金鸡灌区初步设计报告 - 图文(7)

2019-03-09 14:56

现象;左右岸渠坡抗冲性较差;渠底淤积,严重影响过流。

建议工程处理措施:渠道断面按1:1.5-2.0边坡整形、渠道清淤、岸坡支护或采用门形拱涵型式。

(2)浅开挖段明渠

浅开挖段明渠段占东干渠总长的27.0%,目前明渠断面底宽1.0~1.2m之间、渠深1.0-1.5m之间、渠坡多在1:2左右,渠基淤积层厚0.2-0.3m。

此段渠基仍由上更新统粘性土所组成,土质坚硬,含水量较少。土体物理力学性质及渗透性质同上。由于膨胀效应及边坡崩解,渠坡表层松动层厚度在0.1-0.3m之间,渠坡稍有坍塌、垮坡现象。

浅开挖段明渠渠坡总体稳定性良好,但渠坡陡缓不一,局部有垮坡现象,渠底淤积普遍,降低过水效率。

建议渠底全面清淤硬化、岸坡整形支护,两岸人工开挖边坡1:1.5-2.0。 (3)填方段明渠

填方段明渠为台渠形式,占西干渠总长的66.2%,台渠地基由人工填筑渠堤构成,渠堤一般高3-4m,堤坡1:2左右,渠顶宽4-5m。台渠状明渠渠深1.5m左右,两岸渠坡1:2~3左右,渠坡顶部宽度0.6-1.0m,渠基淤积层厚0.3-0.5m。

台渠渠堤同样由当地上更新统粘土填筑而成,填土经过一定粘压夯实,填土多呈中等密实状,干密度一般在1.4~1.5g/cm3左右,相对密度在0.94左右,基本到达规范要求,堤坡稳定性较好。经堤身坑探取样试验,填土一般物理力学地质建议值如下:

填土天然含水量26.0%左右,塑性指数17.0~19.0,压缩系数0.30~0.65MPa-1,凝聚力40~50KPa,内摩擦角14~17°,土体渗透系数1.0~5.0×10-4cm/s。

台渠渠坡处填土同样由于场地狭窄,填土碾压质量明显低于渠堤堤身,干密度一般在1.2-1.4g/cm3之间,相对密度在0.84左右。填土土体同样具有一定膨胀效应,而且渠坡长期饱水软化,渠坡稳定性较差,渠坡表层普遍坍塌、垮坡,渠坡逐年变缓。渠基及渠坡填土同样存在一定碾压不均匀性,渠基、渠坡渗漏现象时有发生,给渠坡、渠堤稳定带来一定隐患。

为治理渠坡浅层滑动、提高渠堤抗滑稳定性和减少水量损失,建议此段明渠渠坡按1:1.5整形、渠底清淤、渠坡衬砌、渠底硬化处理。

3.3.3 西干渠一支渠

西干一支渠同样位于自然岗地斜坡地段,自然斜坡岗地地表坡度6°-10°,地表

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高程在59.2-30.8m之间,渠线所在位臵地势较平缓,支渠桩号0+000-3+179,总长3179m。设计渠首底部高程58.93m(吴淞),渠尾底部高程57.34m(吴淞)。

灌渠基本均为明渠形式,目前明渠断面底宽0.8~1.0 m左右,渠顶宽2.5~3.0m左右,渠坡1:2~1:3,渠堤高1.5m左右,渠底淤积层厚0.4m左右。明渠渠基依地形基本上为浅开挖地基及少量填方地基构成。

西干渠一支渠渠基同样位于荆门凹陷盆地自然岗地斜坡处,渠基土体仍为上更新统粘性土层,土体呈黄色、黄褐色,硬塑状,土体网纹状节理较发育,土体同样具有一定膨胀土性质。本次地质勘察揭示,地表松动层厚度在0.5m左右。

明渠修筑时,人工开挖边坡在1:1.5-1:2.0左右,坡高1.5 m左右,此类人工开挖边坡未做任何衬护措施。渠坡长期过水,土质饱水软化,强度降低,土质边坡浅层、间断式崩塌、滑塌较普遍。另外,土体的弱膨胀性进一步加速了边坡土体的崩解及滑移,使土体边坡进一步变缓。随着土体边坡滑移变缓,渠道愈发变窄,渠底淤积抬高,严重影响明渠过流。

