環(huán)太湖大堤浙江段工程地質(zhì)條件和隱患論文
1 問題的提出
太湖為大型淺水湖泊，面積 2 428 km2,平均水深 1. 89m,最大水深 2. 60 m,水位 3. 00 m 時(shí)相應(yīng)庫容 44. 3 × 108m3,是流域重要的調(diào)節(jié)水庫[1 -2].太湖岸線總長 371 km,其中，江蘇省 312 km,占 84%; 浙江省 59 km,占 16%.浙江段岸線原無堤防，自 1991 年 11 月開始建設(shè)，經(jīng)過1992 年和 1993 年第二、第三次土方施工，大堤初具規(guī)模。
目前已建成堤線長約 65. 12 km （ 包括局部包港堤線） ,在歷次抵御臺(tái)風(fēng)和洪水中起到了十分重要的作用[2].以湖州市長兜港入湖口為界，堤線分東西 2 段，向西至父子嶺為西段，向東至胡溇為東段。
浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院曾于 1991 年大堤未建前及大堤運(yùn)行 10 多年后的 2004 年和 2008 年，先后 3 次對(duì)大堤進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，勘察方法包括地質(zhì)測繪、鉆探、靜探、十字板等，對(duì)堤身及堤基進(jìn)行了大量地質(zhì)勘探工作，完成地質(zhì)勘探剖面線長 150 km,完成鉆孔 180 余只，進(jìn)尺 5 400m,最大孔深 50 m,室內(nèi)土工試驗(yàn) 2 500 件，靜探孔 80 個(gè)，十字板原位測試孔 60 個(gè)，試驗(yàn)點(diǎn) 2 400 點(diǎn)。
筆者綜合靜力觸探、十字板等現(xiàn)場原位試驗(yàn)及鉆探取樣室內(nèi)土工試驗(yàn)，對(duì)環(huán)太湖大堤浙江段的土層特征進(jìn)行分析。在土層特征分析的基礎(chǔ)上，對(duì)工程地質(zhì)條件和存在的隱患進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的地基處理建議，以期對(duì)類似工程建設(shè)具有借鑒作用。
2 區(qū)域地質(zhì)概況
環(huán)湖大堤位于太湖周邊的杭嘉湖平原湖沼堆積平原上，北臨太湖，西北、西南有低山殘丘分布，區(qū)內(nèi)地勢平坦，河網(wǎng)密布，地面高程一般為 1. 0 ~3. 0 m[3].平原區(qū)覆蓋第四系松散堆積物，成因復(fù)雜，巖相多變，地表以下 50 m 地層大致可分為上下 2 部分： 上部分為全新統(tǒng) （ Q4） ,以湖沼相、海相堆積物為主； 下部為上更新統(tǒng) （ Q3） 沖湖積為主的地層，在局部地區(qū)，還分布有較老的殘坡積層及沖洪積的含泥砂礫石層。
地下水為孔隙潛水，受地表水及大氣降水補(bǔ)給，淺部土層多屬微透水 ~ 弱透水的黏性土層。砂性土以粉土和粉細(xì)砂為主，分布不穩(wěn)定，富水性弱。地下水位一般為地面以下 0. 5 ~2. 5 m.
3 堤身堤基工程地質(zhì)條件及隱患
太湖環(huán)湖大堤浙江段東段 （ 長兜港-胡溇） 長約26. 53 km,西段 （ 長兜港-父子嶺） 長約 38. 59 km,工程地質(zhì)條件和主要隱患如下。
3. 1 東、西段大堤工程地質(zhì)條件東段堤身填筑土由Ⅰ1層黏質(zhì)粉土組成； 堤基 50 m 范圍內(nèi)為第四系松散堆積物、主要由ⅢSL層黏質(zhì)粉土、Ⅲ1層淤泥質(zhì)黏土、Ⅳ層粉質(zhì)黏土、Ⅴ1層淤泥質(zhì)黏土夾粉土、Ⅴ2層砂質(zhì)粉土、Ⅶ層粉質(zhì)黏土、Ⅷ層砂質(zhì)粉土、Ⅸ層粉質(zhì)黏土和Ⅹ層砂質(zhì)粉土、粉砂組成，東段大堤典型地質(zhì)橫剖面見圖 1,主要土層的物理力學(xué)指標(biāo)特征見表 1.
