南水北调中线引江济汉工程地质条件分析

　　引江济汉工程系与南水北调中线水源工程配套的汉江中下游4大工程之一，工程拟主要采用人工渠道自长江枝江荆州河段引水，跨越荆州、潜江境内众多的公路、河流、湖汊后，在潜江市高石碑东荆河口一带入汉江，初拟年均调水量93亿m3；工程兴建将近距离沟通长江、汉江两大河流，补偿南水北调工程实施后汉江丹江口以下河段工农业及生态用水，改善汉江中下游生态和水文环境。

　　规划有3条比较引水线路，围线长湖两岸自西北向东南依次为“高线”、“中线”（利用长湖线）、“低线”，各线均需跨越相当多的公路、河流、湖汊。引水工程主要由渠道、节制闸、倒虹吸、涵洞及其它交叉建筑物等一系列结构物组成，渠道规模为底宽98m、内坡1∶2.5、比降1/32680，设计流量500m3/s、水深4.7m.

　　1 引江济江工程地质条件

　　1.1 地形地貌

　　工程区地跨宜昌枝江、荆州、荆门、潜江4县市，处江汉平原中偏西北部，地势开阔、较平坦，总体上微向东南倾斜，地形向东南由垅岗状平原、岗波状平原逐渐过渡为低洼、平坦的冲积平原。地面高程一般为27～45m，地表高差3～20m，西北侧地形坡度5°～15°、中部3°～5°、东南侧坡度小于0.05‰。

　　长江、汉江分别在工程区的西南角、东北角流过，区内河、渠纵横，有长湖等湖泊分布；经济较发达，城镇星罗棋布，有宜黄高速公路、荆襄铁路等交通要道经过，交通便利。

　　1.2 地层岩性

　　区内出露和分布地层主要有：

　　（1）第四系中更新统白洋组（Qdl-pl2b ）。下部为厚10～20m砂砾石层，上部为厚10～25m红色、桔黄色含灰白色、灰绿色网纹粉质粘土、粘土，按塑性土分类图定名，属高液限粘质土（CH）。据前人研究，局部地段白洋组粘土具弱至中等胀缩性。

　　（2）上更新统古老背组#####（Qal3g 、Qdl-pl3g ）。下部为灰黄色砂砾石层，厚度小于40m；上部为棕黄、褐黄色粉质粘土、粘土含铁锰质结核及灰绿、灰白色斑块，厚7～20m.

　　（3）上更新统沙湖组（Q3S al ）。总厚度30～40m，中、下部为细砂、砂砾层、粉细砂；上部为黄色、褐黄色粉质粘土、粉质壤土。古老背组及沙湖组粘性土主要属中液限粘土（CI），少量为高液限粘土（CH）。

　　（4）全新统郭河组（Qal-l4g ）。厚度变化较大，数米至20余米不等。中下部主要为灰黄色、深灰色粉质壤土、粉质粘土，局部含淤泥质，主要为中液限粘土（CI），少量为高液限粘土（CH）；上部为灰、灰黄、棕黄色粉细砂、砂壤土、壤土层。

　　1.3 地质构造

　　工程区处于扬子准地台之江汉—洞庭断坳西北部，地表广泛发育和覆盖厚层第四系堆积物，区内断层构造等不甚发育。

　　1.4 水文地质

　　工程区地跨江汉平原之中部、西北部，广泛发育和覆盖厚层第四系松散堆积物，地表水系发育，地下水埋藏深度较小、水量丰富，补、排条件良好。按埋藏条件，分为潜水和承压水两大类。砂、砂砾石层孔隙大，结构较松散，渗透性较好，为本区相对透水层。各地层的粘性土渗透性差，为本区内的相对隔水层。

　　按地层年代，相对透水层、相对隔水层组合关系，区内承压水层大致可分为4种类型。据区域水文地质资料，区内承压含水层层位较稳定，含水层的厚度大，达数十米至百余米，承压水头达数米至20余米不等，与长江等地表水体水力联系密切。

