河道护岸勘察讲解

1、 工程概况 防洪护岸工程位于乌恰县巴音库鲁提乡境内恰克玛克河上，防洪护岸工程沿212 省道北上，根据业主提议主要对巴音库鲁提乡附近河岸进行治理， 保护河道左 岸乡政府及部分草场。恰克玛克河多年平均迳流量1.81亿/m3,河岸洪痕最大高度为1.51.6m，堤 防设计高度为2-3m，堤防工程规模为四等。根据勘测任务要求对河道左岸房屋和草场进行保护，在乡政府以北合适的河 段设计防洪护岸工程，并考虑与岸边已有引水工程和泄洪工程的衔接，寻找建设 堤防的天然建筑材料。本次防洪护岸工程按照可研、初步设计阶段开展地质勘察工作。勘察工作目的、任务和依据(1)目的、任务为防洪护岸工程设计提供必要的地质勘察资料，主

2、要勘察任务为：查明沿河道两岸的区域地质、水文地质、工程地质条件，并做出评价。查 明河段的地质结构、岩土类别、土的密度和含水量状态，地下水的埋深、变化规 律和地表水情况；确定防洪堤基底的稳定性，及岸坡坡度的稳定性；与设计共同 商量护岸工程位置。查明对工程场地位置起控制作用的不良地质条件、特殊性岩土的类别、范 围、性质，评价对工程的危害程度，提供防治设计所需的地质资料和地质参数。 特别应查明河道沿线洪痕高度等地质灾害的成因和不良土层的分布，提出河道沿 线地质灾害的建议处理方案。查明场地地基土地层结构、工程地质及水文地质条件，提供护岸工程基础 设计所需的地质参数，为选择堤防类型提供地质资料。查明堤防

3、工程建筑物场地的地震基本烈度。沿河道附近及周边寻找建设堤防的天然建筑材料，主要寻找天然砂砾石垫 层料和砼骨料，并按有关试验规程要求进行相应的试验，提出料场的基本参数，填筑用的天然砂石料14.1188万m3,砼骨料0.7787万m3勘察依据2011 年 11 月乌恰县水利局下达的巴音库鲁提乡防洪护岸设计勘测委托 书（可研、初步设计阶段） ；堤防工程地质勘察规程SL/188-96 ;DL/T5194-2004；DL/T53882007。1:20 万区域地质测绘及 1:200 万水电水利工程地质勘察水质分析规程水利水电工程天然建筑材料勘察规程前人的工作情况和资料利用恰克玛克河所处的巴音库鲁提乡河段完

4、成过 的区域地质构造工作； 2001 年 9 月克州水利水电设计院完成过新疆乌恰县恰克 玛克河流域防洪规划报告 。该段河道存在的主要问题是河道侧蚀河岸,左岸河坎 高度低（1.5-2m），造成每年洪水期不断地吞食河左岸的房屋和草场；尽管巴音库 鲁提乡政府过去也采取过一定的防洪措施，但由于资金问题和防洪标准低，都不 能解决巴音库鲁提乡防洪的根本性问题，每年对巴音库鲁提乡造成的经济损失达 数十万元以上，河道地质灾害频繁。勘察工作方法、质量及完成工作量本次勘察工作根据野外实地踏勘，结合当地工程地质条件，确定勘察工作方 法以地表地质测绘、探坑开挖和试验为主，由浅入深，由表及里地逐步开展地勘 工作，同时依

5、照堤防工程地质勘察规程开展工作。进入工地首先沿河岸一带进行 1 ：50000、 1:5000 地质测绘工作，重点调查 河两岸沿线的地形地貌、耕地及人工建筑物情况，即房屋、耕地分布、冲洪沟数 量、规模及物理地质现象。划分地质界线和不良地质现象及特殊性岩土分布范围， 同时进行料场地质调查，圈定料场位置及范围。待地表测绘完成后下达探坑开挖任务， 并进行探坑现场布置， 沿河道每 500m 布置一个探坑，并用桩号标识，遇到建筑物或地质条件变化大地段：如渠道引水口、洪沟处加密布置探坑，探坑深度3-4m。在选定的乌恰县边防检查站成品料场进行料场范围的调查及取样工作。抗探开挖采用挖掘机开挖，探坑开挖深度按照可

