某河道综合整治188金宝博平台地质条件及评价

关键词：大沙河；地质条件；地质评价；综合整治

大沙河是河北省子牙河系滏阳河的支流，全长166km，流经内丘、邢台、沙河、南和、永年、鸡泽、任县7县（市），流经滏阳河中游洼地后汇入滏阳河。大沙河上游是历史上有名的暴雨区，因河道源短坡急，一遇暴雨就会山洪暴发，经常冲及村庄，淹没大片农田，给两岸人民生命财产造成重大损失。大沙河堤防虽经多次修复加固，但因多年的自然侵蚀及人为破坏，已损坏严重。自“96.8”洪水以后，大沙河陆续修建了多处护岸188金宝博平台，河势已得到基本控制，但由于大部分堤防采用砂质土堆筑及粘土包胶，一旦遭遇较大洪水，极易造成溃坝。京广铁路桥以上的河道宽阔，虽行洪水深不大，但淹没范围极广，致使河心岛、滩地无法有效地开发利用。

此外，穿越大沙河的南水北调中线188金宝博平台将把大沙河划分为南北两个行洪主槽，会使原有的行洪形势发生改变。对该河段进行全面的综合整治，提高沿岸的防洪能力，促进防洪与国民经济建设之间的和谐统一是十分必要的。

1地质概况

1.1地形地貌

188金宝博平台区位于邢台市所管辖的沙河市及南河县境内，属太行山东麓的山前低山丘陵区及华北冲洪积平原区，总体地势西高东低，地形较为开阔平坦。低山丘陵区河谷高程一般为125.0～180.0m，两岸高程200.0～270.0m，相对高差80～100m；平原区河谷逐渐开阔平坦，高程35.0～100.0m，比降为0.2％，两岸高程35.0～110.0m，高出河床1～10m。大沙河属于滏阳河支流，在沙河市境内称为大沙河，下游称为南澧河。河流途经山区、丘陵及平原，蜿蜒曲折。河道上游呈树枝状发育，喉咽村以上河道较窄，宽度2km，主槽明显，岸坡较陡。喉咽村以下，河岸呈扇形向下游扩散，最大河宽达10km。喉咽村～高店村段无明显主槽和滩地，为游荡性河床。高店村以下，主槽逐渐明显但不稳定。京广铁路以下段河道明显变窄，最小宽度仅0.6km。

1.2地层岩性

188金宝博平台区揭露的地层主要为粘砂多层结构，岩性主要为第四系（Q4）松散沉积地层。

1.2.1人工堆积层（rQ）

为河流两岸的人工填筑堤防，填筑材料主要为中细砂及壤土、砂壤土，厚度2～6m。京广铁路以上左岸无堤防，右岸高庙～油村段堤防主要由中砂填筑，厚度5～6m，粘土材料包胶；京广铁路以下两岸多修筑堤防，除右岸三思乡～丰化庄段主要由粘性土填筑外，其他段由中、细砂填筑，厚度2～5m，粘土包胶。

1.2.2砂壤土（al+plQ4）

灰黄色为主，稍湿～湿，硬塑～可塑。该层厚度1～5m，主要分布在近河岸位置，分布范围较小。

1.2.3壤土（al+plQ4）

灰黄、灰褐色，湿，硬塑～可塑。土质均匀性较差，局部夹中、细砂薄层。该层厚度1～15m，188金宝博平台区范围内分布较为广泛。

1.2.4中、细砂（al+plQ4）

灰黄～灰白色，稍密为主，局部地段中密，分选较好，少含卵砾石，矿物成分主要为石英、长石。该层厚度1～9m，堤基、河床及河道两岸皆有分布，范围较广。

1.2.5卵石（al+plQ4）

灰白色，中密为主，卵石含量70％～80％，粒径一般10～15cm，最大粒径25cm，次圆状，内充填中、粗砂。该层厚度大于10m，主要分布在河心岛附近堤基及其上游河道内，勘察深度范围内未穿透。

