秦皇岛市东港路改造工程(水文地质勘察报告

'秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司[水文地质勘察报告]工程编号：DGJG1.前言1.1工程概况受秦皇岛市政府的直接委派及建设局市政办的委托，我秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司承担了秦皇岛市东港路改造工程的水文地质勘察工作。该工程全长约700.0m，宽50.0m的U型槽或盲沟连续壁结构，拟采用钢筋混凝土基础，基底埋深标高为-6.50m，水文地质勘察等级为乙级。1.2勘察目的和要求（1）查明各含水层和隔水层层位，埋深和分布规律；（2）查明各含水层(包括上层滞水、潜水、承压水)的补给条件和水力联系；（3）查明场地范围内各含水层的渗透系数及影响半径；（4）查明各种因素影响下，场地范围内地下水的变化情况，地下水对U形槽结构稳定性影响，对结构抗浮的影响，提出建议及处理方案；（5）分析结构实施后，水位变化对周边环境及周边建筑物结构稳定的影响。1.3勘察依据1勘察合同及勘察任务委托书1《供水水文地质勘察规范》（GBJ27-88）1《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）1《建筑与市政降水工程技术规范》（GJ/T111-98）1《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）工程名称:东港路改造工程-8- 秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司[水文地质勘察报告]工程编号：DGJG1《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）1《抽水试验规程》（YSJ215-89）1.4勘察方法和勘察工作量通过研究区域地质资料和水文地质调查，并充分考虑试验条件、地下水与地面水的关系，在东港路东侧沿线共布置了四组抽水试验井，每组一个抽水井并加两个观测孔，进行了一次大降深稳定流抽水试验，按承压水完整井（或非完整井）计算公式，计算水文地质参数。本次勘察完成的工作量：水文地质钻孔12个，总进尺213.53m；4组抽水试验的水位、水量观测、高程测量；新开河受海潮影响调查；取水样5件并进行了水质简分析。1.5勘察进程1.5.1野外作业：2003年10月6日~2003年10月19日。1.5.2提交报告：2003年10月22日。2.场地工程地质条件（略，见《东港路改造工程岩土工程勘察报告》）3.场地水文地质条件3.1水文地质环境本场地属于近海沉积平原地貌，地下水的排泄区。东距新开河下游段80~120m，距渤海湾直线距离1200m。新开河受海水涨落潮的影响强烈。3.2场地岩土含水特征本场地上部为1.5~3.0m厚的杂填土，透水并含水（季节性），其下为灰~灰黑色，混少量粘性土的粉细砂及亚砂土，厚度1~3m，分布不稳定，中段以粉细砂为主，两端以亚粘土为主，透水性较弱。埋深5~工程名称:东港路改造工程-8- 秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司[水文地质勘察报告]工程编号：DGJG12m左右为软塑~硬塑的亚粘土，不透水，不含水，该层底面起伏变化大，标高相差最大可达5m以上。下部中粗砂、砾砂，混少量粘性土，厚度5~12m（中南段厚，北部薄）其间夹0.5~2.0m左右的亚粘土夹层透镜体，该层透水性强。底部为强风化混合花岗岩，顶面埋深18~24m左右，属于弱透水弱含水地层。3.3地下水动力性质根据地下水的动力性质，本场地可分上下两个含水层组。（1）上部潜水含水层组含水层主要由②、③、④层（编号与岩土报告一致，下同）粉细砂、亚砂土组成（①杂填土一般不含水，局部地段含少量水），该层水位埋深0.5~1.5m，标高1.0~2.0m左右，该层水直接受大气降水和新开河侧向径流补给以及由北向南流动的径流补给。