天津濱海新區(qū)古河道沉積特征及對工程建設(shè)影響

摘要：由于古河道在沉積特征、沉積時代、沉積結(jié)構(gòu)等與其毗鄰的正常土層沉積有著較大的差異，而這些差異直接關(guān)系到沉積土體的物理、力學(xué)性質(zhì)，往往會產(chǎn)生許多巖土工程地質(zhì)問題，如砂土液化，地裂縫等，對工程建設(shè)產(chǎn)生影響。同時，由于古河道沉積屬于線形地質(zhì)體，在河流改道后沉積土層又與正常沉積土屬同期沉積，在場地工程地質(zhì)勘察過程中往往易被忽視，具有隱蔽性。本文主要對天津濱海新區(qū)的古河道部分沉積特征進(jìn)行了論述，并指出一些涉及古河道沉積土層時應(yīng)注意問題。

關(guān)鍵詞：古河道 潮汐河道

Abstract: as the ancient river in sedimentary characteristics, sedimentary era, sedimentary structure and its adjacent to the normal soil layer deposition is a considerable difference, but these differences are directly related to the deposition of soil physical and mechanical properties, often can produce many geotechnical engineering geological problems, such as soil liquefaction, ground fissure, construction of the effect. At the same time, because of the ancient river deposits belong to the linear geological bodies, river courses in the soil with normal sedimentary deposits and soil in the same period of sedimentary, in the engineering geological process often overlooked, latent. This paper mainly to the tianjin binhai new area of the ancient river sedimentary characteristics were discussed, and points out some old channel deposition involving the soil should pay attention to the problem.

Key words: the ancient river tidal waterways

1古河道沉積特征研究意義

天津濱海新區(qū)地處渤海之濱，素有“九河下稍”之稱。全新世以來，河道眾多且交錯分布。又曾經(jīng)受海侵作用，河道沉積的特征表現(xiàn)更為復(fù)雜。因而，對城市建設(shè)中對巖土工程勘察工作提出了更高的要求。對古河道沉積特征進(jìn)行研究有助于我們提高勘察工作質(zhì)量，提早采取措施進(jìn)行防范和治理，減少工程病害發(fā)生，節(jié)約工程治理費(fèi)用等具有重要意義，

2．古河道沉積對工程建設(shè)的影響：由于古河道沉積特征的多樣性，對工程建設(shè)的影響也表現(xiàn)出多樣性。從而產(chǎn)生的工程地質(zhì)問題表現(xiàn)在三個方面：

2.1古河道沉積有產(chǎn)生砂土液化的可能。由于古河道沉積時間相較正常沉積土層短，沉積結(jié)構(gòu)比較松散，土性多屬于顆粒相對較粗的砂性土，在震動作用下可能會產(chǎn)生砂土液化。另外，古河道沉積一般因所處河道部位不同而表現(xiàn)出土體密實度差異，因而，同一河道發(fā)生砂土液化的部位也有差異。

2.2古河道沉積有產(chǎn)生地裂縫的可能。在發(fā)生地震時，古河道沉積土層易產(chǎn)生地裂縫。天津海河中下游地帶沉積數(shù)百米第四系，因構(gòu)造原因產(chǎn)生的地面開裂的能量可被土體吸收。海河中下游地區(qū)又屬于抗震設(shè)防烈度為7度地區(qū)，因此，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》4.1.7條，在該地帶一般不會產(chǎn)生斷裂錯動。但1976年唐山地震波及天津時，海河兩岸周邊地區(qū)發(fā)現(xiàn)數(shù)處地裂縫，分析古河道沉積是產(chǎn)生地裂縫的原因。在1966年3月發(fā)生的邢臺地震時，沿古河道的地裂縫及噴水冒砂普遍出現(xiàn)。

2.3古河道沉積影響工程建設(shè)投資，在使用天然地基土層時，古河道沉積土層因土體強(qiáng)度與周邊土層存在差異和密實程度影響，易引起不均勻沉降和產(chǎn)生液化，故而需要投資進(jìn)行地基處理；做樁基礎(chǔ)時，除了古河道土層與周邊正常土層有力學(xué)強(qiáng)度差異外，在古河道范圍內(nèi)的土層沉積過程中，也受到水流分選作用而表現(xiàn)出沉積不均一。影響樁基持力層選取，增加了工程投入和工期。

3.古河道沉積特征

3.1古河道的主要表現(xiàn)形式：本區(qū)依據(jù)古河道形成的環(huán)境可表現(xiàn)為兩種形式：牛扼湖式古河道，受海水影響的灰色古河道。

3.1.1牛扼湖式古河道

沉積特征：河流發(fā)生截彎取直過程中在原河道部分沖積、堆積形成呈淺灰色、綠灰色或黃綠色（照片1）；河道邊緣地帶多呈砂～黏交互狀沉積，河道中部沉積多呈均勻?qū)永淼姆弁粱蚍凵巴翆印?/p>

力學(xué)特征：在濱海新區(qū)的牛扼湖沉積層一般處于第一海相沉積層以下，沉積時間相對于海相沉積層較長，經(jīng)受后期沉積土層的壓密作用，粘性土呈軟-可塑狀，粉土或砂性土層標(biāo)貫擊數(shù)一般10-16擊，呈中密—密實狀態(tài)。