1.3地质构造与地震188金宝博平台区

位于华北断陷的冀中坳陷与沧州凸起交汇带。近场区南段隐伏NNE向邯郸断裂，中段隐伏NE向新河断裂，北段隐伏NE向宁晋断裂，上述断裂为晚更新世以来活动断裂。188金宝博平台区大部分被第四系松散沉积物覆盖，188金宝博平台地质普查未发现明显的地质构造。188金宝博平台区地震动峰值加速度为0.1g，相当于地震基本烈度7°区，地震动反应谱特征周期为0.40s。

1.4水文地质条件

188金宝博平台区所在流域属温带大陆性季风气候，四季分明，春季干旱多风，蒸发量大；夏季降雨集中，易久旱不雨或大雨成灾；秋季天高气爽，降雨稀少；冬季多北风，少雨雪。多年平均气温2010年第3期水科学与188金宝博平台技术山区为11.7℃，丘陵为12.2℃，月平均最高气温24.5℃，月平均最低气温山区-4.0℃，多年平均降雨量600mm左右。平原区地下水类型主要为第四系孔隙潜水，山区及丘陵区主要为基岩裂隙水。平原区地下水埋深一般10～20m，含水层主要为砂性土，为中等富水的含水层，受大气降水及上游补水影响，补排条件一般为地表水补充地下水。基岩裂隙水埋藏较深，含水量较少。

1.5物理地质现象

1.5.1河岸坍塌

京广线以上地段大部分无堤防，河岸普遍高出河床2～4m，主要由砂壤土及砂性土（中、细砂，含土）组成，稳定性差，在水流冲蚀及常年风吹日晒剥蚀下，易造成河岸失稳，形成坍塌。

1.5.2冻土

本区存在季节性冻土，冬季冻结，春季融化，根据当地气象资料记载，冻土最大深度46cm。

2堤防188金宝博平台地质条件及评价

大沙河堤防综合整治起于朱庄水库下游，止于南和县城奉化庄，长66km。

2.1堤防188金宝博平台地质条件

（1）京广铁路以上段左岸未修筑堤防，河岸高出河床2～4m，右岸高庙段及油村段修筑有两段堤防，两岸均为粘砂多层结构，岩性为砂壤土、壤土及中、细砂（al+plQ4）；山区丘陵段为土岩多层结构，岩性为太古界（Ar）片麻岩及粘性土，地质结构比较复杂。京广铁路以下段多修有堤防，地质结构为粘砂多层结构，岩性为砂壤土、壤土及中、细砂（al+plQ4），地质结构相对简单。大沙河现代河床多分布中、细砂（alQ4），厚度大于3m，砂质较纯净，河床内分布多个人工开采砂场，河心岛以上段河床分布卵石层（alQ4）。南澧河三思乡以下段河床砂层下常有粘性土分布，厚度5～10m，有多处砖场在此取土。

（2）大沙河堤防多采用砂土填筑，粘土包胶，筑堤材料为中、细砂（rQ），分选较好，少含卵砾石，矿物成分为石英及长石。中、细砂密实度多不均一，京广铁路以上的高庙段及油村段密实度较好，多呈中密～密实状态，渗透系数建议值20m/d；京广铁路以下段呈稍密～密实状态，砂质较不纯净，含少量卵砾石及粘性土颗粒，渗透系数建议值30m/d。包胶粘性土多为壤土～砂壤土，土质不均匀，多含砂砾，渗透系数建议值2.5×10-5cm/s。包胶粘性土厚度不均一，堤顶厚度多为0.3～0.5m，局部地段1.0～1.5m；堤坡厚度0.5m左右，局部地段0.5～1.0m。

（3）堤基土多由砂性土组成，分布范围较广，左堤107国道以下段及右堤南水北调线路～西宋村段，堤基多由中、细砂（al+plQ4）组成，厚度1～9m，多为稍密状态，分选较好，少含卵砾石，渗透系数建议值25m/d。左堤107国道～洛阳镇及右堤西宋村～丰化庄段，堤基由粘性土组成，岩性为壤土、砂壤土（al+plQ4），厚度1～15m，土质不均，多含砂砾及碎石，局部夹有薄层砂土，渗透系数建议值7.5×10-6cm/s。

