汾河穿越.docx
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汾河穿越
目录
1、序言1
1.1工程概况1
1.2勘察时间1
1.3勘察目的与要求1
2、勘察工作及室内试验2
2.1勘察依据2
2.2岩土工程勘察等级2
2.3勘探方法3
2.5勘察工作量3
2.6室内试验4
3、场地工程地质水文地质条件4
3.1地形地貌4
3.2气象水文4
3.3地层时代及成因类型5
3.4地层结构及岩性特征5
3.5地下水及地基土的腐蚀性7
4、地震效应9
4.1抗震设防烈度9
4.2建筑场地类别9
4.4地基土液化判别9
4.5建筑抗震地段划分9
4.7穿越区稳定性与适应性评价10
5、场地岩土工程评价10
5.1各岩土层物理力学性质指标统计原则及指标选用10
5.2室内土工试验及原位测试结果11
5.3天然地基土承载力评价11
6.穿越断面冲刷深度估算12
7、区域地质构造14
8、穿越方式与层位14
8.1穿越方式14
8.2穿越层位14
8.3管道坑开挖与支护15
9、结论与建议15
9.1结论15
9.2建议16
附表：
1．勘探点一览表
2．物理力学指标统计表
3．土工试验综合成果表
4．土易溶盐含量、离子总量分析报告表
5．水质分析报告表
附图：
1．建筑物与勘探点平面位置图
2．工程地质纵断面图
3．钻孔柱状图
1、序言
1.1工程概况
山西金达丰天然气开发有限公司拟建天然气管道穿越汾河工程，穿越地段为沙桥村至郭村，穿越区位于临汾市尧都区江泉矿山支护有限公司以东30m左右，天然气管道穿越汾河总体走向为由东向西，总长约500m，详见“天然气穿越汾河现状图”。
2010年5月，受山西金达丰天然气开发有限公司委托，山西冶金岩土工程勘察总公司承担了天然气管道穿越临汾汾河线路工程的勘察任务。
本次勘察阶段为详细勘察。
1.2勘察时间
本次勘察野外工作于2011年5月25日开始，于2011年5月29日结束；室内土工试验工作于2011年5月31日完成并提交成果报告；资料整理、报告编写等工作于2011年6月6日结束。
1.3勘察目的与要求
本次勘察工作的主要目的是：
提供施工图设计阶段的详细工程勘察资料，具体要求如下：
（1）查明穿越区一定深度内岩土层的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定性、均匀性；
（2）提供各岩土层的物理力学指标和承载力特征值；
（3）查明不良地质作用的类型及其成因、分布范围、发展趋势和危害程度，并提出整治方案的建议；
（4）查明场地内特殊性岩土的工程地质特性，并提出处理方案；
（5）划分场地对建筑抗震地段类别和建筑场地类别；
（6）判定场地水和土对建筑材料的腐蚀性；
（7）评价穿越方式的适宜性和可行性并推荐穿越方式。
（8）提供穿越断面的冲刷深度及岸坡稳定性评价。
2、勘察工作及室内试验
2.1勘察依据
2.1.1《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009版）；
2.1.2《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87—92）；
2.1.3《土工试验方法标准》（GB/T50123—1999）；
2.1.4《原状土取样技术标准》（JGJ89—92）；
2.1.5《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）；
2.1.6《油气田及管道岩土工程勘察规范》（SY/T0053-2004）；
2.1.7《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010
2.1.8《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2002）；
2.1.9《工程地质测绘标准》（CECS238:
2008）
2.1.10《工程测量规范》（GB50026-2007）
2.1.11《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223—2008）；
2.1.12《建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ04-258-2008）；
2.1.13《建筑工程勘察文件编制标准》（DBJ04-248-2006）。
2.2岩土工程勘察等级
2.2.1根据《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）（2009年版）、《油气田及管道岩土工程勘察规范》（SY/T0053－2004）场地等级为二级（中等复杂场地），地基等级为二级（中等复杂地基），综合分析确定本工程岩土工程勘察等级为乙级。
