【正文】 93 工程地質(zhì) 工程地質(zhì)條件 地形地貌工程區(qū)屬山前沖洪積平原，地面高程 ，相對高差 左右。侵蝕堆積地層主要為沿沙河兩岸較為對稱發(fā)育的漫灘及階地，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)普查資料與工程區(qū)地質(zhì)普查資料，河漫灘及I～II 級階地，厚度大于 。 地層巖性堤防地段河流兩岸地層主要為第四系覆蓋層，巖性特征描述如下：第四系覆蓋層（Q 4）主要由河流沖積層、坡積殘積層及人工堆積層組成。(2) 粉土夾礫碎石：粉土為主，夾有礫砂，碎卵石混合物，礫徑 ～ cm，含量 %～%，結(jié)構(gòu)呈透鏡體狀產(chǎn)出。結(jié)構(gòu)松散～稍密。(4) 漂卵石夾壤土：主要由礫卵石夾或砂壤土、壤土組成，鈣泥質(zhì)膠結(jié)為主，含少量礫砂。局部有架空現(xiàn)象，透水性中等～強，河漫灘后緣表層或岸坡坡腳，厚度均大于 。多呈橢圓狀或半渾圓狀，分選性較好，成分較雜，主要為 石灰?guī)r，砂巖等，含少量鐵、鈣和泥質(zhì)。 地質(zhì)構(gòu)造10本區(qū)域內(nèi)巖層總體走向北西，一般為近東西向，沙河總體走向近東西，河流岸坡度一般為 176。 地震根據(jù)我國 2022 年發(fā)布的 1:400 萬中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖：地震動峰值加速度為 ；反映譜特征周期為 0 35s；基本烈度為 Ⅵ度。 水文地質(zhì)條件該區(qū)域地下水主要為第四系松散堆積層中孔隙水，第四系孔隙水主要分布于第四系覆蓋層內(nèi)（沖洪積混合堆積層、現(xiàn)代河床漂卵礫石層） 。沖洪積混合堆積層含亞粘土、砂壤土等成分，該層含水量主要受大氣降水、地表下滲水、含水量較高。據(jù)水化學(xué)資料分析資料，工程區(qū)地表水與地下水化學(xué)類型均為淡水，根據(jù)環(huán)境水腐蝕性標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)內(nèi)地表水和地下水對砼無腐蝕性。表32 邊坡開挖坡度建議值開挖邊坡巖土類別臨時邊坡 臨時邊坡漂卵礫石夾砂 1:1（水上） ，1:（水下） 1:漂卵礫石夾壤土 1: 1:塊碎石夾壤土 1: 1:1粉土夾礫碎礫石 1:1 1: 各巖（土）層物理力學(xué)性質(zhì)評價左岸防洪堤大部分置于河床左岸沖積形成的 I 級階地和階地邊緣斜坡上，屬緩坡坡積地貌，基礎(chǔ)穩(wěn)定，地形單一。右岸出露第四系覆蓋層，各層物理力學(xué)性質(zhì)特征如下：11表31 堤基各巖（土）層物理力學(xué)參數(shù)建議值孔隙率 天然密度 允許承載力 內(nèi)摩擦角 內(nèi)聚力 摩擦系數(shù)f 泊桑比 滲透性 允許坡降巖土名稱% g/cm3 MPa φ KPa cm/s粉土夾礫碎石 15 0 塊礫石夾壤土 35 ～ ～ 25～28 0～2 ~漂卵石夾壤土 22 ～ ～0..2 25～30 0～3 ~ 漂卵礫石夾砂 26 ～ ～0..25 26～29 0 ~ ～12第四系覆蓋層（Q 4）：(1)雜填土：該層結(jié)構(gòu)疏松或稍密，強度低，抗沖能力差，壓縮變形大，不宜用堤防地基，應(yīng)予以清除。該層呈透鏡體狀產(chǎn)出。(3)塊礫石夾壤土：該層允許承載力 ~，摩擦系數(shù) f=。做持力層滿足要求，但該層受塊石含量影響，不同地段物理力學(xué)性質(zhì)變化較大，抗沖性亦較差，施工時應(yīng)注意。壓縮性低，透水性中等。壓縮性低，透水性中等。但礫卵石夾砂層抗沖刷能力差，透水性強，存在滲漏、滲透變形、抗沖刷穩(wěn)定及基坑涌水工程地質(zhì)問題，建議采取相應(yīng)的工程處理措施。 天然建筑材料 砂礫石料主要用于砼粗、細骨料，在工程區(qū)內(nèi)均有砂礫石料產(chǎn)地，足夠滿足工程要求。 