前进农场河大洋河村段地质评价及河道工程布置探析_周志宇.pdf

2023.No.3收稿日期：20221021作者简介：周志宇（1986），男，工程师，主要从事水文水资源管理工作。摘要：对大洋河场地的地质状况进行调查分析，获取工程建设和施工所需的地质资料，同时对橡胶坝、生态框护坡等进行了总体布置。河道治理工程完成后，在满足防洪要求的同时，可为村民提供良好的生态环境。关键词：工程地质；工程布置；生态框护坡；大洋河村段中图分类号：TV221.2；TV861文献标识码：A文章编号：1004-7328（2023）03-0043-04DOI：10.3969/j.issn.1004-7328.2023.03.012前进农场河大洋河村段地质评价及河道工程布置探析周志宇（辽宁省抚顺水文局，辽宁抚顺113000）1概况大洋河村段项目治理长度0.591 km，其中生态框护坡 0.559 km，建设橡胶坝 1 座，长度 0.032 km。拟建场地位于沈阳市沈北新区大洋河村前进农场河上（东经1233400、北纬420322），距离辽河左岸约14 km，交通便利。前进农场河为长河右岸支流，河道长度17.3 km，总流域面积43.6 km2。本次调查共钻3个孔，总进尺30 m。2工程地质2.1地形地貌坝址区在地貌上属于辽河冲积平原，地势平坦。钻孔地面高程71.8774.70 m，相对高差2.83 m，第四系松散层总厚度小于50 m。2.2水文地质该区域中的地下水主要赋存于粉质黏土中，其类型是第四系松散层孔隙水1，调查中地下水初见水位埋深0.04.2 m，稳定地下水位埋深0.03.1 m，稳定地下水位高程 71.6071.87 m；地下水在一个水文年里最高水位和最低水位自然变化水位差可达 3.0 m。地下水水位和水量随季节和人为因素影响变化较大，粉质黏土中水位在夏季丰水期间最高可能至地表；春季由于地表解冻和下部冻层起到隔水作用，造成地表积水不能下渗，汇集于表层，地下水位可能至地表。据历年统计，地下水水位年变化约2.03.0 m，需考虑地下水位季节性变化的影响2。2.3地层岩性根据钻探揭露的地层岩性，该区域上部为第四系冲洪积黏性土，表层为杂填土层。（1）杂填土（Q4ml）。杂色，分布在表面层上，主要由黏性土、砾石、砖等构成，含有植物根系，微湿，结构疏松。层厚 1.401.70 m，层底高程 72.1873.00 m。其中，2#钻孔表层为河水，深度1.0 m，层底高程70.87 m。（2）粉质黏土（Q4al+pl）。棕色，土黄，饱和，软塑，介质的可压缩性3。切割表面稍微光滑，干强度中等，中等韧性，无晃动反应4。层厚2.02.5 m，分布不连续，层底高程70.1870.50 m。1层淤泥质粉质黏土，黑色，饱和，流塑，高压缩性。切割表面稍微光滑，干强度中等，韧性中等。层厚0.60 m，仅可见2#钻孔，层底高程70.27 m。（3）粉质黏土（Q4al+pl）。灰色，饱和，软塑，中高可压缩性。切割表面稍微光滑，干强度中等，韧性中等，无晃动反应。层厚 1.21.3 m，层底高程66.3867.80 m，分布不连续。1层夹粉质黏土，灰色，饱和，软塑，高压缩性5。切割表面略光滑，干强度中等，韧性中等，无晃动反应。层厚1.502.50 m，层底高程67.6869.00 m，连续分布。（4）粉质黏土（Q4al+pl）。黄褐色，饱和，软塑，中高可压缩性。切割表面略光滑，干强度中等，韧性中等，无晃动反应。层厚 7.99.4 m，平均厚度8.7 m，层底高程58.4759.00 m，连续分布。（5）粉质黏土（Q4al+pl）。黄棕色，饱和，硬塑，介质的可压缩性。切割表面稍微光滑，干强度中等6，韧性中等，无晃动反应。层厚4.36.6 m，平均厚度5.27 m，层底高程51.8754.70 m，连续分布。