南水北调受水区新乡老道井输水管道工程地质评价

司　涛

（河南省土地整理中心，河南郑州450000）

南水北调受水区新乡老道井输水管道工程地质评价

司涛*

（河南省土地整理中心，河南郑州450000）

新乡老道井分水口门至新乡市输水管道分为东线和西线，管线全长12.45km。按照地形地貌、地质成因、岩性组合、特殊岩土的特性作为划分工程地质段的主要依据，同时考虑管底板埋深，结合沿线地质结构类型共划分3个工程地质段：凤泉区段、凤泉区—人民胜利渠管理处段、人民胜利渠管理处—七里营水厂段，就各工程地质段工程地质条件及存在的主要工程地质问题进行评价。提出了合理的处理建议，对工程设计、施工具有指导意义。

输水管道；工程地质；评价

南水北调中线一期工程陶岔渠首多年平均调水量95×108m3，其中河南省总干渠共设分水口门40处，分水口门多年平均调水量29.79×108m3，受水区供水城市45座。

新乡老道井分水口门至新乡市输水管道工程始于新乡老道井分水口门，于新乡北站区分成东西2条线向南进入新乡市，全长55.53km，分为东线和西线，东线管线长39.84km；西线向西南穿过辉（县）—新（乡）公路，最后到达新乡市新水工程有限公司管道设备厂西南规划西水厂蓄水池，管线长12.45km。

1　线路的地质概况

1.1地形地貌

新乡老道井分水口门至新乡市输水管道地貌单元主要是山前冲洪积倾斜平原和黄卫冲（洪）积平原。地势西北高东南低，其中桩号LDJ0+000～LDJ 3+840段为山前冲洪积倾斜平原，地面高程103.3～73.59m，地形起伏较大，相对高差30.0m，坡降约7.7‰；其余管线均位于黄卫冲（洪）积平原上，地形较平缓，地面高程80.7～68.2m，相对高差12.5m，坡降约0.31‰。

管线穿越卫河、共产主义渠为河谷地貌。地貌形态呈“U”形，无滩地，河谷宽约40～100m。

1.2地层岩性

根据地质测绘和勘探情况，在勘探深度范围内揭示地层主要为上第三系（N）河湖相沉积软岩、第四系中更新统坡洪积层（）、第四系上更新统冲洪积层（），第四系全新统冲洪积层（）。按时代岩性特征共分11工程地质单元，由老至新分述如下：

（1）上第三系：为上第三系潞王坟组（N2l），河湖相沉积，岩性主要为泥灰岩、粉砂岩和粘土岩。其主要分布于分水口门至新乡北站区附近，分布桩号为LDJ0+ 000～LDJ3+840。

（4）第四系全新统分为下段和上段：

①下段：主要为冲洪积成因（Q14alpl），岩性为重粉质壤土，主要分布于桩号LDJ3+000～LDJ31+000。

②上段：主要为冲洪积成因（Q24alpl），岩性为重粉质壤土、轻粉质壤土和细砂，主要分布于桩号LDJ3+ 000～LDJ31+000。

③人工堆积（Qs）：岩性以轻粉质壤土为主，桩号LDJ11+500～LDJ28+000段。

1.3地质构造与地震

1.3.1地质构造

场区区域上属华北准地台（I）黄淮海坳陷（I2）中南部，新构造分区属华北断陷—隆起区的河北断陷与太行山隆起交接部位。工程区附近构造断裂主要有汤西断裂、峪河断裂、盘古寺断裂。

1.3.2地震

根据“中国地震动参数区划图（中国地震动峰值加速度区划图1∶400万）GB18306-2001国家质量技术监督局20010202发布”，该管线位于新乡市域内，地震动峰值加速度为0.20g，相当于地震基本烈度为Ⅷ度区。

工程区地下水属第四系松散土类孔隙潜水和上第三系裂隙、孔隙水。

上第三系裂隙、孔隙水，水位高程84.15～65.30m，埋深5.7～18.0m，主要赋存于上第三系砂岩、泥灰岩中。

第四系松散土类孔隙潜水，地下水主要赋存于粉质壤土、砂壤土及砂层中。

地下水动态为入渗—径流开采型，即地下水主要接受大气降水入渗、侧向径流、灌溉及地表（河、沟、渠等）水入渗补给，排泄方式主要为蒸发、人工开采及侧向径流。

场区各岩土体取样做渗透性试验，试验成果表明：场区粘性土一般为微极—弱透水性，黄土状土为中等透水性。

2　线路的工程地质条件及评价

2.1土体结构类型

在生产过程中，为了提高塑料打包带(绳)的性能、降低生产成本，通常会根据不同的生产工艺以及不同的用途，添加不同种类和配比的填料，塑料打包带(绳)中常用的填料主要有SiO2、CaCO3、高岭土、滑石粉。不同填料有着不同的作用，例如：将滑石粉作为填料应用在塑料之中，可以大幅度降低成本，同时可以改善塑料的物性，扩大塑料的应用范围。采用滑石粉改性的塑料在刚性、拉伸强度、热变形变温度等方面有了显著的提升，可以满足市场多样化的需要[8]。根据所查文献[9]得到塑料打包带(绳)中常用填料的拉曼标准图谱(见图8)与特征峰(见表3)，对样品含有填料的种类进行分析，可以进一步地将样品进行分组。

根据钻探范围内土岩体的岩性组合特征、岩体构造、岩性与结构等因素，管底板以下5m范围内地质结构类型划分为土岩体、土体结构2大类。其中土岩体结构为双层结构类别；土体结构类型分为粘砂双层结构和粘性土均一结构2个类别，见表1。