堤身填筑土Ⅰ1層黏質(zhì)粉土層，粉粒含量較高，大部分樣品屬微透水性 ~極微透水性，少數(shù)屬弱透水性，能滿足堤身填筑土料的防滲要求，但堤身中也存在填筑不均勻和局部壓實(shí)度偏低的狀況。呈透鏡體狀分布的Ⅲ1層淤泥質(zhì)黏土和Ⅴ1層淤泥質(zhì)黏土夾粉土 （ 層狀土） ,為高含水率，高壓縮性，低強(qiáng)度軟土，性質(zhì)差，是堤基穩(wěn)定的控制性土層； ⅢSL黏質(zhì)粉土，分布淺，強(qiáng)度較高，是較好的堤基天然持力層； Ⅳ層粉質(zhì)黏土、Ⅴ2層砂質(zhì)粉土和Ⅶ 層粉質(zhì)黏土性質(zhì)好，可作為建筑樁基持力層； Ⅷ層砂質(zhì)粉土、Ⅸ層粉質(zhì)黏土和Ⅹ層砂質(zhì)粉土、粉砂埋藏較深，對(duì)堤基的穩(wěn)定影響不大。
西段堤身填筑土由Ⅰ1層黏質(zhì)粉土和Ⅰ2粉質(zhì)黏土組成； 堤基 50 m 范圍內(nèi)主要由ⅢSL層黏質(zhì)粉土、Ⅲ1層淤泥質(zhì)黏土、Ⅳ層粉質(zhì)黏土、Ⅴ1層淤泥質(zhì)黏土夾粉土、Ⅴ2層砂質(zhì)粉土、Ⅵ1粉質(zhì)黏土、Ⅶ層粉質(zhì)黏土和Ⅸ層粉質(zhì)黏土等組成。西段大堤典型地質(zhì)橫剖面見圖 2,主要土層的物理力學(xué)指標(biāo)特征見表 2.
堤身填筑土Ⅰ1層黏質(zhì)粉土層，粉粒含量較高，大部分12粉質(zhì)黏土，性質(zhì)較好，屬微透水性 ~ 極微透水性。均可滿足堤身填筑土料的要求。但堤身局部存在填筑不均勻和壓實(shí)度偏低狀況，個(gè)別堤段填筑有淤泥質(zhì)土。呈不連續(xù)分布的Ⅲ1層淤泥質(zhì)黏土和Ⅴ1層淤泥質(zhì)黏土夾粉土 （ 層狀土） ,為高含水率，高壓縮性，低強(qiáng)度軟土，性質(zhì)差，是堤基穩(wěn)定的控制性土層； ⅢSL黏質(zhì)粉土，分布淺，性質(zhì)相對(duì)較好，可作為天然持力層； Ⅳ層粉質(zhì)黏土、Ⅴ2層砂質(zhì)粉土和Ⅶ 層粉質(zhì)黏土性質(zhì)好，可作為建筑樁基持力層； Ⅵ1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土和Ⅸ層粉質(zhì)黏土埋藏較深，對(duì)堤基的穩(wěn)定影響不大。
3. 2 大堤主要隱患
�。� 1） 堤前擋墻基礎(chǔ)底板高程偏高，擋墻斷面小，墻前趾埋深淺，抗風(fēng)浪能力不足。堤前抗風(fēng)浪能力弱是現(xiàn)狀環(huán)湖大堤存在的主要安全隱患。
�。� 2） 大堤現(xiàn)狀為漿砌塊石護(hù)坡為主，但部分擋墻已傾覆或傾斜嚴(yán)重，局部地段有小規(guī)模塌岸，有水毀現(xiàn)象。堤身及地基均有不同程度的沉降�，F(xiàn)狀堤頂高程不能滿足防洪要求。
�。� 3） 東、西 2 段大堤堤身填筑的Ⅰ1層黏質(zhì)粉土，粉粒含量較高，大部分樣品屬微透水性 ~ 極微透水性，少數(shù)屬弱透水性，能滿足堤身填筑土料的防滲要求，但堤身中也存在填筑不均勻和局部壓實(shí)度偏低的狀況，同時(shí)根據(jù)勘探揭露，個(gè)別堤段填筑有淤泥質(zhì)土，存在不均勻沉降問題。
（ 4） 部分堤段為通過段為原河道、池塘，應(yīng)挖除表層流泥，并應(yīng)注意局部流泥分布較厚地段的堤岸穩(wěn)定問題。
（ 5） 堤基土層中Ⅲ1層淤泥質(zhì)黏土和Ⅴ1層淤泥質(zhì)黏土夾粉土 （ 千層餅狀土） ,為高含水率，高壓縮性，低強(qiáng)度的軟土，性質(zhì)差，是堤基穩(wěn)定的控制性土層，易導(dǎo)致發(fā)生大堤滑坡等事故。
�。� 6） Ⅴ2層粉土，性質(zhì)較好，埋藏較深，局部頂板出露較高處，對(duì)河道岸坡穩(wěn)定有利，但樁式護(hù)岸進(jìn)行樁基施工時(shí)，易塌孔，應(yīng)做好孔壁的保護(hù)。
4 對(duì)大堤處理的建議
考慮到大堤現(xiàn)狀及堤基工程地質(zhì)條件等狀況，對(duì)大堤處理的建議如下：
�。� 1） 堤前加固： 對(duì)現(xiàn)狀擋墻已傾覆或傾斜嚴(yán)重、受風(fēng)浪影響大的堤段，要求在擋墻前先進(jìn)行混凝土撐墻加固，頂高程與原擋墻高程持平，然后再拋石，確保加固平臺(tái)總寬不小于 3 m.