2.4地层构造地层是由下更新统、更新统、上更新统和全新统的冲积沉积物组成，沉积物厚度逐渐由东向西增加，海河水利432023年3月沈阳经济技术开发区以东20 m和李官堡、张石屯以西厚度增至120 m以上。2.5不良地质作用在自然条件下，拟建场地未发现活动断层、断裂带、崩塌、滑坡、泥石流等对场地稳定不利的不良地质影响7，8。2.6岩土参数的分析和选取根据室内试验和野外原位测试，经统计修正，按照辽宁省地方标准确定各土层的技术参数详见表1。表1地基承载力特征值及有关参数一览地层编号11地层名称粉质黏土淤泥质粉质黏土粉质黏土粉质黏土粉质黏土粉质黏土重力密度/（kNm-3）1917.719.218.518.919.5承载力特征值/kN1405014090130180压缩（变形）模量/MPa6.43.363.64.58抗剪强度标准值C/kPa4513401820.118.5/（）155156.58.7172.7地质评价拟建场地处于构造相对稳定地带，无不良地质作用，正常年份无泥石流、滑坡等地质灾害，除层杂填土、1层淤泥质粉质黏土外，其他地层可判定为均匀地基。地形地貌简单，地表环境未受破坏。工程地质勘察（揭露深度内）结果表明，拦水坝基础可置于粉质黏土1层、粉质黏土层或粉质黏土层中，地基土层基本为低液限黏土，为微透水性地层，总体抗滑稳定性较好。根据场区岩土工程条件和建筑物的特征，拟建拦河坝（闸）建议采用天然地基，基础持力层可采用粉质黏土1层、粉质黏土层或粉质黏土层，基础形式建议采用开挖式，同时建议设计部门对其进行强度与变形验算。若拦河坝不能满足承载力或抗滑能力的要求，建议采用基础处理或桩基础。桩端持力层可选择粉质黏土层，地基处理可采用旋喷桩或CFG桩法进行；桩基础的类型可以是压桩基础或护墙钻孔灌注桩基础。抗浮水位标高可按照自然地表考虑，如要得到准确抗浮设防水位，可组织有关专家对抗浮设防水位进行专门技术咨询论证。基坑周边具备放坡条件，地基临时开挖边坡放坡比例可采用1 1.25，坝基与地基土间摩擦系数为0.25。地下水埋藏较浅，故应考虑基坑开挖降水问题，建议降水以明排为主，保证基坑干槽作业。详细基坑支护及降水设计应由专业从事基坑支护及降水的单位进行。环境水对混凝土无腐蚀性。场地标准冻结深度为 1.2 m，最大冻结深度为1.48 m。粉质黏土冻胀性较弱，冻胀等级为级。1层淤泥质粉质黏土具有较强冻胀特性，冻胀等级为级。拦河闸的建设要结合河流两岸高地实际，由于两岸直接出露低液限黏性土，建议闸肩部分采取相应的防冻胀处理措施，以免黏性土冻胀对拦河闸整体结构造成破坏。3工程范围及河道现状3.1工程范围工程整治范围以现状前进农场河为基础，结合生态新农村建设的实际情况，以临近大洋河村河段为治理对象，因地制宜地确定治理范围，利用新建橡胶坝拦河蓄水形成水面，美化环境。在保证防洪安全的前提下，增加生态水面9，10和水生植物，改善当地人民的生活环境。本项目治理长度0.591 km，其中生态框护坡 0.559 km，建设橡胶坝 1 座，长度0.032 km。工程起始桩号0+000位于前进农场河下游，橡胶坝中心桩号为 0+160，橡胶坝范围为桩号0+1390+171，1#桥桩号为0+367，2#桥桩号为0+591，终止桩号位于前进农场河上游2#桥处。3.2河道现状大洋河村段前进农场河属于长河支流，本项目两岸建设生态框护坡559 m，兴建橡胶坝1座。河道断面较为规整，底宽 1.11.7 m，现状纵坡约为 1.31，整体右岸高于左岸。右岸桩号0+0000+591段有固滨笼基础护脚，左岸在桩号0+3670+434段有固滨笼基础护脚。河道存在主要问题有：两岸边坡杂草丛生，影响河道泄洪，河道两侧大部分为耕地和树林，无法对河道进行养护。4工程总体布置和橡胶坝、生态框护坡平面布置4.1布置原则本着实事求是、技术可行、经济合理、安全为重的原则进行整治，力求环境效益、经济效益相结合。