表1　土岩体结构类型表

2.2工程地质分段

以地形地貌、地质成因、岩性组合、特殊岩土的特性作为划分工程地质段的主要依据，同时考虑管底板埋深，结合沿线地质结构类型共划分3个工程地质段Ⅰ：凤泉区段为土岩双层结构；Ⅱ：凤泉区—人民胜利渠管理处段，为粘性土均一结构和粘、砂双层结构；Ⅲ：人民胜利渠管理处—七里营水厂段，为粘、砂双层结构。工程地质分段见表2。

2.3各工程地质段工程地质条件及评价

表2　管线工程地质结构类别统计表

2.3.1凤泉区段（Ⅰ）

管线埋深一般4.0～6.0m，仅在分水口门附近埋深较大约9.8m，管底位于泥灰岩、黄土状重粉质壤土和重粉质壤土中，其中黄土状重粉质壤土湿陷系数为0.018～0.036，平均值为0.025，具轻微—中等湿陷性，施工时对地基采取必要处理措施；泥灰岩具弱—中等膨胀潜势，建议施工时快挖快填，并对膨胀性坡面采取保护措施，施工临时边坡坡比：粘性土（1∶0.00）～（1∶1.25），泥灰岩（1∶1.00）～（1∶1.50）。

该段地下水埋藏较深，不存在施工排水问题。

2.3.2凤泉区—人民胜利渠管理处段（Ⅱ）

管线埋深一般3.0～6.0m，开挖临时边坡岩性以粘性土为主，建议其施工临时边坡坡比采用（1∶1.00）～（1∶1.25）。地下水位高程70.7～64.6m，地下水位于管底板附近，存在施工排水问题。

2.3.3人民胜利渠管理处—七里营水厂（Ⅲ）

管线埋深一般3.0～5.0m，边坡岩性主要为重粉质壤土和砂壤土，以中等—高压缩性土为主，建议其施工临时边坡采用（1∶1.00）～（1∶1.50）。

地下水位埋深大于10.0m，不存在施工排水问题。场区少粘性土不存在地震液化问题。

3　线路的主要工程地质问题

工程区存在的主要工程地质问题是：第三系软岩膨胀性问题、黄土状土的湿陷性问题、施工排水问题、施工边坡问题。

3.1第三系软岩膨胀性问题

凤泉区—凤泉区蓄水池支线段（FQ0+000～FQ1+ 476）和西分岔—西分水厂支线的起点（桩号XSC0+ 000～XSC0+809），其管线下部地层主要以第三系泥灰岩为主，管线局部位于该层顶部，据附近渠线资料，具弱—中等膨胀潜势，施工时应做到快挖快填，尽量缩短地基暴露时间，防止其胀缩变形影响边坡和地基稳定。或进行换填处理。

3.2黄土状土湿陷性问题

管线第⑦-1层黄土状重粉质壤土湿陷系数δs= 0.018～0.036，平均值为0.025，具轻微—中等湿陷性。凤泉区支管线管底位于该层中，应对地基采取相应处理措施，如进行强夯、换填处理等等。

3.3施工排水问题

地下水位高程埋深约3.06～7.10m，水位高程70.7～64.6m，地下水位于管底板附近，存在施工排水问题。建议采取降水、排水处理。

3.4施工边坡稳定问题

凤泉区段，管线埋深一般4.0～6.0m，局部地段大于9.0m，组成边坡岩性主要为重粉质壤土、中粉质壤土及黄土状重粉质壤土，上第三系泥灰岩，建议施工边坡坡比：粘性土（1∶1.00）～（1∶1.25），泥灰岩（1∶1.00）～（1∶1.50）。

凤泉区—人民胜利渠管理处段，管线埋深一般3.0～6.0m，最大埋深为9.8m，管底主要位于第⑥、⑦层中，组成边坡岩性主要为重粉质壤土，其次为中粉质壤土，建议施工边坡采用（1∶1.00）～（1∶1.25）。

人民胜利渠管理处—七里营水厂段，管线埋深一般3.0～5.0m，最大埋深约为12m，管底主要位于第③层中，组成边坡岩性主要为重粉质壤土和砂壤土。建议施工边坡采用（1∶1.00）～（1∶1.50）。

4　结论

新乡老道井分水口门至新乡市输水管道工程，所处地貌单元主要是山前冲洪积倾斜平原和黄卫冲（洪）积平原。凤泉区段，为土岩双层结构，管底大部分位于泥灰岩中，局部位于重粉质壤土、黄土状土重粉质壤土中。该黄土状土具轻微湿陷性，泥灰岩具弱—中等膨胀潜势；凤泉区—人民胜利渠管理处段，为粘、砂双层结构；人民胜利渠管理处—七里营水厂段，为粘、砂双层结构，地基土主要为砂壤土，强度较低。针对不同的工程地质段和不同的工程地质问题，采取响应的处理措施。

［1］GB50487-2008水利水电工程地质勘察规范［S］.北京：中国计划出版社，2008.

［2］陈平货.南水北调供水配套工程上街输水管线工程地质条件评价［J］.河南水利与南水北调，2011（13）.

［3］刘特洪.南水北调中线工程黄土的研究现状［C］//南水北调工程地质分析研究，2002：110-116.

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A

1004-5716（2016）07-0150-03

2015-12-30

2016-01-01

司涛（1976-），男（汉族），河南周口人，工程师，现从事土地整理勘察、设计、施工管理及研究工作。