2.2.1据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223—2008）第3.0.2条，本工程抗震设防类别为重点设防类，简称乙类。
2.3勘探方法
2.3.1工程测量：
本穿越区采用任意直角坐标系统，用全站仪（TS-802）采集碎部点数据，南方CASS7.1成图软件成图。
2.3.2外业钻探工作采用XY-100型工程钻机，地下水位以上钻探采用干法回转钻进，地下水位以下采用泥浆护壁，取样用黄土薄壁取样器取样。
取土规格Φ150mm，钻孔按回次进尺仔细描述，所取土样定名后立即封存、贴签并及时送回试验室。
2.3.3标准贯入试验采用自动脱钩自由落锤法。
锤重63.5kg，落距76cm，各项操作严格按《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）（2009版）第10.5.3条要求进行，为了便于利用和对比，本报告对实测标贯击数进行了杆长校正。
在工程地质纵断面图中标贯击数均为实测击数，在物理力学性质指标统计表中提供了校正击数。
2.4.4本次勘察在钻孔中取2组基底附近的土样做土质分析。
2.4.5本次勘察在钻孔中取水样2组做水质分析。
2.5勘察工作量
本次勘察共完成勘探点7个，孔深10.5～20.20m；总进尺102.3m，进行土样试验24组，标准贯入试验26次，水质分析2组，土质分析2组。
勘探点的具体位置详见“建筑物与勘探点平面位置图”，完成工作量情况详见“勘探点一览表”。
土工试验结果详见“土工试验综合成果表”。
注：
各勘探点的孔口高程采用1985年国家高程基准；坐标采用1980年西安坐标系。
2.6室内试验
所取土样均进行常规试验，测试项目：
天然含水量、重度、比重、液限、塑限、固结等；砂、砾类土进行颗粒分析试验；
2.6.1地基土的腐蚀性介质分析试验
在钻孔中取2件基础附近的土样进行土对建筑材料的腐蚀性分析试验。
2.6.2地下水的腐蚀性介质分析试验
在钻孔中取2件水样进行地下水对建筑材料的腐蚀性分析试验。
3、场地工程地质水文地质条件
3.1地形地貌
穿越区地处山西省南部、临汾市中部，临汾盆地，汾河下游，地貌上属汾河断流河床，地形起伏不大，河水面地面高程约418.99m～418.41m。
管线穿越位置河段顺直，河床与岸坡较稳定。
工程地质分区为临汾盆地工程地质亚区。
3.2气象水文
穿越区地处南暖温带轻半干旱气候，四季分明，雨热同期。
气温的特点是冬寒夏热。
全市气候的主要特征是：
冬季寒冷干燥，降雪稀少；春季干旱多风，秋季阴雨连绵；夏季酷热多暴雨，伏天旱雨交错。
降水时空分布极为不均，除5月略偏多、9月特别多外，其余月份降水偏少，秋季出现连阴雨天气。
全市极端最高气温42．3℃，极端最低气温一25．6℃。
全市平均降水量527．4毫米。
汾河为本区最大之河流，发源于宁武管涔山区，经太原又穿越本区，于河津县城附近入黄河，全长716公里。
该河在盆地中具有河谷宽阔，河水平浅，河身弯曲之特点。
基本属于长流河，个别年份也有断流现象，一般清水流量为33.5m3/s，最大洪峰流量为2450m3/s。
3.3地层时代及成因类型
根据野外揭露的地层及其沉积旋回特征，结合区域地质资料，综合分析判断，勘察深度范围内，场地地基土沉积时代及成因类型自上而下依次为：
第四系全新世（Q42mL）杂填土、耕土、第四系上更新世冲积成因（Q3al）细砂、粉土及粉质粘土等。
3.4地层结构及岩性特征
根据野外勘探、原位测试及室内土工试验结果，在勘察深度范围内，场地地基土自上而下大致可分为5层，现依层序分述如下：
第①层杂填土（Q42mL）
杂色，稍湿，松散，主要由粉土、碎石、煤渣等组成
该层只在ZK01、ZK02、ZK07孔出现，层厚介于1.6～4.1m之间，层底高程介于422.4～417.89m之间。
第①1层 耕土（Q42mL）
浅黄色，稍湿，松散，主要由粉土组成，可见植物根系。
该层只在ZK03孔出现，层厚为0.4m，层底高程介于419.71m
第②层 细砂（Q3aL）
浅黄-灰色,湿，稍密，主要由长石、石英、云母组成，级配不良，粒径大于0.075的mm颗粒质量超过85%，可见少量的砾石，砾径一般在2-10mm之间，分选性好。
实测标贯击数10-14击，平均值为11.0击。
该层全场分布，层厚介于4.1～9.9m之间，层底高程介于415.29～417.89m之间。
第③层粉土（Q3aL）
褐黄色，湿，中密，无光泽，摇震反应中等，干强度和韧性低，层中局部夹褐红色粉质粘土团块，可塑。
该层压缩系数平均值a1-2=0.235MPa-1，为中等压缩性土层。
平均值为11.0击。
该层ZK01、ZK02孔出现，层厚介于1.6～4.5m之间，层底高程介于412.19～408.00m之间。
第④层 粉质粘土（Q3aL）
灰褐色，可塑，含浸染状氧化铁与锰质斑点，稍有光滑，无摇振反应，干强度和韧性中等。
该层压缩系数平均值a1-2=0.222MPa-1，为中等压缩性土层。
实测标贯击数11-15击，标贯击数平均值为12.5击.