根据河道的自然状况，考虑河流流量的合理性，以优化形势为原则，兼顾上下游、左右两岸，遵循河流原周志宇：前进农场河大洋河村段地质评价及河道工程布置探析442023.No.3有的自然形态，尽量保护、利用或移植河流两岸的树木，并考虑使用现有设施和不可拆房，尽量节省投资。4.2总体布置设计主要围绕解决河道现状存在问题进行工程措施、生态措施布置，两岸生态框护坡长0.559 km，终点桩号为0+591；兴建配套橡胶坝1座，中心桩号为0+160。4.3橡胶坝平面布置中心桩号 0+160处新建 1座生态蓄水橡胶坝。根据设计河底宽度15.0 m，橡胶坝坝长定为15.0 m；底板高程与设计河底高程一致确定为72.00 m；根据河道两侧岸坎高程为 73.8074.50 m，坝高确定为1.5 m，坝顶高程为73.50 m。上游铺盖长5.00 m，厚度 0.40 m，采用 C30W4F200钢筋混凝土；橡胶坝底板长6.00 m，厚度0.7 m，采用C30W4F200钢筋混凝土；下游消力池长8.00 m，厚度0.5 m，采用C30W4F200钢筋混凝土；下游海漫长10.00 m，为厚0.4 m的固滨笼海漫，底下有10 cm砾石垫层和400 g/m2土工布。排水阀门井布置在橡胶坝左岸，为6.0 m3.0 m（长宽）的矩形钢筋混凝土结构，顶高程74.50 m。阀门井上部修建管理房，面积20 m2。橡胶坝两侧边墙采用钢筋混凝土结构，顶高程74.50 m。4.4生态框护坡平面布置4.4.1方案比选生态河流治理是当前河流综合治理的基本指导思想。从河流生态发展趋势出发，一些传统的生态护岸诸如格宾石笼、生态混凝土砌块、生态袋、土工材料种植基、植草砖、生态混凝土等类型的生态护岸挡土墙已被广泛应用，积累了很多经验，但也存在一定的缺陷和不足。近年来，一种新型的生态挡土墙结构生态框架（箱式生态砌块）悄然兴起，其与传统生态护岸优缺点对比详见表2。护岸材料格宾石笼生态混凝土生态袋土工材料种植基植草砖生态混凝土生态框优点抗冲刷、透水、施工方便；有机体很容易栖息抗冲刷、透水性强生态环境保护基础的低要求；施工维护简单；绿化效果良好生态环境保护的低要求；施工维护简单；良好的绿化效果施工简单；生物易于栖息；造价低实验探索阶段抗冲刷、透水性强、施工速度快；空隙大利于生物栖息；稳定性较好，养护简单；绿化效果较好；外形轮廓柔和缺点水生植物复苏缓慢，市场良莠不齐，产品质量参差不齐，一旦出现产品质量问题就会全面崩溃稳定性相对较差，生物恢复较慢，目前市面上使用较多，部分设计师已经形成设计习惯，产品质量相对较差耐久性好，相对稳定，正常水位以下绿化效果差，抗暴雨侵蚀能力弱，水位线不能应用耐久性好，相对稳定，正常水位以下绿化效果差，抗暴雨侵蚀能力弱，水位线不能应用单个块体较小，经受水流冲刷易破坏，市场鱼龙混杂，产品质量难得到保证经过一段时间的自然变化，混凝土的碱度可以杀死植物砌块内填抛石需配合一定机械吊运表2生态框护岸和传统生态护岸对比通过比选，在确保防洪安全的前提下，本次设计采用生态框护岸，突出河道的自然特点，工程布置以对环境影响最小为前提，兼顾与现状河道已有防护形式一致的原则以及今后维护的方便性，恢复河流生态，使工程与河流生态协调。4.4.2平面布置为了河道生态的可持续发展，正常水位以下采用生态框鱼巢式护坡，正常水位以上采用生态框草式护坡。植草两不误。现状治理河道右岸和部分左岸设有石笼护脚，对石笼进行顶部找平处理后，上设C25混凝土基础，作为本次生态鱼巢式护坡的基础。治理段两岸生态框护坡平面布置，详见表3。