赵坤明

（东莞市运河治理中心，广东 东莞523100）

工程区所在的东莞市桥头镇属准平原地区，地形相对较为平缓，零星分布着相对高度50 m以下的残丘。区内主要水系为东江、石马河。东江在本工程北面自东向西穿过流入珠江口，石马河自南向北在桥头镇东北侧汇入东江。本区地形总体上为北、东、南三面高而中间、西部低。

1 工程地质勘察范围

本次地质勘察主要建筑物包括：重建水闸、消力池、海漫、上下游围堰及综合管理楼等。主要勘察工作布置为：工程范围区1∶1 000工程地质测绘，沿各建筑物轴线布置纵、横勘探剖面，主要、次要建筑物钻孔间距一般为20～50 m，临时建筑物钻孔间距一般为30～50 m。钻孔深度至持力层以下2～5 m。按地质单元分层取样，现场进行标准贯入试验、注水试验等工作。完成外业工作量见表1。

表1 初步设计阶段工程地质勘察外业完成主要工作量表

2 地层岩性及其物理力学性质

2.1 近现代人工填筑层（QS）

层序编号为①，主要分布于陈屋边水闸两岸河堤及河床，地面建筑物及周边一带。该层普遍有揭露，分布范围较广，压实性不均匀，揭露厚度0.20～7.45 m，层底高程-0.27～8.1 m。其中水闸两岸连接段及河堤填土以黄色、土黄色粉质黏土为主，夹有碎石，压实较为均匀，压实性普遍较差，可塑状，厚度一般为2～5 m。水闸下游河床为浇筑混凝土，厚度一般为0.4～1.3 m，河岸护坡为人工砌石贴坡，贴坡有裂缝，局部脱落，右岸河堤挡土墙朝外侧鼓起，局部有坍塌。

2.2 第四系冲积层（Qal）

层序编号为②，广泛分布于整个工程区，主要由土黄色粉质黏土、粉土、黑色淤泥、淤质黏土、浅黄、灰白色泥质粉细砂、砾砂等组成，厚度一般为15～30 m。根据岩土物质组成划分为②-1、②-2、②-3、②-4、②-5、②-6共六个亚层。

2.3 三叠系沉积岩（T3x）

为棕红色、浅紫色泥质粉细砂岩，风化较强烈，在闸址区普遍有揭露，揭露层厚1～5 m，根据风化状态，划分为全风化带（Ⅴ）、强风化带（Ⅵ）。

3 建筑物工程地质

3.1 水文地质条件

勘察期间陈屋边水闸上游河水位高程一般为4.5 m左右，下游至石马河河水位高程一般为4.2 m，两岸钻孔地下水位高程一般为2.6～5 m。两岸地下水位稍低于潼湖围水位，表明勘察期间场区地下水主要由潼湖围河水补给。工程区除河堤填土层①、近地表粉质性土②-2外，绝大部分岩土层位于地下水位以下，呈饱和状态。

闸址区地下水主要为孔隙性潜水，主要赋存于含泥粉细砂、含砾粗砂层及风化岩的孔隙中。

根据试验成果及工程经验类比，工程区填土层①中河堤填土以黏性土为主，压实较为均匀，为极微透水层，渗透系数为8.62E-08～9.89E-08 cm/s；冲积层中②-1、②-2、②-3、②-6以黏性土为主，夹淤泥、淤质黏土，渗透系数为1.05E-07～8.0E-08 cm/s，为微透水层；含泥粉细砂②-4层，含泥较多，为中等透水性，渗透系数一般1.00E-03～2.5E-02 cm/s；砾砂②-5为强透水层，渗透系数一般1.07E-01～2.94E-01 cm/s，基岩中全风化带（Ⅴ）属极微透水层；渗透系数一般为9.87E-08～1.38E-07 cm/s。强风化带（Ⅳ）属中等偏弱透水层，参照附近同类工程，渗透系数一般1.00E-04～5.00E-04 cm/s。

在水闸上游、下游、ZK03钻孔分别取了一组地表水和地下水进行腐蚀性试验，地表水对混凝土、钢筋有弱腐蚀性，地下水对混凝土有中等腐蚀性，对钢筋有弱腐蚀性。水样腐蚀性试验成果见表2。

因为抛锚式教学是依据真实问题建立起来的，所以抛锚式教学就是解决学生所面临的真实问题的过程。因此对教学效果的评价不能完全取决于最后单独的某项简单地测试，而是应该更多的关注到学生在解决问题过程中的相应表现，即学生学习过程中的评价。