　　2 主要工程地质问题

　　引江济汉工程具有线路长、跨越地形、地质单元多、工程构筑物型式多样等特点，工程地质问题具有复杂性、多样性，主要有渠道渗漏，基坑、渠道涌水和底板稳定，渠坡稳定、地基不均匀沉陷等问题。

　　2.1 渠道渗漏

　　引水渠道渗漏主要取决于渠道穿越地段岩土的透水性和地下水位。

　　在地下水位低于渠道运行水位的情况下，渠道渗漏可能引起渠道两侧产生沼泽化（图2略）；区内七星台—太湖港—岑河口—丫角—邓洲一带东南侧为全新统郭河组（Qal-l4g ）地层，浅表层有大面积的透水性较好的粉细砂、砂壤土分布，地下水埋深0.5～2m.在上述区域内，若渠道运行水位高于地下水位，渗漏问题将较严重。高线、利用长湖线、低线的进、出口段均存在此种现象，尤以利用长湖线问题更为突出。

　　在渠道切入地表下深度较大，两侧地下水位高于渠道运行水位的情况下，地下水将向渠内渗漏，导致两侧地下水水位下降，引发如沿渠两侧水田、鱼塘等漏水一系列环境问题。

　　2.2 基坑、渠道涌水和底板稳定

　　工程区内，由于地层组合、缺失等原因，区内承压水含水层顶部隔水层厚度不一，局部地段因渠道开挖将导致隔水层过薄或揭穿，在较高水头压力作用下，渠道底板有被击穿，形成涌水，导致基坑、渠道底板失稳。

　　勘察表明，高、中（利用长湖线）、低3条比较引水线的开挖段，一般切入地表以下3～12m，最大切入达18m，而区内承压水层上部粘土隔水层一般厚10～20m，局部承压水水头可达数米至20余米不等，因此开挖渠道局部渠段在施工期或运行期均有可能产生涌水和底板失稳问题，引水线路的进、出口闸室，涵洞等构筑物基坑施工期也可能出现此类问题。

　　2.3 渠坡稳定

　　引江济汉工程存在挖方型、填方型和半挖半填3种渠型，在渠线的两端（长江岸边、汉江干堤附近）及高线中段开挖边坡高度一般8～15m，最大可达18m，其中前二者边坡由Q4 土层构成，后者边坡由Q2 膨胀土构成，易出现变形、滑坡等稳定问题。

　　区内全新统郭河组#####（Qal-l4g ）地层分布广泛，相对地下水位较高，浅表层有大面积的饱水的粉细砂、砂壤土、淤泥质土分布，渠道及其它构筑物基坑在此类地段开挖，渠坡（基坑）成形困难，易出现变形、滑塌等稳定问题。

　　2.4 地基不均匀沉陷

　　据规划高、中、低3条比较引水线的填方型、半挖半填型的渠道均较长，相应渠段的表层基本为全新统郭河组（Qal-l4g ）地层，此层中含有淤泥质类土，具有强度低、压缩量大等特征，且淤泥质土体分布不连续、不稳定，其厚度、岩性等各处差异大。此类渠段的渠堤、节制闸等构筑物地基存在不均匀沉陷及长期蠕变等问题的可能性较大。

　　3 地质建议

　　（1）研究表明，工程区内地形较平坦、高差不大，地质条件较简单，具备兴建引江济汉工程的地形、地质条件。

　　（2）引江济汉工程具有线路长、跨越地形、地质单元多、工程构筑物型式多样等特点，工程地质问题具有复杂性、多样性，主要工程地质问题有渠道渗漏，基坑、渠道涌水和底板稳定，渠坡稳定、地基不均匀沉陷等问题。

　　（3）高、中、低3条规划引水线路的工程地质条件略有差异，存在的主要工程地质问题基本相似，地质条件的差异不构成引水线路比较的关键因素。

　　（4）建议就结合引江济江工程的施工与运行要求，进一步研究拟选线路的工程地质条件，重点查明地层分布、各类土的物理力学性质，不良土的分布与性状，存在的主要工程地质问题并提出有针对性的地质处理建议。（考试考试网一级建造师编辑整理）

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