碧流河是辽宁省南部地区较大河流,碧流河上游分两个支流。一支流发源于盖州市卧龙泉镇与岫岩县交界的新开岭,另一支流发源于盖州市徐屯镇与小石棚乡交界处的戴峪岭,两支流至万福镇汇入干流,碧流河流域地形地貌复杂,河道曲折且坡降大,水土流失严重,河床逐年抬高。目前,碧流河上游无蓄水控制工程,城镇段防洪标准较低,文章对该流域工程地质及建筑材料进行了初步分析,旨在为今后提高防洪标准及河道整治提供参考。
1概述
碧流河是辽宁省南部地区较大河流,碧流河上游分两个支流。一支流发源于盖州市卧龙泉镇与岫岩县交界的新开岭,另一支流发源于盖州市徐屯镇与小石棚乡交界处的戴峪岭,两支流至万福镇汇入干流,流经盖州市、瓦房店市、庄河市,于普兰店市谢家屯附近注入黄海。全流域面积2817km2,其中山地67%,丘陵占24%,平原占9%。流域狭长,上下游宽,中间窄,形如葫芦,平均宽度18km。碧流河全长159.1km,直线长度140km,弯曲系数1.12,平均比降3.38‰。
2工程地质条件
在勘察范围内,堤身、堤基土即第四纪覆盖层可分四层,厚薄不等,层顶底变化也较大,土层颗粒呈细到粗变化,即壤土-砂壤土-细砂夹中砂、粉砂-卵石;下伏基岩为二叠纪(P)灰岩及志留纪(S)细砂岩,分述如下:
①层:填筑土,杂色,稍湿-湿,层厚0.7-4.5m,层底高程22.4-33.20m。左岸S322公路琴溪桥向下即桩号K0+400-K1+550段,长约1.15km为简易堤防,堤身主要由砂壤土混卵砾石等组成,桩号K3+300-K4+500段,为卵石堆积的简易堤防;右岸桩号K1+050-K2+000段有粉质壤土混砂壤土、粉砂等组成较低矮堤防。其中左岸上游土夹卵砾石堤防,灰一灰黄色,多中密,稍湿-湿,卵砾石含量约15%-35%,粒径一般为3-10cm;右岸桩号K1+050-K2+000段堤防的填筑土,多可塑状,少量软塑,高压缩性,无光泽,低韧性。
②层:粉质壤土,灰一灰黄色,局部灰褐色,稍湿-湿,多可塑状,少量软-流塑状,下部多含粉砂等,中-高压缩性,无光泽,低韧性,层厚0.6-7.4m,层底高程19.30-31.40m。该层主要分布在左岸中段K1+300-K2+290和K2+750-K4+460段,其余基本缺失。在K3+530附近原为一水塘,现已回填,该处淤泥、淤泥质土较厚,其土质极软,含水量极高,黏性也很大,属工程地质条件极差的土层。
③层:细砂,夹中砂、粉砂等,多灰色,少灰黄色,多稍密-中密状,少松散状,层理清晰。层厚0.6-1.9m,层底高程21.20-30.80m,主要分布在左岸中游K2+250-K2+350及右岸K4+100-K4+500等处,其余河岸处仅零星分布。
④层:卵石,灰色,多中密,很湿-饱和,粒径一般为5-10cm,最大达25cm,多亚园状,少量为滚圆状或次棱角状,卵含量约45%-65%,隙间多被中粗砂充填,低压缩性,层厚3.9-15.5m,层底高程11.40-27.50m,全场分布。
⑤层:灰岩,强风化,青灰-灰黄色,岩芯多呈碎块状,少量短柱状,节理裂隙不发育,少闭合,多微张,裂隙内多被泥质、粉质等物充填,溶蚀现象十分常见,本次勘探最大控制深度为3.1m,层顶高程20.0-27.5m左右。
⑥层:细砂岩,强风化,层顶高程11.4-19.4m,灰-灰黄色,节理裂隙十分发育,岩芯多呈碎块状,极少短柱状,裂隙内多被泥质物充填,最大控制深度为3.5m。
3水文地质条件
3.1地表水
碧流河在本段呈东南至西北流向,上游除在K1+050附近为急左转弯外,其河道一般较顺直,水流速一般较快;而中游河道多宛延曲折,左弯右曲,河水流速也较快;而下游河床较开阔,河水流速相对较慢,在其右岸K3+970及K4+600附近各有一条小支流汇入。由于碧流河属山区河流,河水流量季节性十分明显,在枯水期仅在河床中部有少量流水,而在连续降雨尤其7-8月暴雨时,水流很急,水流量亦大,流速也较快,但持续时间不是很长。由于本次勘察时期,多为阴雨天,河道水流量相对较大,两岸河床出露较少,本工程勘探期间,河水稳定水位为31.5-27.6m左右。
3.2地下水
该区地下水主要属潜水型,在第⑤层即强风化灰岩溶发育处,有一定岩溶裂隙水分布,第⑥层细砂岩储水量极少。其地下水主要埋藏在第③层细砂及第④层卵石土中,且水量较丰富,该地下水与碧流河河水联系密切,地下水位亦随河水水位变化而变化。层表局部分布填筑土的透水性一般不强,属弱透水;第②层粉质壤土透水性属弱透水,第③层细砂及第④层卵石土透水性为强透水;下伏基岩第⑤层即强风化灰岩透水性较强,属中等透水,其下部第⑥层即强风化细砂岩透水性较弱,属弱透水。
4主要工程地质问题与评价
4.1现状堤防主要地质问题