该层全场分布，层厚介于1.7～8.4m之间，层底高程介于410.61～404.91m之间。
第⑤层细砂（Q3aL）
黄褐色,湿，中密，主要由长石、石英、云母组成，级配不良，粒径大于0.075的mm颗粒质量超过88%，可见少量的砾石，砾径一般在5-20mm之间，分选性好。
实测标贯击数12-15击，平均值为13.7击。
该层只有ZK04、ZK07孔出现，未揭穿，最大揭穿厚度为6.9m，层底最低高程为403.71m。
上述各土层的接触关系、展布情况及物理力学指标详见“工程地质纵断面图”、“钻孔柱状图”及“物理力学指标统计表”。
3.5地下水及地基土的腐蚀性
3.5.1地下水类型及水位
本次勘察深度范围内，水面宽垂直距离约21.94m，水面标高418.63m，地下水静止水位埋深介于1.2～5.5m之间，静止水位高程介于418.58～419.7m之间，为潜水，含水层为第②层细砂。
场地地下水主要由大气降水和侧向泾流补给，水位变幅受洪水影响较大，越靠近河水水面变化幅度越大。
3.5.2地下水及地基土的腐蚀性
根据本次勘察所取水样和土样对建筑材料的腐蚀性试验，按照《建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ04-258-2008）附录G，该场地干燥度指数小于1.5，属南暖温带轻半干旱气候，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009版）第12.2.1、12.2.2条以及附录G，环境类型判为Ⅱ类。
3.4.2.1地下水的腐蚀性
水对混凝土结构的腐蚀性评价
腐蚀介质
含量
判别标准
（环境类型Ⅰ）
腐蚀等级
综合判定
硫酸盐含量
SO42-（mg/L）
623.80-744.46
500-1500
中等
中等
镁盐Mg2+
（mg/L）
70.98-205.42
＜1000
无
水对混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价
腐蚀介质
含量
判别标准
（干湿交替）
腐蚀等级
综合判定
水中cl-含量
（mg/L）
162.78-234.02
100～500
弱
弱
地层渗透性水对混凝土结构的腐蚀性评价
腐蚀介质
含量
判别标准
腐蚀等级
综合评定
PH值
7.58-7.46
PH＞6.5
微
微
综合判定，水对混凝土结构具中等腐蚀性，对混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，地层渗透性水对混凝土结构具微腐蚀性。
3.4.2.2地基土的腐蚀性评价
土对混凝土结构的腐蚀性评价
腐蚀介质
含量
判别标准
（环境类型Ⅰ）
腐蚀等级
综合判定
硫酸盐含量
SO42-（mg/kg）
448.35-458.69
300-750
弱
弱
镁盐Mg2+
（mg/kg）
6.1-7.3
＜1500
微
土对混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价
腐蚀介质
含量
判别标准
（B）
腐蚀等级
综合判定
土中cl-含量（mg/kg）
74.6-71.61
＜250
微
微
土对钢结构的腐蚀性评价
腐蚀介质
含量
判别标准
腐蚀等级
综合评定
PH值
8.34-8.52
＞5.5
微
微
综合判定，地基土对混凝土结构具弱腐蚀性，对混凝土结构中钢筋微腐蚀性，对钢结构微腐蚀性。
4、地震效应
4.1抗震设防烈度
据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）附录A，临汾市抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。
4.2建筑场地类别
根据区域地质资料可知本场地的覆盖层厚度＞50m，结合本次勘察揭露的各土层的名称、性状及标贯试验，估算本场地的剪切波速值介于150m/s～250m/s之间，按《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）规范第4.1.3条和4.1.6条，确定该地土类型为中软土，该建筑场地类别为Ⅲ类。