6、能的堤防基础设置深度以 下12m揭露河谷右岸及堤防基础原始地层结构， 保证探坑描述和取样的准确性。待探坑开挖完成后根据各地质单元地层岩性出露情况，制定现场取样试验 任务及试验项目，通知试验工作人员分别在堤防探坑和料场中取样，堤防和料场 取样依照堤防工程地质勘察规程 SL/188-96 和水利水电工程天然建筑材料勘 察规程 DL/T5388 2007要求进行取样。3工程地质地质概况地形地貌 防洪堤防工程区处于天山山脉的低中山区恰克玛克河谷中，河谷两岸山体总体走向呈NE80方向，山体高峻，基岩裸露，岸坡40-60度，海拔高程22602600m 相对高度250400m谷底高程为2260m左右，河流由

7、北西向转为南北流向，河谷 左岸发育I、V、W级阶地，右岸零星发育阶地，缺失U级阶地， 其中I级阶地相对高度12.5m,川级阶地相对高度1015m W级阶地相对高度 2535m V级阶地相对高度 4045m切级阶地相对高度 5055m河谷开阔， 谷底宽200500m为“U”型谷。防洪河段护岸工程位于凹岸边（左岸）一带， 左岸广泛发育I级阶地，1级阶地宽 200-500m,阶地面地形较平坦，多为房屋、 林带或草场。地层岩性工程区出露的地层主要为中泥盆系和第四系地层：中泥盆系地层（D2），广泛分布于河谷两岸低中山区，岩性为薄中厚层状石灰岩为主，岩层向北倾，岩层厚度大于800m。第四系下更新统（Q）：

8、以水平产状零星分布于河谷两岸中泥盆系地层边缘， 为巨厚层的砾岩，半胶结胶结，钙泥胶结，砾石成分为凝灰岩、砂岩、硅质岩， 厚度大于50m与中泥盆系地层呈不整合接触。第四系中更新统（Q）：为半胶结的砂卵砾石夹砂层，钙泥胶结，厚度大于10m与下更新统地层呈整合接触，分布于河谷两岸，组成V、W阶地。第四系上更新统（Qpl）:分布于河谷右岸，组成级阶，岩性为微胶结- 半胶结的砂卵砾石夹砂层，钙泥胶结，成层性明显，见水平层理，厚度大于5m。第四系全新统冲积物（Qal）:广泛分布于恰克玛克河谷中，分布于河床漫滩 及I级阶地上，1级阶地河拔高度12.5m,表层为洪积低液限粘土、下部为松散 砂卵砾石层（卵石混合

9、土），低液限粘土见水平层理，厚度0.3-1.0m，砂卵砾石厚 度大于5m砂卵砾石多为灰色，粒径一般为 610cm最大达40-60cm，中、粗砂 充填物占 5 10%，岩石成分为砂岩、灰岩和花岗岩，分选性较差，磨圆度较好。第四系全新统洪积物（Qpl）:零星分布于恰克玛克河谷两岸冲沟口附近，形 成大小不等的洪积扇体，岩性为含块石、碎石、砂卵砾石（卵石混合土）等，较 松散，有架空结构，厚度大于 3m。区域地质构造及稳定性工程区位于天山褶皱系、天山南脉地槽褶皱带、迈丹复向斜构造单元内（川43）， 北侧为托云山间坳陷（川48），南部为巴什苏洪复背斜（川42），以库尔勒-乌恰深断 裂分界。区域内地层走向与

10、构造线走向总体一致，为北东向或近东西走向，工程 区内河道两岸为大厚度中泥盆系地层，地层产状为7080 SNZ 5070，由南向北倾角渐变陡，为单斜构造，工程区河段内未见大断裂分布，库尔勒 -乌恰 深断裂位于工程区南侧约 15km该断裂为区域性活动性断裂，该断裂为左旋逆冲 性质，倾向北，倾角 50 -60 ，断裂错断最新地层为全新统， 断裂长度大于 220km， 运动速度为0.58mm/a,为超岩石圈断裂。区域内地震活动频繁，据有历史记载以来，50km范围内7-7.9级地震发生 过3次， 6-6.9 级地震发生过 6次，小于 5.9 级地震达数 10次之多，工程区 东偏南侧约30km处1902年

11、8月22日发生过8.25级地震1次，破坏性严重， 巴音库鲁提乡政府所在的恰克玛克河段中未见地震发生，但地震烈度仍很高， 根据 2001 年国家质量技术监督局 中国地震动峰值加速度区划图 （1/400 万）工 程区地震动峰值加速度为0.3g，对应的地震烈度为毗度，堤防工程区范围内属区 域构造稳定性较差的地区。水文地质条件恰克玛克河发源于中吉边境的西天山脉的中吉边境吐尔嘎特山南麓，河源有 少量的冰川和积雪，该段河流长 117.5km,干流多年平均径流量为1.81 X108m, 河道比降 1/80。山区无调节性水库，河流上游为暴雨多发区，谷底为流域内的地 下水侵蚀基准面，河床覆盖层厚度据规划资料一般