粘土料從左岸開采，經(jīng)收集區(qū)域地質(zhì)資料，本區(qū)料土具有膨脹性，運輸距離約 公里。 結(jié)論與建議(1)本區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好，地震基本烈度為 6 度。13(3)本區(qū)第四系覆蓋層中的孔隙潛水在局部埋藏較淺，基礎(chǔ)開挖后，應(yīng)注意降水處理。(5)堤基持力層大部分座在卵礫石層上，能夠滿足設(shè)計要求，但應(yīng)注意抗沖刷，滲透變形等處理。(7)建議在施工階段加強施工現(xiàn)場地質(zhì)工作，發(fā)現(xiàn)問題及時解決(8)所用堤料產(chǎn)地土具有膨脹性，在作堤材料時，應(yīng)采取相應(yīng)處理措施。144 工程規(guī)劃 防洪標(biāo)準(zhǔn)及堤防級別 防洪標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 （GB5020194） ，防護區(qū)內(nèi)城市非農(nóng)業(yè)人口小于等于 20萬人，其防洪標(biāo)準(zhǔn)為 50～20 年一遇。 堤防級別根據(jù)國家《堤防工程設(shè)計規(guī)范》 （GB5028698） ，當(dāng)防洪標(biāo)準(zhǔn)大于等于 30 年、小于 50 年一遇時，堤防工程級別為 3 級。工程規(guī)劃中要體現(xiàn)生態(tài)水利、現(xiàn)代水利理念，要把維持河流健康生命做為河道綜合治理的首要任務(wù)。采用參考的基本資料：該河段 1/2022 地形圖及縱橫斷面圖，平頂山市水利勘測設(shè)計院 2022 年編制的《魯山縣沙河防洪治理工程可行性研究報告》 。結(jié)合該段堤防現(xiàn)狀擬定三條堤線通過水面線推求及其它技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)比選，擇其一做為推薦堤線，三個方案中右岸堤線均以上下游橋臺為起止點，沿現(xiàn)狀河坎布置，僅對左岸布置比選如下：堤線一：以右岸堤線為參照，按堤距 600m 控制平行右岸堤線布置。堤線二：上游以橋臺為起點沿現(xiàn)有河坎布設(shè)至三里河，左岸總趨勢為平滑曲線，三里河處于曲線中間，以下按堤距 650m 控制平行右岸布設(shè)，在公路橋前以平順曲線連接至橋臺。堤線三：以上下游橋臺為起止點順直連線做為規(guī)劃堤線。表41 堤線方案比較表分類 方案一 方案二 方案三優(yōu)點 左岸形成了較大面積可 資利用的荒灘地。河道寬闊，行洪便利。河道主流在該段將略偏向右岸。堤防高度(m) 工程投資(萬元) 5263 4141 3560可開發(fā)荒灘面積(畝) 3060 2517 1030推薦方案 推薦方案二 堤頂高程確定 起始水位計算以公路橋下游 2km 為起始斷面，按照明渠均勻流公式計算該河道斷面防洪水位。明渠均勻流公式：Q= CA Ri式中 Q——過流能力，m 3/s；C——謝才系數(shù)，C=1/n R1/6；R——水力半徑，m；A ——過流斷面面積，m 2；n——河道糙率；i——河道比降。 河道水面線推求依據(jù)所選堤線布置，采用恒定非均勻漸變流能量方程推求該段河道水面線。將河道劃分為適宜河段，運用能量基本方程式從下游向上游推算，計算成果見表 4表 4表 4表 45，表中樁號均以右堤標(biāo)注為準(zhǔn)。Y=R+L+A式中 Y——堤頂超高，m；R——設(shè)計波浪爬高，m；L——設(shè)計風(fēng)壅增水高，m；A ——安全加高，m。 河道壅水影響分析天然狀態(tài)下河道寬闊，但河床灘大不平整，經(jīng)過興建堤防、整治河床，改變了20河道泄流條件，需推算整治前后河道水面線，分析工程實施后對河道上游水位影響情況，從而采用補償措施，消除防洪不利影響。