南水北调东线穿黄河工程建设理论与实践
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1.6 水文、气象及工程地质

该工程所在地春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季晴朗少雨,冬季寒冷少雪。降水量不丰沛,多年平均降水量630mm。年平均气温在12.5~14.5℃。冬季最大冻土深可达46cm。

黄河洪水主要发生在汛期7—10月,黄河位山段设防标准为11000m3/s。

根据位山断面水位流量关系,汛期5年一遇、10年一遇、20年一遇洪水位均高于滩地现状挡水堤埝顶高程。非汛期200年一遇洪水位低于滩地现状挡水堤埝顶高程。

穿黄工程区域地势呈现为东高西低,工程区与本工程相关地层为古生界寒武系各类碳酸盐岩,新生界第四系不同成因类型的松散堆积物。

出湖闸地层为现代河流冲积层、冲积湖积层、下河流冲积层,岩性主要为壤土。

南干渠所通过的地层自上而下分别为现代河流冲积层和冲积湖积层,岩性主要为壤土、黏土和砂壤土。

滩地埋管地层自下而上为:下河流冲积层、冲积湖积层、现代河流冲积层,岩性主要为黏土、壤土和砂壤土。

穿黄隧洞洞身位于黄河主河槽下方,隧洞围岩主要为古生界寒武系张夏组、崮山组地层和第四系全新统土层。穿黄探洞开挖揭露断层12条,规模不大,宽度为0.5~3.0m,构造岩破碎程度轻微,受区域构造影响,产状多为北东走向。黄河在位山段为地上“悬河”,河水补给孔隙水和灰岩岩溶裂隙水,张夏组灰岩为本段工程主要含水层。由于断层和裂隙垂向切割较深并伴有溶蚀现象,使得隧洞段黄河水、孔隙水和岩溶裂隙水“三水连通”,因此隧洞围岩渗(涌)水量较大。

穿引黄渠埋涵地层由老到新为古生界寒武系崮山组和新生界第四系松散土层。

出口闸地层为第四系全新统不同成因松散层,从老到新有:下河流冲积层、冲积湖积层、现代河流冲积层,岩性主要为壤土。

根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2001),工程区地震动峰值加速度为0.10g,相当于地震基本烈度Ⅶ度。

穿黄工程主要采取以下地基处理措施:

(1)输水渠道、埋管、埋涵基础地层为第四系不同成因土层,边坡整体稳定性较好。基坑开挖较深,砂壤土、粉细砂层结构松散,基坑渗、排水影响边坡稳定性,在施工期采取了防护措施。

(2)输水线路各闸基础为冲积湖积层壤土、黏土,土层承载力可满足基础要求,出湖闸基础以下分布粉细砂为可液化砂层,采取了地基处理措施。

(3)输水线路沿线地下水埋深较浅,建筑物基础大部分为水下开挖,土层的透水性相对微弱,除引黄渠段渗水量较大,估算其他建筑物基坑渗水量不大,施工开挖仍考虑了排水措施。

(4)穿黄隧洞进、出口段建筑物地基为寒武系崮山组基岩和壤土层,岩性承载力差异会引起不均匀沉陷问题。

(5)在黄河南岸滩地埋管部分管段,砂壤土为液化土层,采取了基础处理措施。

(6)穿黄隧洞为东线输水关键工程,隧洞施工开挖渗(涌)水为主要工程地质问题。探洞开挖证实,在超前钻灌帷幕阻水情况下隧洞施工可以实施,在地下水潜蚀作用下,局部阻水帷幕效果可能降低发生涌水。对隧洞进行了超前探水施工,南岸隧洞进口竖井段在防渗情况下进行了施工。竖井、隧洞斜洞段崮山组灰岩地层及断层施工考虑了风化、裂隙切割及围岩破碎对隧洞稳定影响,采取了加强支护措施。