12、为40-60m。恰克玛克河区域地表水主要来源于流域北部山区冰雪融水、暴雨及两岸少许 的基岩裂隙水及泉水补给。工程区内河谷两岸为中泥盆系薄中厚层状砂石灰岩地层，基岩裂隙水不发育，透水性差；调查河段探坑揭露河水位高于河床两侧地 下水，主要为河水补给地下水，河床内砂卵砾石（卵石混合土）含有孔隙潜水， 河床覆盖层及I级阶地砂卵砾石渗透系数为k=1.1 x 10-23.2X 10-3cm/s,属中等强透水地层；河谷I级阶地表层上的低液限粘土渗透系数为2.2X 10-48.6X10-4cm/s,为中等透水地层。恰克玛克河水矿化度 930960mg/L, S（f含量181203mg/L （秋季水），对普 通

13、水泥无硫酸盐腐蚀性；CL含量112108mg/L对钢筋混凝土结构有弱腐蚀性 （见2表2-1 ）。河床地下水矿化度 9401680mg/L, SQ含量188333mg/L （秋季水）, 对普通水泥有弱腐蚀性；CL含量115168mg/L对钢筋混凝土结构中钢筋有弱腐蚀 性；对钢结构具有中等腐蚀性（见表 3-1 ）。防洪堤防工程处于恰克玛克河左岸I级阶地岸边，基础为含漂石砂卵砾石层（卵石混合土），根据2011年11月开挖探坑揭露下水位埋深为2.55m不等，含 漂石砂卵砾石层（卵石混合土）含水层厚度大于10m。不良地质现象防洪堤防工程所在的河谷为“U”型谷，纵坡为 1/80，河道侧蚀左岸，左岸 （凹岸

14、）为I级阶地陡立岸坡，高度为1.0-2.5m，主要由砂卵砾石（卵石混合土） 组成，其表面有薄层低液限粘土，每年的洪水期侧蚀岸边，使岸上耕地、房屋受 到威胁。在 1999 年至 2000 年 7 月左岸被洪水严重冲毁，巴音库鲁提乡受到极大 的威胁，该段河道抵防洪水的能力很差。同时沿河道两岸有大小不等的洪沟汇入主河道，发育泥石流物质；在治理的 河道段（左岸）前段（引水渠以上）有一洪沟发育，汇入主河道，洪沟深45m，宽2030m在主河道内形成一洪积扇地形，扇体宽度 100150m有泥石流物质 分布，为含土块石、碎石，堤防设计时应该给于考虑；另外在治理的河道左岸末 端（ 3+700处）有洪沟汇入主河道

15、，有泥石流物质分布，调查期间有地下水溢出。 地下水主要由河水补给，另外也用少许的洪沟内地下水和基岩裂隙水的补给，水 量约用3L-5 L/S,随着洪水期的到来水量会增大，建议设计堤防时应考虑过洪通道。该区域最大冻土深度为 150cm。表3-1恰克玛克河河水、地下水水质简分析成果表 试样编号取样位置(m)PH值矿化度COHCOCLSO2-CcJ +Mg+X+NCg/ Lg/ Lg/ Lg/ Lg/ Lg/ Lg/ Lg/ L腐蚀性界限 6.5无腐蚀v 0.015无腐蚀 1.07 Mmol/L 无腐蚀100-500mg/L弱腐蚀250-400mg/L弱腐蚀地下水1#/8.300.94微量0.3240

16、.1150.1880.0530.0480.181地下水2#/8.291.68微量0.6270.1680.3330.0890.0840.319河水1#/7.380.93未检出0.3330.1120.1810.0500.0470.183河水2#/7.440.96未检出0.3240.1080.2030.0480.0480.179 3 .2 防洪堤防工程地质条件及评价321 堤防及建筑物的工程地质条件及评价堤防基础工程地质条件：治理河道长度约3700m该段河道底宽150250m不 等，设计堤防总长度度约3700m布置于河道左岸陡立岸坡一带（见QKHX-DZ-03 图），主要防护左岸巴音库鲁提乡政府房屋