河道經(jīng)過整治，河底總趨勢降低約 30—40cm，河道斷面規(guī)則，經(jīng)計算：鐵路橋處 5 年一遇過流 2310m3/s 情況下水位壅高 ，對上游影響長度 ；50年一遇過流量 5140m3/s 情況下水位壅高 ，對上游影響長度 ，故對整治段上游 范圍堤防加高 ，不降低河道現(xiàn)狀防洪標(biāo)準(zhǔn)。左岸堤線上游以鐵路橋臺為起點沿現(xiàn)有河坎布設(shè)至三里河，左岸總趨勢總為平滑曲線，三里河口處于曲線中間，過三里河后按堤距 650m 控制平行右岸布設(shè)，在公路橋前以平順曲線連接至橋臺。根據(jù)該整治段上下游鐵路橋和公路橋均已存在的現(xiàn)狀，此次整治對兩橋附近現(xiàn)狀堤線不做改變，對橋孔過流寬度不做改變，僅在原堤防基礎(chǔ)上加高至設(shè)計堤頂高程，結(jié)合水面線推求及堤線平順連接需要，漸變段連接長度擬定為 1450 米。 河床整治表51 河床整平土方計算表斷面樁號計算平均高程整治高程開挖深度回填深度斷面寬度 挖方 填方余方外運m m m m m m m m0+000 900 198000 00+400 758 276670 00+900 590 109800 01+400 540 162022 01+900 540 66000 02+400 540 165000 02+900 540 132022 03+400 540 0 570003+900 540 0 150004+400 540 24000 04+900 590 0 325005+156 700 0 45500合計（m 3） 1133470 150000 983470由于原河道水流散亂，主流蜿蜒，通過興建堤防束水入槽，需對河床進行整治，挖高填低，保持上下游銜接平順，河道開闊，泄流通暢。 堤防設(shè)計 堤身斷面型式比選根據(jù)河道水流特性及地質(zhì)情況，結(jié)合開發(fā)目標(biāo)，擬定三種斷面進行比選。左岸堤身亦采用河床開挖砂土填筑，外邊坡 1：，內(nèi)邊坡1：，外邊坡采用預(yù)制六邊形混凝土塊護砌，坡腳采用漿砌石齒墻防沖。內(nèi)邊坡采用草皮護坡，距堤頂 設(shè)交通道，交通道寬 ，采用混凝土路面。左岸堤身采用河床開挖砂土填筑，外邊坡 1：，內(nèi)邊坡 1：，外邊坡在堤頂以下 ～ 處設(shè)親水平臺，平臺寬 ，平臺以下采用預(yù)制六邊形混凝土塊護砌，坡腳采用漿砌石齒墻防沖，以上采用混凝土格柵護坡，格柵內(nèi)植草皮。方案三：左岸堤身采用河床開挖砂土填筑，內(nèi)外邊坡均為 1：，外邊坡在堤頂以下 ～ 處設(shè)親水平臺，平臺寬 ，平臺以下采用防洪墻型式，防洪墻臨水側(cè)用粗料石錯落堆砌，背水側(cè)采用塊石砌筑。堤頂及內(nèi)坡同方案一。綜合比較，方案三在滿足防洪及交通前提下整加了親水平臺，并且護岸型式新穎，體現(xiàn)現(xiàn)代水利特征，故選取方案三做為推薦護岸型式。經(jīng)計算，K＝[K] ＝ ，堤坡抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。左岸為復(fù)式斷面，外邊坡臺地以下采用復(fù)合式擋土墻護岸，臺地以上采用預(yù)制混凝土格柵護坡，格柵內(nèi)植草皮。rb——混凝土容重，kN/m 3；B——沿斜坡方向長度，m；m——斜坡坡率，度。(2)坡腳沖刷深度計算HB=HP+[(VCP/V 允 )N1]式中 HB——局部沖刷深度，m；HP——沖刷處水深， m；VCP——平均流速， m/s；V 允 ——河床面上允許不沖流速，m/s；n——與防護岸坡在平面上形狀有關(guān)系數(shù)。(3)擋土墻穩(wěn)定計算 主要對擋土墻進行抗傾覆穩(wěn)定計算。經(jīng)計算，K＝[K] ＝ ，滿足規(guī)范要求。回填砂土相對密度不小于 ，粘土壓實度不小于 。