4.4地基土液化判别
拟建场地20.0m深度范围内饱和砂土或粉土为晚更新世（Q3）地层，该区抗震设防烈度为8度，按《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）第4.3.3条，本场地可不考虑地基土液化。
4.5建筑抗震地段划分
根据本次勘察揭露地层及室内土工试验结果，结合地形、地貌综合考虑，按《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）第4.1.1条及其条文说明划分，拟建场地为可进行建设的一般场地。
4.7穿越区稳定性与适应性评价
⑴勘察深度内地层上部为第四系上更新世冲积成因（Q3al）细砂、下部为硬到可塑的粉质粘土等
⑵穿越区无活动断裂通过或影响，地震活动微弱，区域稳定性较好。
⑶穿越区和邻近区域未发现滑坡、崩塌、泥石流、岩溶与冲沟等不良地质现象，地表与地下亦无构（建）筑物、障碍物等分布，场地环境条件较好。
⑷穿越区地貌类型属临汾盆地，地形起伏较小，河床较平缓，河床较稳定，河床与岸坡较稳定。
因此，穿越区稳定，适宜管线通过。
5、场地岩土工程评价
5.1各岩土层物理力学性质指标统计原则及指标选用
5.1.1物理力学性质指标统计原则
（1）对沉积时代相同的层位具有相同工程特性的指标作为同一工程地质统计单元体。
（2）单元体中透镜体指标不参与统计。
（3）先对指标进行观察删除明显不合理的指标值，经过初步统计后再根据数理统计3σ的原则，舍去过于离散值，给出指标的一般范围值。
（4）标贯指标以试验点击数为子样进行统计，统计指标为实测及修正后的锤击数。
（5）各项指标统计值一般提供范围值、算术平均值、标准差、变异系数及统计频数，若子样小于6个时，只提供范围值、算术平均值及统计频数。
5.1.2指标选用
本次勘察探井土样质量为Ⅰ级，钻孔土样质量等级接近Ⅰ级，由于在土样的运输过程中不可避免人为扰动，致使个别土样的试验指标不同程度失真和离散性较大，为此统计得出的平均值应依据相关规范、规程要求和指标的用途及重要性，按不利组合，分别取其最大（最小）平均值或按下式对平均值修正后作为各指标的标准值。
修正公式如下：
Φk=γsΦm
γs=1±（
）δ
式中：
Φk———标准值Φm———平均值
γs———统计修正系数δ———变异系数
“±”号按指标的重要性、变异性及子样个数按不利组合采用。
5.2室内土工试验及原位测试结果
室内试验结果详见“土工试验综合成果表”，分层统计物性指标结果详见“物理力学指标统计表”。
5.3天然地基土承载力评价
本次勘察各层地基土承载力特征值根据原位测试及室内土工试验结果，并结合地区建筑经验综合确定，其评价结果详见下表
地层
岩性
土的物理性质指标
fak（KPa）
标贯
fak（KPa）
建议值fak（KPa）
②
细砂
120
100
③
粉土
140
130
130
④
粉质粘土
240
230
230
⑤
细砂
230
230
6.穿越断面冲刷深度估算
根据设计断面处的水文、地质等资料，采用《公路工程水文勘测设计规范》（JTGC30—2002）中的非粘性土一般冲刷计算公式，进行相应设计频率下的冲刷计算。
计算公式采用如下：
主槽：
式中：
hp—设计断面一般冲刷后的最大水深，m;
Ad—单宽流量集中系数，
Bz造床流量时的水面宽度（m）
Hz造床流量对应的平均水深（m）。
Q2——设计断面河槽部分通过的设计流量，m3/s；
μ—设计断面水流侧向压缩系数；
BCj——设计断面河槽部分过水净宽m;
hcm—设计断面河槽部分最大水深m；
hcq—设计断面河槽平均水深，m；
d—河槽泥沙平均粒径，mm；
E—与汛期含沙量有关的系数；
通过现场调查访问设计断面处的土质情况、设计流量、流速、水位、粒径、汛期含沙量等资料确定穿越断面河槽冲刷公式中的各个参数值，根据以上参数的计算，管道穿越设计断面处河槽的一般冲刷深度值见下表。