（4）堤基砂性土贯入试验标准击数20击，承载力标准值261kPa，根据地层特点及经验值，提出承载力建议值170kPa。堤基粘性土压缩系数0.153MPa-1，具中等压缩性；饱和固结强度建议值c=23kPa，φ=20°；贯入试验标准基数11.2击，承载力标准值284kPa，根据地层特点及经验值，提出承载力建议值140kPa。

2.2堤防188金宝博平台地质问题

2.2.1堤身填筑质量

大沙河多数堤防采用砂土填筑，粘土包胶，砂土填筑密实度较低；多处存在松软、陷空地段，影响堤坊稳定性。粘土包胶材料厚度不均，粘性欠佳，抗渗性不足，难以起到良好的防渗固堤作用。

2.2.2堤基砂土液化

堤基多处存在中、细砂等砂性土，分布范围广泛，根据现行规范标准判定，存在砂土液化问题。

2.2.3堤基渗透破坏

堤基多处为第四系松散沉积砂层，透水性强，在持续高水位下，堤基渗透压力增大，当渗透比降超过土体的抗剪强度时，易造成堤基的渗透破坏，致使堤基发生管涌或流土等稳定问题。

2.2.4堤基沉降稳定

堤防施工时，由于施工质量较差，施工期短，堤基未进行有效的固结、压实处理，堤防竣工后，堤基土体压缩强度发生变化，致使堤基下沉，影响堤防的安全与稳定。

2.2.5岸坡稳定

岸坡主要由砂性土及砂壤土组成，稳定性较差，在水侵或动力地质作用下，易造成河岸失稳，形成坍塌。特别是107国道以上左岸及部分右岸段，岸坡较陡，河岸高出河床2～4m，洪水来临时，极易造成塌岸或滑坡，淤塞河道，影响行洪。

2.3堤防188金宝博平台地质评价

2.3.1堤防质量

（1）大沙河的堤防应属于四级堤防，但建设之初并未考虑建设等级，堤防建设等级偏低，现状设防标准难以满足设计及防洪要求。除右岸三思乡～丰化庄段主要由粘性土填筑外，其他段由中、细砂填筑，粘土包胶。由于砂土填筑密实度较低，洪水来侵时，极易造成溃堤。粘土包胶材料不满足设计要求，厚度不均，抗渗性不足，多处已经出现剥蚀脱离，难以起到良好的防渗固堤作用；部分险工段进行了干砌石护坡，对堤坝能起到较好的加固作用，但干砌石护坡段相对较短，仅对局部地段防洪安全发挥效用，难以对大沙河流域整体防洪体系起到明显改善作用。

（2）现有堤防堤顶宽度及堤防高度不达标准，坡比较陡，特别是南澧河段，堤身单薄，毁损严重，多处存在缺口、塌滑、亏土地段，险工段多，严重影响防洪，急需全面加高加固。

（3）京广铁路以上河道滩地宽阔，行洪期间淹没范围广泛，左侧河岸坍塌严重，致使土地损失，滩地无法合理开发利用，应在此段建设相应规模标准的堤防，提高防洪标准及安全等级。

2.3.2堤基砂土液化

本区抗震设防烈度为7°，堤基分布中细、砂层，根据GB50487—2008《水利水电188金宝博平台地质勘察规范》中N63.5＜Ncr，通过判断，堤基分布的中、细砂多数贯入击数（N63.5）小于临界值（Ncr），判定该层具液化潜势。

2.3.3堤基渗透破坏

评价大沙河堤基多处为第四系松散沉积砂层，特别是左堤107国道以下段及右堤南水北调线路～西宋村段，堤身大部分坐落在砂层上，砂层厚度1～9m，分布范围较广，该地质结构易形成内水外渗的渗透破坏。砂层渗透系数建议值25m/d，属强透水层，在持续高水位下，堤基渗透压力增大，易造成河水渗漏外溢，致使堤基发生管涌、流土及接触冲刷等稳定问题，影响堤坝及防洪安全。“96.8”洪水在沙河市的南阳村～郭庄村决口2000m，“2000.7”洪水造成南裴庄、瓦固村、南韩村及西宋村多处堤防冲毁，除堤防不够坚固外，还与堤基砂性土在洪水来临时发生的渗透破坏有直接关系。根据地层分布特点及防渗要求，建议在强渗漏堤基段进行水平铺盖或垂直防渗，截断砂层渗漏通道，防止堤基的渗透破坏，保障堤防安全。