表3治理段两岸生态框护坡平面布置情况桩号0+0000+0330+1290+2640+3360+4340+5380+591河槽宽度/m1012121617111414生态框护坡形式左岸（层）鱼巢式22333233植草式11222222右岸（层）鱼巢式11222222植草式11222222基础左岸新建新建新建新建新建已有石笼基础新建新建右岸已有石笼基础已有石笼基础已有石笼基础已有石笼基础已有石笼基础已有石笼基础已有石笼基础已有石笼基础（下转第122页）海河水利452023年3月用，实现自动化的遥感监测，并利用遥感技术对水利工程情况进行数据采集，加强数据分析效果，并可根据用户实际筛选条件所需加载相应的影像，为水利监督工作的开展提供更加准确的参考资料。3.4.4云计算技术加强对云计算技术的应用，发掘大量数据中有价值、有意义的数据进行计算，确保数据处理效果的同时进行自动化处理，极大减少用户对数据处理的压力。通过对云端模型数据出入接收口进行完善和优化，并借助神经网络系统的计算方式，更好地为智慧水利信息数据进行分析、归纳、整理，为水利工程项目建设提供数据基础。4结语江西省水利监督业务系统的搭建，充分满足智慧水利建设的要求，实现水利各业务领域全覆盖，完成从发现问题、认定问题、整改反馈等各阶段的闭环运行，在保障数据质量的同时实现信息数据互联互通。为推进智慧水利建设，仍需加强现代化新兴技术应用，为水利督查信息化工作做好探索工作，并对现代智慧水利系统的广泛应用奠定理论基础和实践经验。参考文献1 钱名开.以数字孪生淮河建设引领淮河保护治理事业高质量发展J.中国水利,2022（8）：36-38.2 刘小斌.江西省水利工程建设稽察工作概述J.江西水利科技，2015，41（4）：313-315.3 姜红军.论现代智慧水利系统技术应用与实践J.中国新通信，2022，24（9）：63-65.4 万菁.江西智慧水利赋能高质量发展N.中国水利报，2022-05-25（01）.5 吴义泉，谭翼，黄志勇，等.关于进一步完善水利监督体系和提高行业监管效能的几点思考J.水利发展研究，2021，21（9）：83-86.6 陈靖，高强，李培彦，等.基于暴雨内涝模型的天津市西青区中小河流暴雨洪涝灾害评估J.气象科技，2019，47（1）：147-153.7 夏润亮，李涛，余伟，等.流域数字孪生理论及其在黄河防汛中的实践J.中国水利，2021（20）：11-13.5结语针对河段存在的问题，应结合农村宜居环境建设，因地制宜地采取生态和工程措施，达到治理河道的目的。为解决现有村庄部分河道存在的问题，采用多种形式，在不束窄村屯段河道宽度、不影响河道自然属性的前提下，采用生态框护坡、新建拦河橡胶坝方式形成连续生态水面，扩大沿河河道水生植物、灌木和植被的绿化面积，实现河道生态景观化，改善当地居住环境。参考文献1 李亚茹.绿色小水电理念在河道生态治理项目设计中的应用J.农业科技与信息，2021（16）：7-9.2 王纬一，吴龙.生态护坡型式在西江干堤险工段治理中的运用J.陕西水利，2021（6）：63-64，67.3 张旭，陈静，黄波.黄河下游堤防生态护坡试验与效果评价J.人民黄河，2021（6）：46-49，54.4 穆长军.河道生态治理法在太子河本溪段的应用研究J.黑龙江水利科技，2016（9）：26-29.5 于鹏.河道生态治理模式及评价方法探讨J.地下水，2019（6）：234-235，263.6 冯大勇.河道生态治理模式研究以大凌河生态文明示范区一期工程为例J.地下水，2021（2）：252-254.7 吴俊峰，沈晓青.河道生态治理探索及应用J.河北水利，2017（7）：38-39.8 邓龙.城市河道生态工程中柔性防护技术的应用J.内蒙古水利，2021（5）：62-63.9 武治远.构峪河综合治理工程中堤岸防护型式方案比选研究J.地下水，2021（3）：295-296，298.10 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