由于此段渠坡坡高有限,渠坡失稳滑移有限,渠坡总体稳定性尚好,但渠坡需及时进行治理,否则边坡失稳、渠底淤积将愈发严重,下游农业生产将受到严重制约。

建议渠底全面清淤硬化,两岸边坡按1:1.5-2.0整形支护。

综上:明渠地基土由上更新统地层构成,土体为可~硬塑状黄色、黄褐色粘土构成,具中等弱膨胀性。土体允许承载力200KPa以上,渗透系数10-6cm/s左右,水下自然稳定边坡1:1.5,水上自然稳定边坡1:4~1:5。

上更新统粘土层做为渠基及渠坡,其强度及抗渗性绝对可以满足边坡设计要求,但渠坡稳定影响因素较多,是干渠的一个主要工程地质问题。

由上更新统粘土形成的人工开挖边坡,在土体结构未破坏之前,其临时稳定边坡可达1:0.5或更陡,但土体结构一旦遭到破坏,其稳定边坡将降到1:4~1:5。造成土体结构破坏的直接因素有:土体自重造成土体局部崩落或滑落;土体含水量变化,引起土体胀缩,造成土体结构破坏,抗剪强度降低,诱发土体失稳滑移,往往后者是引起土体结构破坏的主要原因。

因此明渠地表水位以上自然边坡及人工开挖边坡必须进行衬砌,衬砌深度应深入地表水位以下,厚度按潜在滑坡体下滑力验算。具高边坡的渠坡支护,除采用常规的削坡减载方式外,实践证明拱涵形式涵洞具有抵御两侧浅层土体蠕滑的良好功能,所以建议在渠坡高于3m以上时,渠坡支护均可采用拱涵形式。

台渠地基由人工填土构成,填土经过一定人工夯实,中等密实,允许承载力100Kpa

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左右,相比上部流动水体荷载,地基土体稳定,不存在压缩及不均匀变形问题。填土来自周围上更新统粘土,夹极少量植物根茎及碎石,渠坡具一定不均匀性,渠坡普遍有渗水现象,一旦渠水沿填土空隙渗漏,常造成渠坡安全隐患,故建议整个台渠渠底及渠坡均应硬化处理。

3.4 东、西干渠节制闸及分水闸工程地质条件

西干渠有4座续建配套的节制闸,分别位于桩号1+269、2+215、4+080和5+720,其中桩号2+215节制闸为新建,其它为重建。西干渠有3座新建的分水闸,分别桩号1+258、2+206和3+819处。东干渠新建1座节制闸和1座分水闸,分别位于桩号2+205和2+000处。

节制闸及分水闸主要由上游八字墙连接段、闸室、下游消力池及护坦组成。一般上游八字墙长3.5m,采用浆砌石圬工结构,墙身最大高度2m。闸室底板一般长5m,宽约4m,厚均为0.5m。消力池底板长均为5m,池深均为0.5m,板厚0.5m。护坦长5m,采用浆砌石护砌,厚0.3m。闸室基底最大应力在44.2kPa左右,最大应力不均匀系数在2.16左右。

本次工程续建配套节制闸、分水闸共9座,经本次地质调查及部分地质钻探揭示所有新建及重建闸室均位于金鸡水库下游南北向自然岗地之上或斜坡地带,出露地层均为上更新统粘性土,土体厚度超过20m,粘性土体均质致密,均呈硬塑状,土体具一定弱膨胀土性质。地表土体受膨胀土性质影响,大气极剧影响深度在0.5-1.0m左右,一般在0.5m左右,表现为土体结构破坏、结构松弛,大气影响深度基本与稳定地下水埋深持平,深度在2-3m之间,土体变形及松弛极不明显。

大气极剧影响带以下土体物理力学及渗透性质如下:

天然含水量20.0%左右,塑性指数17.0~19.0,压缩系数0.10~0.30MPa-1,凝聚力55~65KPa,内摩擦角17~23°,土体渗透系数1.0~5.0×10cm/s。地基土体承载力允许值在200-220kPa左右,与上部混凝土建筑摩擦系数取0.25,土体垂向允许渗透坡降0.60。

据设计文件,一般闸室开挖深度均在2.5m以下,闸室开挖已超过大气极剧影响深度,地下水埋深一般在2.0m左右,闸室开挖基本上均超过膨胀土极弱影响带。

综上:各闸室基础地基均为硬塑状粘土,地基承载力较高,地基土体强度及压缩

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变形均满足上部建筑荷载要求,各闸室基础地基稳定性良好,开挖深度较深,地基土体稳定性基本上不受膨胀土效应影响;场区内有灌区地表水常年补给,地下水水位较高,接近1.5-2.0m左右,认为区内平缓地带土体受土体膨胀性影响较低,闸基稳定性、适应性较好;建议闸室基坑临时开挖边坡1: 0.5-1.0左右。