17、和草场。经过地质勘察河道右岸主要为 中泥盆系地层（D2）地层；左岸为I级阶地，阶地面宽 200-500m,相对高度1.0 2.5m，由第四系全新统冲积含漂石砂卵砾石层（卵石混合土）组成，其表面有厚 0.3-0.8m 的低液限粘土，阶地靠河道一侧多为较陡岸坡（ 7085）；河床内也 为全新统冲积含土漂石砂卵砾石（卵石混合土），厚度大于10m勘探期间河床内 有地表水，揭露地下水位2.55m堤防工程设置在河左岸陡立岸坡一带，堤防基 础为大厚度砂卵砾石（卵石混合土） 。低液限粘土物理力学性质见（表3-2、表3-3 ），天然密度p =1.451.67g/cm3, 干密度p d=1.331.44 g/cm

18、3，压缩系数为0.350.66Mpa-1，属中等压缩性土，抗 剪强度（天然状态）：C=15.016.3Mpa, 二28.5292,渗透系数为 k=2.7-4-4X 10 4.2X 10 cm/s。冲积含漂石砂卵砾石（卵石混合土） ，其不均匀系数为 12.1101.4，曲率系 数为0.95.7 （平均为1.9 ），平均颗粒级配：大于60mn粒径含量为26.8%，砾含 量（260mm粒径为 5057.1%，砂含量（0.0752mm为10.9%,细粒土含量 为（0.075mm） 1.1% （见表3-4）,卵砾石成分复杂，以凝灰岩、砂岩、灰岩、硅 质岩等多见，磨园度差中等好，岸边有轻微泥质胶结。其物理

19、力学性质：天然33 密度 p =2.182.26g/cm，干密度 p d=2.022.12 g/cm，相对密度为 0.43 0.62 , 结构中密，渗透系数k=1.3X10-26.2X 10-3cm/s,抗剪强度（天然状态）：C=17.8Mpa, = 36.3 （见表 3-5 ）。表3-4河床砂卵砾石（卵石混合土）颗粒级配曲线 表3-2河岸边I级阶地粘土物理性质汇总表 试样编号取样深度(m)砂(%)0.0750.00560(%)砾（%）砂（%）0.075Cj=d6o/d 102Cc=do /d 佃60土的分类TK114.570.613.61.341.22.7GW级配良好砾TK222.869.0

20、7.60.612.10.9SICb卵石混合土TK328.360.99.90.922.81.4SICb卵石混合土TK434.755.09.40.925.31.6SICb卵石混合土TK544.441.711.92.0101.45.7SICb卵石混合土TK624.661.712.21.545.23.8SICb卵石混合土平均26.861.1010.91.132.51.9SICb卵石混合土表3-5河床砂砾石（卵石混合土）物理力学性质汇总表 试样编号湿密度含水率干密度比重最大干密度最小干密度相对密度渗透系数直接剪切p (g/cm3)3 ( % )p o(g/cm3)GP dmax(g/cm )P dmin

21、(g/Cm )Dk(cm/s) (。)C(kPa)STK12.226.22.082.682.281.870.56-STK22.185.32.052.672.301.830.536.2 x 10-3STK32.217.72.022.662.281.860.43-36.317.8STK42.256.52.102.672.291.850.62-STK52.264.32.122.682.311.880.611.3 x 10-2STK62.203.72.072.692.281.900.49 堤防基础工程地质评价：堤防所处的河谷左岸（堤防岸边）为I阶地，由含漂石砂卵砾石（卵石混合 土）及低液限粘土组成。低

22、液限粘土属弱透水地层，也属冻胀性土；含漂石砂卵 砾石（卵石混合土）松散，其抗冲性能差，据现场调查最大掏蚀深度为1.51.6m, 建议进行护岸保护；另外堤防两端点应深入岸里，防止被洪水侧向冲刷掏蚀。设计堤防基础为含漂石砂卵砾石 （卵石混合土），属中等透水地层， 浅部 1-3m 结构中密，工程地质条件较好，综合分析承载力标准值建议取300kpa,砂砾石临时开挖边坡建议取1 : 1;在洪水期施工应做好基坑排水工作和防洪工作；另外河 道左岸堤防下游段（ 3+700）洪沟处堤防附近岸边有地下水出露，在此处建设堤防 应考虑堤防背面排水问题。按水利水电工程地质勘察规范 GB50487-2008附录P 土的液