照片1河道內(nèi)沉積綠灰色均勻粉土層

3.1.2受海水影響的灰色古河道

沉積特征：呈黃灰色或褐灰色；土性一般為砂～黏交互沉積的粉土、粉質(zhì)黏土層，受水流影響，河流邊緣部位沉積具有水平層理、斜層理或斜交層理的特征，局部呈千層餅狀，含有機(jī)質(zhì)斑點或條帶（照片2）。粉土層可能出現(xiàn)液化。河道內(nèi)沉積一般表現(xiàn)為具有均勻?qū)永淼姆弁粱蚍凵皩�。河道底部多沉積腐殖質(zhì)碎屑堆積層或陸海相貝殼混合沉積的貝殼富集層。

力學(xué)性質(zhì)：沉積土層沉積時間相對較短，屬欠固結(jié)土層，粘性土層多呈流塑狀態(tài)，粉土標(biāo)貫擊數(shù)一般小于4擊，一般屬可能產(chǎn)生飽和粉砂土液化的不良工程地質(zhì)層。

照片2邊灘沉積土層具近水平層理，含有機(jī)質(zhì)斑點

3.2古河道沉積標(biāo)志物的類型及其特征

由于受河流的沖積和淤積作用，在河道內(nèi)往往具有比較明顯的沉積標(biāo)志物：根據(jù)沉積主要存在腐殖質(zhì)、貝殼富集層、人類活動遺跡等。

3.2.1腐殖質(zhì)特征：主要積聚在河道底部，層厚一般受水流持續(xù)時間控制，一般腐殖質(zhì)呈碎屑堆積狀（照片3）。

照片3 河道底部出現(xiàn)的腐殖質(zhì)碎屑堆積層

3.2.2貝殼富集層特征：一般多位于河道底部，層厚一般0.05～0.50m左右，貝殼完整性一般較差,呈混雜堆積狀。

3.2.3人類活動遺跡特征：可能分布于河道沉積的任何部位，表現(xiàn)為瓷器、鐵器等，一般較為少見。例如在天津市區(qū)六緯路發(fā)現(xiàn)元代瓷片，在中游發(fā)現(xiàn)遲于漢代的瓦片等。

3.3 古河道沉積土層均勻性差，力學(xué)性質(zhì)差異大：

在天津市空港物流加工區(qū)某處工程場地勘察中，據(jù)網(wǎng)格狀鉆孔揭示，該場地200m的寬度范圍內(nèi)，13-15m深度段土層中部為粉土，兩側(cè)相變?yōu)榉圪|(zhì)粘土，并且中部粉土土層呈近南北向的線形分布，由靜力觸探指標(biāo)揭示，粉土層錐尖阻力差異極大（3.07～10.63MPa），且呈現(xiàn)出由中部向兩側(cè)逐漸降低的特征。

3.5古河道切割深度大

根據(jù)海河中游津南區(qū)咸水沽東南部鉆孔揭示，古河道沉積土層底板埋深達(dá)到42m之多，這樣的下切深度充分表明在濱海新區(qū)古河道也具有十分強(qiáng)大的下切能力，勘察過程中應(yīng)充分注意。

4.古河道沉積土層須注意的工程問題

古河道沉積土層一般具有線狀分布，沉積土層均勻性差的特點。因此，在工程實踐中，對于屬古河道沉積土層，除滿足一般土層的巖土工程問題外，還需注意以下工程地質(zhì)問題：

(1)場地中是否會因土層力學(xué)性質(zhì)差而引起建筑物的不均勻沉降超過建筑物允許范圍。

(2)沉積的砂性土或粉土層力學(xué)強(qiáng)度和厚度是否會在樁基施工沉樁過程中產(chǎn)生影響，并需合理建議選取適宜的持力層和成樁工藝。

(3)砂性土或粉土層是否會因沉積的密實程度的差異產(chǎn)生液化或部分場地液化的判別問題。

(4)古河道沉積土層出現(xiàn)地裂縫的可能性。

5結(jié)論建議

河道沉積具有線狀特征，在勘察過程中容易被忽視，但古河道沉積土層卻對工程建設(shè)具有顯著的影響。古河道沉積的查明與否關(guān)系事關(guān)工程建設(shè)的安全運(yùn)行，事關(guān)人們生命財產(chǎn)安全。因此，在工程勘察工作中應(yīng)特別給予足夠的重視。

(1)沉積環(huán)境特征不同，天津濱海新區(qū)古河道表現(xiàn)形式大體可分為牛扼湖古河道，海水影響古河道兩類。

(3)由于古河道具有同期異相性，沉積土層一般均勻性差，力學(xué)性質(zhì)差異較大，因此，存在古河道沉積土層地段需在勘察和設(shè)計中注意不均勻沉降、沉樁可能性、砂土液化、產(chǎn)生地裂縫問題。

(4)經(jīng)鉆孔揭示，天津濱海新區(qū)古河道下切深度達(dá)到埋深42m，下切能力強(qiáng)，在天津濱海新區(qū)其他地段勘察時，應(yīng)引起足夠的重視。

(5)對于古河道沉積進(jìn)行判定并采取相應(yīng)措施進(jìn)行防范。

參考文獻(xiàn)：

孫仲明，《古河道的類別、成因與研究意義》；《灌溉排水學(xué)報》1984年02期

《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001），中國建筑工業(yè)出版社于2001年出

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