（ 2） 堤后填塘固基： 現(xiàn)狀大堤經(jīng)堤前設(shè)計(jì)水位堤后常水位穩(wěn)定復(fù)核驗(yàn)算，其背水坡抗滑穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求，需采用填塘固基或加寬堤身等工程措施。
（ 3） 由于堤后魚塘的存在，給大堤的管理帶來不利因素，不利于大堤的穩(wěn)定安全，也影響大堤的防洪搶險(xiǎn)和今后行車的安全。在興建本工程時(shí)應(yīng)一并對(duì)堤后魚塘進(jìn)行全線的填塘固基處理，填筑高程與原地面持平。
�。� 4） 對(duì)影響大堤穩(wěn)定的軟弱土層，如地基上部的.Ⅲ1層淤泥質(zhì) （ 粉質(zhì)） 黏土、ⅢSL層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、ⅢSIL淤泥和Ⅴ1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土，建議設(shè)計(jì)進(jìn)行抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算，必要時(shí)采取工程措施進(jìn)行處理。軟土較薄處，可采用置換法，厚度較大處可采用地基處理加固方法。
�。� 5） Ⅴ2層粉土等砂性土，性質(zhì)較好，埋藏較深，局部頂板出露較高處，對(duì)河道岸坡穩(wěn)定有利，但樁式護(hù)岸進(jìn)行樁基施工時(shí)，應(yīng)做好孔壁的保護(hù)，施工采取工程，防止砂性土的震動(dòng)液化。
5 結(jié) 語
�。� 1） 東、西大堤的工程地質(zhì)條件基本類似，堤身主要由Ⅰ1層黏質(zhì)粉土組成； 堤基主要由ⅢSL層黏質(zhì)粉土、Ⅲ1層淤泥質(zhì)黏土、Ⅳ層粉質(zhì)黏土、Ⅴ1層淤泥質(zhì)黏土夾粉土、Ⅴ2層砂質(zhì)粉土、Ⅶ層粉質(zhì)黏土、Ⅷ層砂質(zhì)粉土、Ⅸ層粉質(zhì)黏土和Ⅹ層砂質(zhì)粉土、粉砂組成。
�。� 2） 現(xiàn)狀大堤堤身的主要工程地問題有現(xiàn)狀擋墻傾覆或傾斜嚴(yán)重，局部地段有小規(guī)模塌岸，有水毀現(xiàn)象。堤身及地基均有不同程度的沉降。現(xiàn)狀堤頂高程不能滿足防洪要求等。
�。� 3） 東、西大堤堤基土層中Ⅲ1層淤泥質(zhì)黏土和Ⅴ1層淤泥質(zhì)黏土夾粉土 （ 千層餅狀土） ,的軟土層，性質(zhì)差，是堤基穩(wěn)定的控制性土層，易導(dǎo)致發(fā)生大堤滑坡等事故。
�。� 4） 對(duì)大堤身調(diào)查應(yīng)充分重視，調(diào)查內(nèi)容應(yīng)包括堤岸崩塌、水毀、管涌、滲漏、堤岸崩塌等地質(zhì)隱患，為設(shè)計(jì)的提供地質(zhì)依據(jù)。
�。� 5） 對(duì)堤基的勘察應(yīng)重視對(duì)主要工程地質(zhì)問題的分析，尤其是影響地基穩(wěn)定的軟弱土層，如本工程中Ⅲ1層淤泥質(zhì)（ 粉質(zhì)） 黏土、ⅢSL層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土、ⅢSIL淤泥和Ⅴ1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土等弱土層，提供設(shè)計(jì)合理的物理力學(xué)參數(shù)。【表略】
參考文獻(xiàn)：
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