縮模量Es1－2）滲透系數(shù)（Kv）標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）重型動(dòng)力觸探（N63.5）

單位kPa(o)kPa(o)kPaФ(o)kPa(o)MPa-1MPaCm/s擊擊

數(shù)值值值范圍值平均值標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)219~2321.0215.9~30.723.34 19~25 21.8 11 16~20 17.1 16.3 3 15~16 15.3土體單元編號土名（時(shí)代成因）

續(xù)表2.1.2土巖體力學(xué)性試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表⑩片麻巖（Arth）試驗(yàn)項(xiàng)目自快抗直飽剪剪快強(qiáng)固度快13飽和不固結(jié)不排水壓縮系數(shù)av1－2）縮模量Es1－2）滲透系數(shù)（Kv）標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（N）重型動(dòng)力觸探（N63.5）

單位kPa(o)kPa(o)kPaФ(o)kPa(o)MPa-1MPaCm/s擊擊

組范圍平均標(biāo)準(zhǔn)組平均值標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)值值值范圍值數(shù)6 15~18 16.3表2.1.3土巖體物理性指標(biāo)建議值表物理性質(zhì)土體單元液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)時(shí)代成因土名天然含水量天然干密度比重天然孔隙比序號wρdGseWLWPIpIL%g/cm3①dlplQ3重粉質(zhì)壤土③dlplQ3中粉質(zhì)壤土⑥N粘土巖141L⑧N粘土巖1L

20.11.582.710.63529.817.112.70.2224.91.552.710.70125.815.810.00.9118.81.672.7148.629.419.1020.51.642.7237.122.314.80土體單 時(shí)代元 成因序號①dlplQ3②dlplQ3③dlplQ3④dlplQ315⑤N1L⑥N1L⑦N1L⑧N1L⑨N1L⑩Arth

土名重粉質(zhì)壤土卵石中粉質(zhì)壤土礫質(zhì)土礫巖粘土巖礫巖粘土巖砂礫巖片麻巖

表2.1.4土巖體力學(xué)性指標(biāo)建議值表力學(xué)性質(zhì)壓縮壓縮飽和快剪內(nèi)摩系數(shù)模量凝聚力擦角α1-2ESCφMPa-1MPaKPa（°）0.2627.1928.015.00.220 7.50 20.0 18.521.0 18.021.0 18.0

滲透地基土系數(shù)承載力標(biāo)準(zhǔn)值Kfkcm/sKPa2.20E-051504003.10E-061602003503004003003503002.2水文地質(zhì)條件及評價(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4.3～6.3m，高程119.55～122.26m；3#孔為平原區(qū)承壓水，賦存于第②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德國度，屬硬水；侵蝕性CO為1.16mg/L。2場區(qū)地下水位119.55～122.26m，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，工程場區(qū)地下水對砼無腐蝕性。1617表2.2.1水質(zhì)分析成果表取樣編號項(xiàng)目K++Na+Ca2+陽離子Mg