23、化判别：对粒 径小于 5mm 的颗粒含量的质量百分率小于或等于 30%时，本项目堤防基础含漂石 砂卵砾石（卵石混合土） 5mm 的颗粒含量小于 24%（见图 3-1），为不液化。低液限粘土中SG2离子含量11522644mg/kg对混凝土有弱腐蚀性，CL离子 含量4411337mg/kg对钢筋混凝土结构中钢筋有中等腐蚀性；河水对钢筋混凝土 结构有弱腐蚀性，地下水对普通水泥有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋有弱 腐蚀性；对钢结构具有中等腐蚀性，设计时应考虑混凝土的防腐问题。建筑物基础工程地质评价： 在堤防河道左岸上段附近设有引水口 （无坝引水）， 现为自然冲沟口，在引水口下游 30m处有一引水闸

24、，最大引水量为0.3m3/s,闸址 处于I级阶地上，表层为低液限粘土层，厚度 0.5m,下部闸基础为砂卵砾石（卵 石混合土），建议对左岸河道堤防引水口重新设计，引水口基础为大厚度砂卵砾石 （卵石混合土），综合分析承载力按照 300kpa 考虑，并对引水口做好岸边护坡处 理。该段堤防引水口设置引水闸工程，应考虑土、水（河水、地下水）对混凝土 的腐蚀问题。在堤防 3+700 处河道左岸有洪沟分布，并有地下水出露，在特大暴雨期会形 成泥石流物质，对该段堤防稳定构成威胁，建议设计上考虑与堤防的衔接及排洪 问题。堤防及建筑物基础渗透变形类别及允许比降：32.5，渗透变形类别： 根据坝体土颗粒大小分配，其

25、不均匀系数平均为908070数分百重土总的径粒某于小6050403020_ M_= =三一三 =_-1=_ 二=二=01000100IO1曲率系数平均为 1.9，为颗粒级配连续的土（见图 3-1）TK平均线0.1颗粒直径d(mm) 0.01-=-= -=-=-（图3-1堤防基础砂卵砾石颗粒级配平均曲线）根据GB 50487-2008规范要求，按照粗、细颗粒区分粒径:df= . d70 d10df粗细粒的区分粒径（mrj）d70小于该粒径的含量占总土重 70%勺颗粒粒径（mm，取50mm d10小于该粒径的含量占总土重 10%勺颗粒粒径（mm，取1mm经计算：df=7.07mm据此该土层P值（细

26、颗粒含量）为24.4%。该土层渗透破坏类型为管涌型（PV 25%。临界水力比降的确定：计算流土与管涌的临界水力比降采用GB504872008水利水电工程地质勘察规范附录G的规定，管涌型或过渡型计算公式：2 d5Icr = 2.2(Gs - 1 )(1-n) Ld20式中：Gs土的比重取2.67; n土的孔隙率取0.225;d5、d2。一分别为小于该粒径含量占总土重的5%和20%勺颗粒粒径（mr）分别为 0.35mm 4.1mm计算得Jcr=0.18。当安全系数取2.0时，堤基土的管涌允许水力比降取0.09 ;建议允许水力比降取 0.09 。322 已建堤防工程地质条件评价根据调查巴音库鲁提乡设

27、计堤防左岸可见有历史上修建的简易堤防工程45处，堤防由钢筋网充填漂卵石或柱状混凝土构建及混凝土挡墙等型式。堤防一般高度为1.41.6m,宽度不规则，顶部宽1m左右，长度20200m不 等，基础一般未进行处理， 原地面堆积而成， 其走向与岸边平行或斜交， 交角 20 30，据观测在洪水期对岸坡有一定的防护作用，但多处已被冲毁，残缺不全， 需要年年加固，对保护岸边不起根本性的作用。但对于混凝土挡墙堤防型式，看上去是近 1-2 年修建，共有两段，长度分别 长为82m 427m前段82m长的在(0+250-0+330)计堤防线附近，洪堤基础处理 深度为1m左右，高度1.51.6m,顶部宽0.5m，如设计相同堤防型式可以考虑利 用。后段在新建堤防内，基本不能利用。5 结论及建议(1)防洪堤防工程位于巴音库鲁提乡境内恰克玛克河上，沿212 省道北上，距乌恰县边防检查站26km乡内有移动通讯塔，对外交通和联络方便；河道左岸 为巴音库鲁提乡房屋及草场，河坎高度1.5m-2.5m，每年洪水期对乡政府威胁极大， 且投入的经济代价达数十万元，防洪护堤工程十分必要。(2) 工程区处于天山褶皱系低中山区恰克玛克河谷中，河谷为“U”型谷， 河道左岸(凹岸)发育I级阶地，并形成陡立岸坡，由第四系全新统冲洪