1)左岸K0+400-K1+500及右岸K1+020-K1+800、K4+200-K4+600段现均为简易堤防,尤其左岸临水处多有混凝土或块石护坡,边坡基本稳定。左岸K3+380-K4+500段为砂场弃用卵石堆积的简易堤防,抗冲刷能力较差,欠稳定,其余处基本无堤防。由于上述几段堤防处河道较顺直,沉降变形小,河水对堤防边坡冲刷作用不十分强烈,堤防土渗漏性不强、堤防处多为高地,填筑密实度相对较好,河流又为山间季节性河流,因此不会产生管涌或流土等形式渗透破坏。
其余河段两岸基本无堤防,两岸大部分边坡较缓,多为漫滩逐渐自然增高而成,边坡基本稳定,无冲刷破坏,亦无渗漏变形破坏;但左岸K2+500-K3+200及右岸K3+700-K3+810段为粉质壤土及卵石土等形成的边坡,水流冲刷作用较强烈,边岸崩塌现象十分严重,不存在渗透破坏作用。右岸K1+050-K2+200堤防选线段河滩地处,有一条高约2.0m砂壤土夹粉质壤土、粉砂等筑成的土堤,该堤防在河道下游处未能为现堤防相连接,基本不能起防洪作用,目前基本稳定。
河道中游左岸K1+240-K2+140,为尚在建设中的泾县养老示范基地,临河侧也正实施必要防洪工程。右岸K4+200-K4+600处,有零星低矮土质堤防分布,高约1-3m不等,其土质主要为粉质壤土、砂壤土、粉砂等组成,也不存渗流破坏作用。左岸桩号K3+270-K4+180,长约0.91km为以路代堤,路宽约7.0m左右,路面为混凝土,路基较稳,路面高程28.20-27.50m。
2)上、中游段河道即桩号K0+400-K3+600,堤基地质属单一结构(l),除局部有较低矮的堤防或薄层粉质壤土外,卵石土多出露;下游段即桩号K3+600-K4+600,堤基地质属双层结构(Ⅱ),堤基上部多为1-3m左右粉质壤土及少量细砂层分布,其下为卵石土。
4.2现状堤身及堤基结构分析
1)地层上部第①层填筑土仅局部分布在左岸上、下游段和右岸部分堤线段处,其余各处基本缺失,该层成分较复杂,大部承载力低,压缩性较高,稳定性和抗冲刷能力相对较差,该层厚度一般较大,又分布在层表,不宜作河堤防护体基础的持力层。
第②层粉质壤土在河道左岸中游及右岸下游段有分布,且厚度一般较小,其余堤段基本缺失,该层埋深较浅,厚度亦不大,一般<3.0m,该层土局部砂性较重,软硬不均,厚薄不等,压缩性大,透水性较差,抗冲刷能力一般,尤其在以路代堤即K3+530附近,原为一水塘,后经回填,该层土在此处极软,工程地质条件极差,加之埋深浅,不宜作河道堤防护基础的持力层。
2)第③层细砂夹中砂、粉砂,仅在局部堤段零星分布,厚度一般小于1.0m,埋深浅,透水性强,承裁力低,压缩较高,抗冲刷能力差。场地中部第④层卵石层在各场地段均有分布,厚度大,一般埋深不大,该层土虽然透水性强,但承载力高,压缩性低,如堤防护坡基础深入该层一定深度,该层土可作堤防基础持力层。
3)下伏基岩在河道流上游前段为灰岩,其余河段为细砂岩。其中灰岩属中硬岩,抗风化、软化难力较强,承载相对较高,其上部强化层透水性中等。而细砂岩虽属硬质岩,抗风化、软化能力较好,但此处岩层受构造作用十分强烈,岩体十分破碎,其承载力较低。虽裂隙十分发育,但多微张,且被泥质物充填,透水性较差。上述两种岩石埋深均较大,不宜作两岸护坡基础的持力层。综上所述,该堤段场地地层相对较简单,工程地质条件相对较好,水文地质条件亦较简单,堤基工程地质条件属B类。各土层物理力学指标建议值见表1。
5天然建筑材料
5.1土料场
土料场位主要位于河道左岸以堤代路处及右岸桩号K1+050-K2+000两滩地处,处土质均有较大的储量,土质主要为粉质壤土,夹重壤土、砂壤土、粉砂及黏土、粉质黏土等,平均运距可按3.5km计,平均取土厚度1.5-2.5m左右,其土料储料可达20万m3。土料有关参数详见表2和表3。
5.2石料场
砂石料场可选在碧流河左岸砂石料场购取,该砂场各类级配砂料均有,量大且泥少,平均运距约5km。石料为石灰岩,属中硬岩,储量丰富,岩层较厚,平均运距约20km,交通也便利。
碧流河流域低山丘陵为主,中山及平原极少,东南部和西北部二处为隆起的丘陵山区,总体地表高程由西南向东北逐渐递减,呈明显阶梯特点。在1+050处有一急转弯,其余段河道较顺直。左岸部分河段有低矮堤防,其他段无堤防;右岸无堤防或以路带堤。根据勘察成果,河道疏浚地层岩性以卵砾石为主。该区地下水主要属潜水型,其地下水主要埋藏在第三层细砂及第四层卵石土中,且水量较丰富,该地下水与琴溪河河水联系密切,地下水位亦随河水水位变化而变化。根据对该工程场地相邻地块取水样分析,并对现场地已建建(构)物的观察,地下水及地表水对混凝土无腐蚀性。