3.5 干渠泄水闸工程地质条件

在西干渠桩号1+366处设臵有泄水建筑物,由进口连接段、闸室泄水槽、下游消力池和护坦段组成,全长39m。西干渠桩号5+670处新建一座泄水闸,闸室基础最大应力72.8kPa左右,应力不均匀系数1.44左右。

闸址均直接位于上更新统老粘土之上,地基承载力较高,基础稳定性良好。一般闸基开挖深度2.5m,基本位于大气影响带底部,闸基土体基本不受不均匀胀缩力作用。闸基通常均为整体状基础,抗地基土体不均匀变形能力较强,地基土体强度较高,闸基稳定性及适应性良好。

3.6 东、西干渠重建桥工程地质条件

本次工程东干渠重建机耕桥8座、人行桥共10座。西干渠重建机耕桥17座、人行桥共6座。西干一支渠重建机耕桥4座、人行桥共5座。机耕桥跨度为5m、宽3.6m、厚0.3m,人行桥跨度5m,宽2m,厚0.30m。机耕桥、人行桥桥身均为钢筋混凝土结构,桥墩为混合型结构,底板采用C10混凝土,厚30cm。

东西干渠上有数十座机耕桥、人行桥,桥基均臵于上更新统老粘土之上,粘土可~硬塑状,允许承载力220KPa以上,桥基稳定性良好。但桥基在改扩建时一定要注意以下事项。

1、桥基一定要挖至膨胀土影响带深度以下。

2、桥墩一定要扩大,在开挖面以下、临空面以上,要查清是否有倾向渠沟的缓倾角节理裂隙,若有尽量挖除。

3、桥基在浇混凝土之前,可对地基适当饱水,以减少今后的湿陷性。

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3.7 沿线涵管工程地质条件

干渠两侧埋有多处分水涵管,涵管埋深1~2m,涵管由预制混凝土管构成,长3~5m。涵管管座大部分位于人工填土中,部分位于上更新统老粘土中。

人工填土管座,填土较松散,碾压欠密实,大部分位于膨胀土影响深度以内,遇水膨胀,管座略有抬升,失水开裂,给涵管施加不均匀拉应力,因此涵管最好是整体性的,以免混凝土管拉裂变形。

上更新统老粘土管座,地基承载力较高,地基不存在压缩变形问题,但部分管座位于膨胀土影响深度以内,地基土体在膨胀力作用下,产生不均匀变形,将会给涵管附加各种方向的拉应力和剪应力,造成涵管开裂。因此,在涵管底部最好覆盖一层柔性体垫层,如薄层砂性土或非膨胀性填土。

3.8 沿线渡槽工程地质条件

本次工程渡槽重建分别位于0+790、7+840处,渡槽规模不大、长度有限。 渡槽基础同样坐落于上更新统老粘土之上,基础埋深在2.50m以下,基础承载力较高,基础底面基本接近地下水变动带,基础稳定性较好。但基础土体具一定弱膨胀性,基础最好避开岗地斜坡地带,基础浇注前尽量清除浮土、垫薄层砂层,以适应地基微小变形。

3.9 场区主要工程地质问题及处理措施

工程场区位于弱膨胀土地区的丘陵状岗地,灌区大部分渠系位于岗地斜坡处,渠系开挖又形成众多人工开挖斜坡,渠系运行多年,较高自然斜坡及人工开挖斜坡普遍滑移失稳,严重地破坏了渠系的完整性和灌渠的正常运行。灌区部分渠系渠基为填方式及半挖半填式,台渠地基的稳定性直接影响到台渠的基础及渠坡的稳定性及抗渗性。所有渠系渠坡均由土坡构成,土体风化卸荷,又加上土体弱膨胀性,渠坡抗冲性较差,常造成渠坡土体脱落、渠底淤积,阻碍渠水流量及流速。深开挖方渠基及所有附属水工建筑物基础均位于地下水位季节变动带以下或附近,土体强度及承载性较高,建筑物基础地基稳定性良好。所以本工程的主要工程地质问题有土质边坡稳定问题、渠堤自身稳定及边坡稳定问题以及土体边坡抗冲稳定问题。

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