舒庐干渠南港渡槽工程地质条件浅析

　　摘要：文章对舒庐干渠南港渡槽的工程地质条件进行简述，结合历次加固工作的经验与不足，从工程地质条件角度对渡槽存在的问题进行分析并提出建议。

　　关键词：工程地质条件,地基允许承载力,不均匀沉降,可灌性

　　1工程概况

　　南港渡槽为舒庐干渠跨南港河建筑物，位于南港镇南约2km的郭墩庄。渡槽始建于1967年，于1968年建成通水。槽墩为浆砌块石，设计流量50.5m3/s，设计水深2.4m。双曲拱结构，12孔，每孔净跨20m，全长273m。渡槽运行初期因各种原因即出现各种结构裂缝、槽身渗水、墩基悬空等问题。1977年起曾多次对渡槽不同部位进行了加固处理，均取得了不同程度的效果。但因渡槽存在先天不足，都没有彻底解决渡槽存在的问题。目前槽身、墩身均存在裂缝，漏水和渗水严重，主河槽内墩基埋置较浅易遭水毁，槽身内壁、底板砼面层碳化老损严重，槽底钢筋裸露锈蚀，人行道栏杆损坏，因此需要进一步加固处理。

　　2 区域地质概况

　　工程区域属燕山构造层上侏罗系亚构造层，为陆相火山岩建造。位于龙门冲~南港破碎带，该线岩石普遍破碎和发育密集的裂隙，碎裂岩化、糜棱岩化普遍，但无规模较大断层发现。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)，工程区地震动峰值加速度为0.10g，相应地震基本烈度为Ⅶ度，设计地震分组为第一组。

　　3 工程地质特性

　　3.1 地层岩性

　　工程区地貌类型有丘陵、岗冲及河谷等，地表高低不平，起伏较大，南港河水沿谷底自东向西顺势而下。在勘察深度范围内，所揭露的地层从上到下叙述如下：

　　①层，轻壤土(Qal4)：灰黄色，主要分布于南港河右岸，稍湿，松散，含有少量砾石，为中压缩性土层。层厚0.2～2.3m，层底高程43.22～45.60m。

　　②层，砂砾石(Qal4)：杂色，以灰黄色为主，松散～中密状，岩性成分较复杂，以亚圆状和次棱角状为主，粒径变化较大，多为20～100mm，中砂填充，胶结差。该层在南岗河主河槽内被河水长期淘蚀，细颗粒流失，粗粒结构间隙较大，结构松散，该层厚0.3～3.1m，层底高程39.73～44.10m。

　　③1层，强风化凝灰岩(J)：灰色、红褐色、肉红色，破裂状结构，裂隙发育，裂隙面紫红色，可见锈斑。岩面起伏较大，层厚2.2～5.5m，层底高程35.38～43.20m。

　　③2层，弱风化凝灰岩(J)：灰色、夹肉红色，以基性侵入体为主，裂隙较发育，该层未揭穿，已揭露最大层厚6.2m。地层分布情况见图。

　　图3.1 南港渡槽纵向工程地质剖面图

　　结合室内外勘察成果，按照有关技术标准，通过统计分析，并类比类似工程，提出对该场区地层有关参数建议值，见表3.1。

　　表3.1 南港渡槽墩基主要土层指标建议值表

　　注：②层砂砾石建议值“――/――”意为“南港河河槽两侧滩地/ 南港河河槽内”。

　　3.2 水文地质条件

　　根据地下水的储存、运动和排泄特点，场区内地下水类型主要为孔隙潜水和基岩裂隙水。孔隙潜水主要赋存于①层轻壤土、②层砂砾石中，基岩裂隙水主要赋存于下伏强风化岩石裂隙中。主要的补给形式为大气降水和地表径流，与地表水有着较强的水力联系，受季节变化影响，富水程度差异较大。

　　依据《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)相关规定判定，勘察期间，南港河河水对混凝土具有重碳酸型弱腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性;地下水对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构 有弱腐蚀性。