3.2 渗透变形判别

渗透变形类型：水闸沿线土层主要有①层人工填土，②-1层淤泥，②-2层粉质黏土，②-3层淤质黏土，②-4层含泥粉细砂，②-5砾砂，②-6层粉土、淤质黏土，以及全风化泥质粉砂岩等。根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487-2008）附录G的有关规定判别各土层渗透变形类型：①层人工填土、②-1层淤泥、②-2层粉质黏土、②-3层淤质黏土属黏性土、②-6层粉土、淤质黏土属黏性土，判为流土型。②-4层含泥粉细砂取的原状样，从试验结果来看，含泥较多，可判为流土型。②-5层砾砂不均匀系数大于5，且细颗粒含量P=29%，判为过渡型。全风化泥质粉砂岩取样4组，泥质粉砂岩风化较透，呈粉质黏土状，属黏性土，判为流土型。

临界及允许水力比降：流土型临界水力比降按式（1）计算，过渡型临界水力比降按式（2）计算，临界水力比降除以安全系数，即为允许水力比降。

计算公式：

式中：Jcr——土的临界水力比降；

Gs——土粒比重；

n——土的孔隙率。

?

式中：d5、d20——分别为小于该粒径的含量占总土重的5%和20%的颗粒粒径，mm。

结合室内土工渗透变形试验成果和工程经验，类比提出各土层允许水力比降建议值，结果见表3。

表3 土层临界水力比降及允许水力比降表

渗透稳定性评价：闸基底部冲洪积层②-1、②-2、②-3以黏土为主，较厚，②-4、②-5砂层埋藏较深，产生渗透破坏的可能性较小。

综合勘察成果，参考《水利水电工程地质勘察规范》，提出各岩土层物理力学指标建议值，见表4。

表4 各岩土层临时边坡建议值表

3.3 工程地质评价

潼湖围陈屋边水闸为原址重建，闸址位于谢岗涌与石马河交汇处，闸址总宽30 m，左右岸由土堤连接，堤岸地形平坦，高程为5～12 m。根据本次钻探揭露，闸址区分布地层自上而下可分为人工填筑层，第四系冲洪积层、全风化带、强风化带。

人工填筑层①：主要分布在河流两岸及河床部位，分布范围较广，包含人工填土层及填筑混凝土层。人工填土集中分布在河流两岸，厚度5.0～5.9 m，层底高程7.45～8.1 m，土体呈可塑状，透水性较差；填筑混凝土层为原闸址浇筑混凝土底板，胶结较好，厚度约1.3 m。

淤泥②-1：集中分布在河床部位，厚度3.05 m，层底高程-2.85 m，呈软塑状，透水性差，高压缩性，物理力学性差。

粉质黏土②-2：分布广泛，厚度2.05～8.75 m，两岸厚，河床薄，层底高程-4.9～2.25 m，呈可塑状，透水性差。

淤质黏土②-3：分布广泛，厚度4.8～6.9 m，层底高程-6.0～-4.65 m，呈可塑状，透水性差。

含泥粉细砂②-4：分布广泛，该层较薄，厚度0.75～2.0 m，层底高程-6.9～-6.1 m，中密状，中等透水性。

砾砂②-5：分布广泛，厚度1.7～4.8 m，层底高程-11.7～-8.54 m，中密状，透水性强，承载力较高，埋藏较深。

粉土、淤质黏土②-6：分布右岸及河床，厚度2.1～4.1 m，层底高程-16.2～-13.8 m，可塑状，透水性差，物理力学性质较差。

全风化泥质粉砂岩Ⅴ：分布广泛，厚度1.8～3.7 m，层底高程-18.2～-12.24 m，硬塑状，透水性差，承载力较高。

4 工程措施建议

根据设计要求，水闸底板顺水流方向长19.5 m，堰顶高程1.6 m，底高程0.10 m，处于②-2粉质粘土层，河床部位建基面下分布厚约3 m的②-1淤泥层，两岸分布②-2粉质粘土层，其下分布②-3层淤质黏土，中间薄两岸厚，淤泥、淤质土呈软塑~流塑状，压缩性较高，承载力低，易产生大的压缩变形，抗剪强度低，易产生滑移和触变；②-2粉质粘土较软，承载力较小；②-3层为软弱下卧层。

因此，水闸不适合采用天然地基，建议对地基进行加固处理。根据地层组成，上部分布淤泥层、粘性土层、淤质土层，下部分布砂层，可采用搅拌桩复合地基，以②-5层砾砂为桩端持力层；局部分布②-6层淤质黏土，建议复核其承载力和压缩变形是否满足要求；②-1淤泥含水量高、强度低，作为基坑边坡，不稳，需进行支护，对于较薄部位建议用挖除处理。②-4层含泥粉细砂、②-5砾砂有强透水性，但上覆较厚粘性土，产生渗透变形和严重渗漏的可能行小。