莱阳市香岛橡胶坝工程地质勘察评价及建议

香岛橡胶坝位于胶东著名的河流五龙河的下游，距入海口香岛3.66km。工程主要由橡胶坝及底板，上游防冲槽铺盖、高压摆喷和旋喷防渗墙，下游连接段、消力池，灌注桩防冲墙，下游防冲槽，管理与控制建筑物等部分组成。工程总长500m，橡胶坝共7孔，其中1#坝6孔高3.5m，2#坝1孔高3.8m。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，该工程为2级水工建筑物，安全组别为Ⅱ级，设计洪水标准为50年一遇。

2.兴建缘由

五龙河流域控制面积2832km2，其中橡胶坝以上控制流域面积2726k2。五龙河为山区河道，河道比降大，洪水陡涨陡落。现状五龙河下游沿岸由于缺少水源工程，沿河村庄守着河道无水灌溉农田，致使农业生产长期徘徊不前，五龙河口濒临黄海，近年来降雨量减少，由于大量开采地下水，海水倒灌，农田盐减化，致使粮食作物大幅减产。修建香岛橡胶坝可以拦蓄上游雨洪，形成蓄水量为1200万m3的淡水湖，蓄淡压碱，防止海水倒灌，满足沿河两岸农田灌溉用水需求，使万亩荒滩变绿洲，为新规划的莱阳南海新城提供可靠水源保证。

3.工程勘察的任务

工程勘察的主要任务是：查明场地岩土层结构，分布规律埋藏条件、厚度、均匀性及工程特性;查明场地及周围有无不良地质作用，场地内地下水的埋藏条件、类型、水位变化规律及多年变化幅度;划分场地土类型与场地类别，判别场地与地基的地震效应;提出各土层的地基承载力及渗透、变形计算参数。

4.工程地质条件

根据《水利水电工程地质勘察规范》，按照拟建橡胶坝轴线布置勘探孔，共布孔11个，钻至基岩，孔深13.70～29.10m，均为技术孔。

4.1地形、地貌、地层岩性

场区地形平坦，孔口标高介于2.85～3.30m，孔口最大高差为0.45m。地貌单元属河流一级阶地，第四系全新统松散地层为冲积而成，其下伏基岩为中生代莱阳组砂岩。周围无地下管道及障碍物分布，环境工程地质基本未被破坏。

4.2场区地震效应

按照《建筑抗震设计规范》第4.1.3条规定，以2#、11#为例，计算场地覆盖层等效剪切波速见表1。

表1 场地覆盖层剪力波速表

孔号	岩土层名称	深度(m)	岩土厚度(m)	剪切波速（m/s）
2^#	耕植土层	0～0.80	0.80	120
	中砂层	0.80～7.00	6.20	140
	粗砂层	7.00～17.00	10.00	160
	砾石层	17.00～24.00	7.00	260
	强风化砂岩	24.00～25.00	1.00	440
	微风化砂岩			560
11^#	耕植土层	0～0.80	0.80	120
	中砂层	0.80～5.00	4.20	140
	粗砂层	5.00～7.00	2.00	160
	砾石层	7.00～12.50	5.50	260
	强风化砂岩	12.50～13.70	1.20	440
	微风化砂岩			560

经计算该场地等效剪切波速为175.2～187.6m/s，综合分析判定覆盖层土为中软土，场地类别因其覆盖层厚度为13.20～28.60m，故为Ⅱ类场地，建筑设计特征周期值取0.40s。莱阳地区抗震设防烈度6度，设计地震分组二组，设计基本地震加速度值为0.05g。

4.3水文地质条件

勘探期间地下水埋深4.00～5.70m，黄海高程在-0.9～-2.6m左右，为孔隙水，其主要补给来源为漂流侧向补给及大气降水，以径流及蒸发为主要排泄方式。据地区经验，地下水位在丰水期与枯水期变化幅度为0.50～1.50m，一般为0.80～1.20m。在该场地取水样2件，进行了水质分析。水质分析结果见表2。

表2 橡胶坝地下水水质分析报告表

S04²	Mg²⁺	NH	OH^-	总矿化度	PH值	侵蚀性能C0²	C1^-
Mg/e	Mg/e	Mg/e	Mg/e	Mg/e	Mg/e	Mg/e	Mg/e
1500～1550	10955～10999	0.60～0.70	0	20138～20195	7.79～7.82	0	10955～10999

4.4橡胶坝工程地质条件

根据实地勘察资料显示，场区地形平坦，探孔孔口高程为2.85～3.30m,场区地下水为孔隙潜水，地下水埋深相应标高为4.00～5.70m，主要含水层为砾砂层。钻探深度最深29.1m(6#孔)，主要为第四系松散层和中生代砂岩，地层由上而下分别揭示如下：

(1)耕植土层(Q4ml)：褐色，场区均有分布，该层为砂壤土，多植物根系，厚度0.80m,相应层底标高介于2.05～2.50m，平均值2.34m，该层多植物根系，不宜作建筑物天然持力层，应清除。