　　3.3 工程地质条件分析

　　据勘察成果，①层轻壤土仅在南港河右岸浅层分布，土体较松散，中等压缩性，其地基允许承载力110 kPa;②层砂砾石，松散～中密状，砂砾混合，级配良好，强度较高，其地基允许承载力350 kPa，可作为天然地基持力层。但在主河槽内由于河水长期冲刷淘蚀，细粒流失，充填效应降低，结构松散，承载力降低，沉降量变大，其地基允许承载力150 kPa，若作为墩基持力层需进行地基加固处理;③1层强风化凝灰岩强度较高，厚度较大，其地基允许承载力800 kPa，为较好的墩基持力层;③2层弱风化凝灰岩强度较高，地基允许承载力1500 kPa，可做良好的墩基下卧层。

　　4工程地质问题与渡槽稳定性关系

　　4.1墩基不均匀沉降问题

　　由于覆盖层局部厚度较大，当时施工条件有限，部分墩基未深入嵌岩，座落在②层砂砾石中。该土层受河水及地下潜水共同作用，不同程度受到淘蚀，土体出现不同程度的松散，在上部载荷的长期作用下，使各墩基沉降量差异较大，导致槽身多处因不均匀沉降出现裂缝漏水。为遏制这种裂缝的产生和扩大，应对墩基采取两方面措施：一是对现有墩基采取地基加固措施，防止沉降差异进一步扩大;二是对加固后的地基采取保护措施，采取止水措施防止其继续被淘蚀。

　　4.2 地基加固处理土层可灌性问题

　　勘察发现，河槽中心及近河槽处砂砾石层粗粒含量较多，主要以卵石、碎石为主，这是由于细颗粒被河水冲蚀所致，近河岸两侧部分受水流冲蚀影响相对较小，砂砾石层细粒含量稍多，以粗砾为主，夹有卵石、碎石。通过室内颗粒分析试验可以看到，河槽内砂砾石层的细粒成分明显缺失，两类砂砾石层D15指标差别较大，平均值分别为11.6mm、0.9mm。(见图4.1)由于D15是判断地层可灌性的重要指标，因此在施工中确定可灌性时，应根据不同灌浆材料结合现场灌浆试验综合确定。另外，由于河槽中心及近河槽处砂砾石层粗粒间孔隙较大，结构较松散。为保证灌浆效果，建议在河槽下游采取截渗措施，防止浆液顺孔隙流失，保证浆液有足够固结时间。

　　图4.1 颗粒分析曲线图

　　4.3 水文条件对墩台安全性及对灌浆效果的影响

　　渡槽所跨河段两侧为丘陵高岗，河水沿谷底自东向西顺势而下，地表水及地下水受大气降水影响很大，水位水势变化较大、较快、较急。河槽部位墩台长期位于水中受到冲刷。勘察发现，原墩基表层的混凝土防冲铺盖被损毁严重。丰富的地表水和地下潜水不但会冲刷墩台、冲毁防冲铺盖、淘蚀墩基土，还会对灌浆加固的施工效果产生影响。建议重新设置混凝土防冲铺盖，并扩大其范围，增加其厚度，提高其抗冲强度，减小河水对墩台的冲刷影响。并且在南港河上游地基土的一定深度内采取保护措施，例如设置止水帷幕或混凝土墙，防止河水及地下水对地基土的继续淘蚀和灌浆时对浆液的冲释。

　　5 结语

　　南港渡槽曾先后多次进行加固， 取得了不同阶段的效果，比如1977年的结构性加固，很大提高了运漕自身的强度和运水能力。但渡槽的现状仍不容乐观，除了出现常规性问题比如止水橡皮老化、砼面层碳化老损等外，槽身内喷浆能控制槽壁、底板裂缝的发展，裂缝处粘贴的之水橡胶带几年就产生撕裂、以及这些年来墩基础陆续出现悬空等问题，使我们不得不对墩基础的稳定性引起重视。基础失稳对上部结构的破坏是很大的甚至是毁灭性的，单纯的结构加固是提高上部构筑物自身的强度和刚度，对因地基失稳造成的破坏在一定程度上起衡制作用，但没有解决根本问题。治病寻根，标本兼治，笔者认为南港渡槽的加固应首先进行工程地质勘察工作，查清渡槽的工程地质和水文地质条件，了解其工程地质特征，不良地质隐患类型及其分布。再根据实际地质条件制定出有针对性的加固补强方案，固标固本，保障渡槽安全运行。

　　参考文献

　　1 吴昌春,吴刚. 舒庐干渠南港渡槽存在问题与对策分析[J]. 安徽水利科技,2005(6)

《舒庐干渠南港渡槽工程地质条件浅析》

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