堤頂寬，在堤沿設(shè)城墻狀防浪墻，墻高 ，為磚砌結(jié)構(gòu)，依墻設(shè) 寬人行道，堤頂中間部分為 4m 寬人行道，并作防汛之用，兩側(cè)為綠化帶，植垂柳及各種景觀植物，堤內(nèi)坡比 1：，采用草皮護坡，堤頂以下 設(shè)交通道路，路寬，為 C20 混凝土路面，下設(shè) 厚碎石墊層。外邊坡馬道上下坡比均為 1：，采用 厚 C20 混凝土框格和 厚 漿砌石襯砌，護坡每隔 設(shè)一道伸縮縫，縫寬 ，內(nèi)嵌瀝青砂板。齒墻每隔 設(shè)一道伸縮縫。 中心島設(shè)計根據(jù)有關(guān)規(guī)劃要求，在老公路橋上游河道中心線位置布置一座中心島，中心島形狀設(shè)計為船形，頂部長 650m，寬 36m，頂部高程與同河道段面的兩岸堤頂高程相同，其中，島上游樁號 4+990，頂部高程 ，下游樁號 5+269，頂部高程。中心心島四周邊坡斷面型式與相同位置河道左岸堤防斷面，在河道常水位處設(shè)親水平臺，平臺寬 ，平臺上下坡比均為 1：，25平臺以下為 漿砌石復(fù)式防洪墻，防洪墻深入河床以下 以防沖刷，平臺以上為坡式護岸，采用 C15 混凝土或漿砌砌石格柵護砌，格柵內(nèi)植草皮。建筑物放在二期工程中實施，故在此僅作簡要敘述，將其特征參數(shù)列出。二級橡膠壩：位于樁號 5+000（左堤樁號） ，壩長 726m，壩底板高程為，壩頂高程為 ，壩高 ，底板高出河床 ，洄水長度2022m，和一級壩水位相銜接。因此推薦二級橡膠壩方案。退水閘：為涵洞式，滿足內(nèi)河退水要求，閘孔凈尺寸 ，進口位于內(nèi)河側(cè)，閘室設(shè)在出口。上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板，下部結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土鉆孔灌注樁。供水供電：沙河常年不斷流，水資源豐富，施工及生活用水可就近解決，施工用電可從縣城引進。氣候條件：工程所在地域氣候溫和，四季分明，多年平均氣溫 176。 施工導(dǎo)流堤防工程安排在枯水季節(jié)施工，河床以上受洪水影響很小，但基礎(chǔ)在河床 以下，須填筑圍堰?；娱_挖后隔一段距離設(shè)集水井，用潛水泵集中抽排。如果基礎(chǔ)透水性強，需在基礎(chǔ)輪廓線外側(cè)設(shè)排水明溝，并設(shè)集水井集中抽排，在施工過程中應(yīng)進行經(jīng)常性排水。所有開挖、清除出來的料物廢渣均應(yīng)運到指定場地堆放，如砂土料質(zhì)量不符合要求，不得與筑堤土料混雜。當(dāng)靠邊坡鋪土?xí)r，應(yīng)超出設(shè)計邊線 。分段填筑時，各段應(yīng)設(shè)立標(biāo)志，以防漏壓、欠壓，上下層分段位置應(yīng)錯開。履帶拖拉機采用進退錯距法壓實工藝，碾跡套壓寬度 。堤身全斷面填筑完畢時，應(yīng)削坡清理拍打平實。雨季施工：下雨前及時壓實作業(yè)面表層松土，并把作業(yè)面做成中央凸起向兩側(cè)微傾，以利雨水排放。 砌石工程漿砌石采用座漿砌筑的方法，要求塊石新鮮、無風(fēng)化、堅硬、密實，最薄厚度不小于 ，塊石表面干凈無雜物。工程完工后，須經(jīng)常灑水養(yǎng)護，在砌體未達到設(shè)計強度的 70%時，砌體前后不得回填土料等。 混凝土工程砼應(yīng)按設(shè)計要求的配合比嚴(yán)格控制材料配比量。根據(jù)經(jīng)驗，從拌成到開始澆筑，以不超過 45 分鐘為宜，超過者作為廢料處理。冬季施工當(dāng)氣溫低于10℃時應(yīng)停止?jié)仓?，必須澆筑時要有保溫防凍措施，以防砼出現(xiàn)裂縫。在砼澆筑施工時，應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程進行，以防出現(xiàn)麻面、蜂窩、空洞、裂縫等，造成返工。砼澆筑完一般 12～18 小時內(nèi)即開始灑水養(yǎng)護，平面砼養(yǎng)護，可用水覆蓋或用草袋、濕沙覆蓋。養(yǎng)護期不少于