该层水与大气降水渗入关系密切，观测表明，勘察期间10月10日~12日降水量73mm，使2＃抽水井水位上升30cm。（2）下部承压水层组含水层主要由⑦、⑨、⑾、⑿层中粗砂、砾砂组成，承压水位埋深2~3m，标高0.2~-1.0m左右，枯水期补给潜水，而在丰水期潜水补给承压水。上部潜水与下部承压水之间的隔水层为⑤、⑥两层亚粘土。位于承压含水层组中的⑧、⑩层亚粘土，厚度薄，连续性差，为局部相对隔水层。3.4抽水试验及水文地质参数工程名称:东港路改造工程-8- 秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司[水文地质勘察报告]工程编号：DGJG工程地质钻探发现，上部潜水含水层透水性差，含水微弱，对工程降水意义不大，故抽水试验均布置在承压水层中，按稳定流完整井（3＃井按非完整井）计算，各试验井点主要水文地质参数见表3.4.1（第8页）及抽水试验综合图表。3.5地下水的水质根据四组抽水试验井在抽水结束前所取水样的简分析成果及新开河水水样分析，其主要化学成分统计如表3.5.1（第8页）。由表3.5.1知2＃抽水井的水样与新开河水样化学成分十分接近，受新开河影响严重，按《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）评价，对混凝土具有强分解复合类腐蚀，1＃、3＃、4＃抽水井地段受新开河水影响较轻微，对混凝土不具腐蚀性。2＃、3＃、4＃井的水样中的Cl-+SO42-+NO3-离子和矿化度值大幅增加（与该区地下水背景值相比），充分说明地下水已明显受到海水入侵的影响。4.水文地质条件对工程的影响分析根据委托书可知，本工程拟采用U形槽或连续壁结构，但无论采用何种结构形式，水文地质条件决定了本场地不宜采用长期抽取地下水的结构方案，其理由分析如下。4.1长期抽水对环境和工程的影响（1）长期抽水将形成一个很大的长条形降落漏斗，地下水的流动将含水层中的细小颗粒带走，不断向路堑区迁移，使沿线两侧土质疏松，一方面有可能造成地表的沉陷和建筑物的不均匀沉降（水位下降，有效应力增加，③、④、⑤工程名称:东港路改造工程-8- 秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司[水文地质勘察报告]工程编号：DGJG层软弱土层，还将产生附加沉降），危及建筑物安全；另一方面路基下面的反虑层聚集粘土颗粒增多会使反虑层失效，渗水能力降低，渗水量减少，当地下水的补给量大于排水量时，地下水位就会上升，增大侧墙的动水压力。如果更换反虑层将十分困难。（2）通过对新开河调查（20年海潮潮位观测资料表明，最高潮位2.48m）新开河水位受海潮影响，随海水涨落潮而有规律的升降变化，勘察期间经观测水位标高在0.2～0.9m之间，一般情况下，是地下水补给河水；枯水期地下水下降，河水将补给地下水。水质分析表明，新开河西岸的地下水已受到海水入侵的污染，如果采取连续壁结构（即盲沟），需要不间断的抽水以保持路基干燥。长期抽水形成海水倒灌必然导致已经十分宝贵的淡水资源遭到破坏，逐渐扩大海水入侵范围加剧地下水质恶化。高矿化度水对钢筋混凝土结构在干湿交替的环境中（连续壁结构将处于此环境中）比在长期浸水环境中（U形槽的水文地质环境）更增大了腐蚀性，缩短混凝土结构的使用年限，对工程的稳定安全不利。而U形槽结构则完全可以避免这些不利情况发生。4.2上下含水层的水力联系所带来的问题（1）根据本次勘探及场地外围地区已做过的勘察资料可知，划分上下两个含水层组的亚粘土隔水层，厚度及其底板埋深，均在平面分布上变化较大，本场地内为隔水层，而在较大范围内已变薄甚至消失，上下含水层相互连通，变为潜水含水层，这在建国木器厂（中房星苑一、二期）的勘察中已得到证明。此外潜水含水层水位在平水期和丰水期比承压含水层的水位高，属于潜水含水层补给承压水。新开河槽基本切穿了潜水含水层，海水倒灌，首先侵入上部潜水，而后逐步侵入下部承压水。