2.3.4堤基沉降稳定

大沙河现状堤防基本都建在第四系全新统冲洪积（al+plQ4）地层上，施工时，堤基未进行有效的清理、压实，施工质量较差。竣工后，堤基土经过多年沉积，压缩强度发生变化，致使堤基下沉，造成堤身沉降变形，引起塌陷、裂缝等问题，影响堤防的安全与稳定。“96.8”及“2000.7”洪水造成堤坝多处溃堤，其中堤基不均匀沉降影响堤身稳定也是重要原因之一。建议对新建堤防的堤基进行加固处理，对已有堤防南裴庄段、瓦固段及南和县城东关桥以下段进行加固处理。

2.3.5堤基力学特性

堤基岩性多为中、细砂及壤土、砂壤土，中、细砂承载力建议值200kPa，强度较高，性质较稳定。壤土、砂壤土承载力建议值180kPa，压缩模量建议值7.5MPa，具中等压缩性，强度较高，性质稳定。中、细砂及壤土、砂壤土做为堤防基础持力层，强度满足设计要求，做为新建堤防，施工时建议对表层进行清基，清除表层不稳定浮层，清除厚度0.5～1.0m。

2.3.6岸坡稳定性

大沙河岸坡稳定性较差，特别是左岸107国道以上至洛阳镇及部分右岸段，岸坡较陡，部分地段岸坡几近垂直，河岸普遍高出河床2～4m，洪水来临时，极易造成塌岸或滑坡。建议对岸坡进行护坡、放缓等措施。新堤施工时，应控制岸坡的稳定性，特别是107国道以上段应注意对岸坡的防护，避免强冲、超挖或堆载过大，还应避开塌滑区、冲沟口及冲淤剧烈变化地段。洛阳镇南岸坡现堆积大量工业弃渣，沿河岸堆积长度近1km，为不稳定岸坡体，新建堤防应避开或对其清除。

3河道188金宝博平台地质条件及评价

3.1河心岛188金宝博平台地质

河道在左岸伍仲村附近分为南北两汊，两汊在京广铁路桥上游的洛阳镇附近汇合，汊间形成河心岛，东西长4km，南北宽2km，岛内沙丘和树木较多。南水北调总干渠自南向北从该岛中心穿过，并分别在南北两汊布设管身段长度为1000m和800m的倒虹吸。拟在河心岛修筑环形防洪堤，总长度11km左右，堤防平均高度5.0m。

（1）河心岛地层结构比较简单，堤基表层断续分布中、细砂及砂壤土（al+plQ4），厚度1～3m，分布不均，下覆盖卵砾石层（al+plQ4），厚度5～10m，呈密实状态，卵石含量70%～80%，次圆状或次棱角状，粒径一般5～10cm，最大约35cm，成分为石英砂岩及石英岩，内充填中砂。

（2）卵石层分布稳定，承载力建议值350kPa，强度较高，作为堤防基础持力层，满足设计要求。

（3）卵石层渗透系数建议值160m/d，属强透水层，修建堤防应进行防渗处理，截断卵石层渗漏通道，防止堤基的渗透破坏，保障堤防安全。

（4）环形堤基局部表层分布薄层中、细砂或砂壤土，该层厚度1～3m，稳定性较差，不宜做为堤防地基，建议清除。

3.2河道主槽188金宝博平台

地质大沙河河道主槽宽度一般200～300m，最窄处不足100m，由于主槽深度较浅，一般为1～10m，洪水来临时，造成河道主槽游荡不定，局部河道主流紧邻堤防，易造成堤脚被冲淘，影响堤防安全稳定。为改善泄洪条件，提高防洪标准，应对原有河道进行疏浚，特别是对主槽较窄及临近堤防段进行深挖或改道。

3.2.1河心岛段

长8km，南北两汊主河槽宽度150～200m，表层覆盖卵砾石层，厚度一般大于10m。主河槽行洪标准低于20a一遇，防洪标准较低；另外为减少对南水北调穿岛倒虹吸的影响，需要加深该段河槽深度。