河穿越断面水文参数及冲刷深度计算表
项目内容
参数
设计（H50-频率）水位高程（m）
420.8
Bcj-河槽宽度（m）
296
W-过水面积（m2）
287
Q-流量（m3/s）
920
历年汛期月最大含沙量平均值ρ（kg/m3）
80
Hdm-河床最低点高程（m）
418.0
Hcm-最大水深（m）
2.8
Hz-造床流量下的平均水深
1.5
Hcq-平均水深（m）
1.2
Ad-单宽流量集中系数:
1.0~1.2
1.2
u-水流侧向压缩系数
1
E-泥沙含量系数:
0.46,0.66,0.86
0.86
d-平均粒径（mm）
0.2
hp-一般冲刷后最大水深（m）
7.53
净冲刷深（m）
4.73
建议河床最大水深处管道顶埋置高程（m）
412.5
建议河床最大水深处管道顶埋置深度（m）
7.5
由表6.1.4.2中参数根据式
（1）计算，得出汾河床穿越断面处经50年一遇洪水冲刷后净冲刷深为4.73m。
7、区域地质构造
临汾市尧都区地处祁连山、吕梁山“山”字型构造体系，祁连山吕梁山山前东翼和新构造体系的复合部位，东西横跨临汾断陷盆地和吕梁山褶皱两个构造带。
境内吕梁山褶皱带以西部山区的西南部峪里呈弧形，总体走向近北东。
吕梁山北斜为奥陶系灰岩，东西两侧依次出露石炭系、二迭系地层，伴生有同向的次一级小褶曲，同时发育北东、北西向两组压性断裂。
临汾断陷盆地是山西一系列呈雁形排列的新生界盆地之一。
盆地东部边缘为罗云山—龙门山断裂带和霍山—中条山断裂带。
晚近构造运动，塔儿山—九原山隆起，将临汾盆地分为临汾、候马两个盆地，侯马盆地下沉幅度较小，临汾盆地下沉深度最大为2200m，基底有北东、北西向两组隐伏断裂。
8、穿越方式与层位
8.1穿越方式
本穿越区穿越汾河宽垂直距离约31.22m,拟采用定向钻方式穿越汾河，穿越段管道两端与线路管道连接部分采用大开挖方式敷设，选择合适的季节施工。
8.2穿越层位
从地层分布上来看，地层相对稳定，管道从③～④层中通过。
8.3管道坑开挖与支护
8.3.1管道坑开挖与周边环境
穿越场地附近无建筑物,管道坑开挖时可不考虑对其它建筑物的影响。
8.3.2管道坑支护
管道坑开挖采用放坡，宜进行分层开挖与支护，并设置降水井。
9、结论与建议
9.1结论
9.1.1穿越区为临汾盆地，汾河下游。
9.1.2勘探深度内第四系全新世（Q42mL）杂填土、耕土、第四系上更新世冲积成因（Q3al）细砂、粉土及粉质粘土等。
9.1.3穿越区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g（第一组），场地土属中软场地土，建筑场地类别为Ⅲ类，场地处于建筑抗震一般地段。
9.1.4穿越区未发现滑坡、崩塌、泥石流、岩溶与冲沟等其它不良地质现象，地表与地下亦无构（建）筑物、障碍物等分布。
9.1.5本次勘察深度范围内，水面标高418.63m，地下水静止水位埋深介于1.2～5.5m之间，静止水位高程介于418.58～419.7m之间，为潜水，含水层为第②层细砂。
场地地下水主要由大气降水和侧向泾流补给。
本次勘察期为平水期，季节性水位变幅为0.5m。
9.1.6穿越区场地水对混凝土结构具中等腐蚀性，对混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，地层渗透性水对混凝土结构具微腐蚀性。
地基土对混凝土结构具弱腐蚀性，对混凝土结构中钢筋微腐蚀性，对钢结构微腐蚀性。
9.1.7根据《山西省季节性冻土标准冻深线图》，临汾市标准冻结深度约为0.62m。
9.2建议
穿越区河面宽垂直距离约31.22m,拟采用定向钻方式穿越汾河，穿越段管道两端与线路管道连接部分采用大开挖方式敷设，选择合适的季节施工，管道从③～④层中通过。
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