(2)中砂层(Q4al)：黄色，6#、7#孔缺失为粗砂层，其余孔均有出露，层底埋深2.00～7.00m，层厚1.20～6.20m，平均厚度3.31m，相应层底标高介于-3.70～1.28m，平均值-0.94m，松散，以石英、长石为主要成份，磨圆度好，在该层取扰动土样6件，并在室内作了筛分。对该层作标准贯入测试7点次，击数4～6击/30cm，标准差:0.81，变异系数：0.16，平均值：5.0击/30cm，标准值：4.4击/30cm。变形模量建议值取33MPa，内摩擦角取350。

(3)粗砂层(Q4al)：黄色，场区分布均匀，层底埋深7.00～19.00m，层厚2.00～18.20m，平均厚度10.19m，相应层底标高介于-15.90～-4.15m，平均值-10.56m，松散～稍密，以石英、长石为主要成份，磨圆度好，在该层取扰动土样6件，并在室内作了筛分。对该层作标准贯入测试8点次，击数2.5～11击/30cm，标准差:2.48，变异系数：0.38，平均值：6.5击/30cm，标准值：4.9击/30cm。变形模量建议值取33MPa，内摩擦角取380。

(4)砾石层(Q4al)：黄色，场区分布均匀，层底埋深12.00～27.50m，层厚2.00～12.50m，平均厚度7.11m，相应层底标高介于-24.40～-8.90m，平均值-17.76m，稍密，以砂岩为主要成份，磨圆度好为园砾，在该层取扰动土样6件，并在室内作了筛分。对该层作标准贯入测试6点次，击数12～14击/30cm，标准差:0.88，变异系数：0.10，平均值：9.2击/30cm，标准值：8.4击/30cm。建议内摩擦角取40°。

(5)强风化砂岩(J3)：暗灰色，场区分布均匀，层底埋深13.20～28.00m，层厚0.50～1.50m，平均厚度1.05m，相应层底标高介于-24.90～-10.10m，平均值-18.07m，该层为中生代莱阳群砂岩，成块状，对该层作标准贯入测试6点次，击数30～32击/30cm，标准差:1.95，变异系数：0.09，平均值：21.7击/30cm，标准值：20.1击/30cm。

(6)微风化砂岩(J3)：暗灰色，场区分布均匀，该层未穿透，碎屑结构，硅质胶结，层状构造，倾向西南，倾角较缓约40。左右。岩石基本质量指标为Ⅳ级。

5.工程地质评价

5.1地下水腐蚀性评价

依据《岩土工程勘察规范》附表，按环境类型水对混凝土结构具有中等腐蚀性，按地渗性水对混凝土结构具有微腐蚀性，在长期浸水条件下，水对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性;在干湿交替作用下，具有强腐蚀性。综合评价，在长期浸水条件下水对混凝土结构具有中等腐蚀性，在干湿交替作用下，具有强腐蚀性。

5.2场区稳定性、适宜性评价

根据地基土的分布和性质，场区内无不良地质作用，据已有资料及勘察，场区附近尚未发现活动断裂及断裂通过，该场地适宜建设各类建筑物。

5.3坝基渗透评价

坝基的渗透稳定是橡胶坝工程的主要工程地质问题，在橡胶坝蓄水高水位时，坝基砂性土在渗透压力作用下，细粒土被水流不断带走，形成渗流通道，是橡胶坝渗透破坏的主要因素。

5.4橡胶坝地基土评价

经钻探、土工试验及原位测试，该场地耕植土厚度0.80m,相应层底标高介于2.05～2.50m，平均值2.34m，该层多植物根系，不宜作建筑物天然持力层，应清除。中砂层6#、7#孔缺失为粗砂层替代，粗砂层、砾石层场区分布均匀。场区无不良地质作用，据己有资料及勘探，附近尚未发现活动断裂及断裂通过，该场地对建筑各类建筑物是适宜的。场区各岩土层承载力特征值，据周围建筑物施工经验、现场原位测试及其物理力学性质综合评定如下：(1)中砂层：110kPa，建议取变形模量33MPa，内摩擦角35°，渗透系数2.1×10-2cm/s。(2)粗砂层：110kPa，建议取变形模量33MPa，内摩擦角38°，渗透系数6.0×10-2cm/s。(3)砾石层：150kPa，建议内摩擦角40°，渗透系数1.8×10-1cm/s。

6.建议

6.1砂石桩加密地基

橡胶坝地基土松散，建议采用砂石桩加密，检测标准为相对密度不少于0.70。

6.2设高喷防渗墙

考虑到橡胶坝受潮水影响，上下游水位差大，建议在橡胶坝铺盖首端底板下设高喷防渗墙，两岸与堤防防渗墙连接。

6.3砼加防海水侵蚀剂

橡胶坝下游3.6km为黄海，水质对砼结构在长期浸水条件下，具有中等腐蚀性，在干湿交替作用下具有强腐蚀性，砼浇注时加入防海水侵蚀剂优先采用大坝水泥并掺用引气剂。