3.2.2河心岛～高速公路段

长11km，河道较宽，一般2～3km，主槽宽150～200m，表层覆盖中、细砂，厚度大于3.0m。该段河床宽浅，主槽不明显，行洪时主槽左右摆动，局部河道主槽靠近堤防，影响堤防安全，需要对主槽进行开挖固向。

3.2.3高速公路～南韩村段

长19km，河道呈宽浅式，宽度由上至下逐渐变窄，主槽宽度100～200m，河床覆盖中、细砂，厚度大于3.0m，砂质较纯净，少含卵砾石。该段主槽宽度较窄，影响行洪，应进行开挖拓宽。南阳村下2km至郭龙庄上1km河道主槽紧靠左岸，行洪时易对堤脚造成冲刷，危及堤防安全，扩挖主槽时应对其进行改道。

3.2.4南韩～丰化庄段

长9km，河道宽度较窄，一般500～800m，表层覆盖中、细砂及砂壤土，厚度大于3m，主槽下切不明显，宽度不足100m，最窄处不足50m，严重影响行洪，需要对该段主河槽进行开挖拓宽。

3.2.5回填

河道内广泛分布中、细砂，为良好的建筑材料，大量开挖取砂在河道内形成多个砂坑，深度3～5m，最深达10m以上，不仅危及堤防稳定，还影响河道的行洪安全，需要进行回填平复。

3.2.6主槽开挖

主槽开挖后，开挖弃料（砂砾料）可以作为建筑材料进行筑堤，不仅减少占地，而且节约成本。

4结语

（1）大沙河发源于太行山古老变质岩地区，河道上游呈树枝状发育。喉咽村以上河道较窄，主槽明显，岸坡较陡；喉咽村以下，河岸呈扇形向下游扩散，无明显主槽和滩地；京广铁路桥以下河段，河道宽度明显变窄，最小宽度仅600m左右。

（2）场地平原区地下水类型主要为第四系孔隙潜水，主要为基岩裂隙水。平原区地下水埋深一般10～20m，含水层主要为砂性土，为中等富水的含水层。山区及丘陵区地下水埋藏较深，含水量较少。

（3）大沙河堤防建设等级偏低，多数堤防采用砂土填筑，粘土包胶。砂土填筑密实度较低，影响大堤坚固及稳定性；粘土包胶材料厚度不均，抗渗性不足，难以起到良好的防渗固堤作用。现有堤防堤顶宽度及高度不达标准，坡比较陡，堤身单薄，毁损严重，多处存在缺口、塌滑、亏土地段，险工险段多，急需全面加高加固。

（4）本区抗震设防烈度为7°，堤基广泛分布中细、砂层，初判及复判该层具液化潜势。

（5）大沙河堤基多处为第四系松散沉积砂层，该层属强透水层，在持续高水位下，堤基易发生管涌、流土及接触冲刷等稳定问题，影响堤坝及防洪安全。建议在强渗漏堤基段进行水平铺盖或垂直防渗，截断砂层渗漏通道，防止堤基的渗透破坏，保障堤防安全。

（6）大沙河现状堤防地基未进行有效的清理、压实，堤基土经过多年沉积，体压缩强度发生变化，致使堤基下沉，造成堤身沉降变形，建议对新建堤防的堤基进行加固处理，对已有堤防段进行加固处理。

（7）堤基岩性多为中细砂及壤土、砂壤土，承载力建议值140～170kPa，做为堤防基础持力层，强度满足设计要求。

（8）大沙河岸坡稳定性较差，特别是左岸107国道以上至洛阳镇及部分右岸段，岸坡较陡，洪水来临时，极易造成塌岸或滑坡，建议对岸坡进行护坡、放缓等措施。

（9）河心岛地层结构比较简单，堤基表层断续分布中细砂及砂壤土，下覆盖卵砾石层。卵砾石层分布稳定，强度较高，作为堤防基础持力层，满足设计要求。卵砾石层属强透水层，应进行防渗处理，防止堤基的渗透破坏，保障堤防安全。

（10）大沙河河道主槽宽度一般200～300m，最窄处不足100m，由于主槽深度较浅，洪水来临时，造成河道主槽游荡不定。为了改善泄洪条件，提高防洪标准，应对原有河道进行疏浚。

参考文献:

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