工程名称:东港路改造工程-8- 秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司[水文地质勘察报告]工程编号：DGJG（2）道路两侧由于长期的工程建设勘察，大量钻孔（含本次勘察钻孔，钻井）已在一定程度上破坏了隔水层的完整性，上部潜水也可通过这些垂直通道渗入补给下部承压水。此外，路堑基底设计标高最低处接近-6.5m，钻探剖面显示中部地段将揭穿隔水层底板进入承压含水层，另有部分地段隔水层保留厚度也不足1.0m，这就增加了上下含水层的连通性。因此本工程单纯考虑降低上部潜水水位而进行施工显然已不可能。必须同时考虑采取两层地下水同时降低的方案。4.3U形槽施工总涌水量的估算根据设计给出的路堑结构纵横剖面和开挖深度尺寸，按线性基坑完整井计算公式计算。公式为：Q1=[K1L(H2-h2)]÷R(潜水部分)Q2=2K2LMS/R（承压水部分）其中：R---平均引用影响半径(m)本工程取：潜水50m，承压水143mQ---基坑涌水量（m3/d）；K1---潜水含水层平均渗透系数（m/d），本工程取3m/d；K2---承压含水层平均渗透系数（m/d），本工程取13m/d；H---潜水含水层平均厚度（m），本工程取3.5m；h---基坑动水位至潜水含水层底板深度（m），本工程取0；M---承压含水层平均厚度（m），本工程取12m；S---设计水位降深（m）按年平均最高水位1.50m计，S≈8.0mL---设计基坑长度（m），取320m+（380÷2）m＝510m计算得Q1=375m3/d；Q2=8900m3/d承压水与潜水合计涌水量Q=Q1+Q2＝9275m3/d如果施工在枯水期进行，按年平均最低水位计算，总涌水量Q＝7400m3/d。工程名称:东港路改造工程-8- 秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司[水文地质勘察报告]工程编号：DGJG4.4新开河对地下水补给量估算本区地下水补给量由三部分组成：地下径流、降水渗入、新开河测向渗流。究竟各占多大比例，难以准确计算，不过根据地下水含盐量多少对比分析可知，本场地取自2＃抽水井承压含水层的水样分析，其中Cl-+SO42-的含量是新开河水同成分的84％，可见河水渗入的严重程度。估计新开河补给量约为总涌水量的30～50％。考虑到路堑在长期降水的条件下含水层的渗透性还会提高，其渗透量还可能增大。5.结论及建议5.1本工程水文地质条件复杂，既有潜水又有承压水，特别是场地紧邻直接受海潮影响的新开河入海口段，工程场地中段已明显受河水渗入补给影响，水质变差。北段虽较轻微，但今后随工程建设力度加大，基坑降水施工在所难免。如不采取相应的保护地下水的措施，海水入侵范围必将进一步扩大，加剧地下水水质的恶化，对环境的破坏将逐步加剧。5.2鉴于本工程处于水文地质条件不良地段，建议采取有利保护地下水质，有利于保护环境的结构形式U型结构，避免采取在正常使用期间长期降低地下水位的盲沟连续壁结构形式。5.3地下水对混凝土具有中等结晶类腐蚀和强分解复合类腐蚀，U型最深部位的混凝土结构和基础应按三级防护采取防腐蚀措施，其余部分可按二级防护。5.4工程名称:东港路改造工程-8- 秦皇岛市大地卓越岩土工程有限公司[水文地质勘察报告]工程编号：DGJG基槽施工降水可采用渗水井和抽水井相结合的降水方案，上部潜水含水层采用渗水井，承压水采用抽水井，但由于潜水含水层中亚砂土，透水性差，渗透效果不良，有可能存在疏不干现象，对边坡稳定不利可结合边坡支护灌浆帷幕综合考虑。基坑降水应降至基底设计标高以下至少0.5m以上。5.5地下水位变化幅度1.0m左右。建议年平均最高水位按1.50m计，U型结构抗浮稳定系数按1.10考虑。其它有关内容可参见岩土工程勘察报告。5.6为保证结构在使用期间的稳定安全，应在线路的东侧设3~5个水文地质长期观测孔，对水位及水质的变化实施监测。工程名称:东港路改造工程-8-'