2016年度地质项目工程专业毕业实习报告.doc

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1、!-2016届地质工程专业：毕业实习报告专业：地质工程班级：姓名：学号：指导教师：2016年3月18日0 引言地质工程是一门研究和解决与地质体有关的工程问题的应用学科，是人类在利用地球的自然环境、物质材料和自然资源等活动中，涉及地质体的评价、处理、改造和控制的科学技术。该专业旨在培养具有从事地质资源、环境和工程等勘察、设计、施工和管理的基本能力，能够在地质资源勘探与开采、工程勘察、地质灾害防治等方向从事科学研究、技术开发、生产及管理等方面专业技术工作，能适应经济建设和社会发展需要的德、智、体、美全面发展的高级专门人才。作为传统的工科专业之一，地质工程专业的实习环境和建设至关重要。本次毕业实习是

2、一次综合性的野外地质教学实践活动，要求学生在掌握和理解课堂所学的有关地质学基础原理基础上，具有基本的野外地质观察、分析问题、解决问题的能力; 同时，培养和激发学生的地质思维和科研创新意识，为以后的地质建设工作或地质科学研究等打好基础。第1章蓟县与兴隆县境内的工程项目与地质条件1.1 天津市蓟县杨庄水库地质条件蓟县北部常州沟-杨庄一带(简称工作区, 下同), 地理位置上处于燕山中段南麓。与北京市平谷县仅以分水岭相隔, 为其近邻。西距北京市区约110 km, 南距天津市区约140 km。本次调查区域范围约200 km2 , 处于国家地质公园-蓟县中-新元古界层型剖面保护区的北部,素有天津市后花园之

3、美誉, 林果业及旅游业均较发达, 交通及食宿极为便利。工作区内出露的基岩主要为太古代区域变质岩、中-新元古代沉积岩和少量岩浆岩,新生代松散沉积物覆盖在基岩之上。场地岩体以紫红色变泥质含砂屑白云岩为主, 夹变灰白-淡粉色泥质含砂屑白云岩, 顶部夹多层变燧石条带白云岩。野外观察, 变紫红色泥质含砂屑白云岩与灰白-淡粉色泥质含砂屑白云岩常呈过渡状态, 并常见在紫红色泥质含砂屑白云岩中含有灰白-淡粉色泥质含砂屑白云岩的斑块, 而在灰白-淡粉色泥质含砂屑白云岩中亦含紫红色泥质含砂屑白云岩的斑块。且这些不同颜色的斑块与基体间常呈过渡关系。镜下观察, 砂屑成分均为石英和燧石, 多呈棱角状-次棱角状, 并具重

4、结晶特点。紫红色变泥质含砂屑白云岩与灰白-淡粉色泥质含砂屑白云岩在成分上没有质的差别, 而仅是矿物结晶粒度的不同。灰白-淡粉色者碳酸盐矿物结晶颗粒较粗, 紫红色者结晶颗粒较细。在变燧石条带白云岩中,燧石条带具程度不同的重结晶现象, 而白云岩则均呈中-细粒结晶状态。天津市蓟县杨庄水库是以供水为主, 兼有防洪功能的一项综合利用的水利工程。经过 、 、 、 四条坝线比较, 选定坝线为推荐坝址。对浆砌石重力坝、混凝土面板堆石坝和碾压式混凝土重力坝3 种坝型方案进行技术经济论证、比选, 确定混凝土面板砂卵石坝和碾压混凝土溢流坝组合为基本坝型。杨庄水库正常蓄水位185 m , 总库容2 700 万m3 ,

5、 兴利库容2 018 万m3 。大坝坝顶全长550 m , 坝顶高程188.5m , 最大坝高33.5 m 。坝轴线桩号0+000 0 +426 为混凝土面板坝, 0+426 0+550 为混凝土坝段。其中, 混凝土坝由长64 m 溢流坝段和长20 m 泄水孔坝段组成。溢流坝段布置5 孔溢流孔, 每孔净宽10 m , 设10 m 10.5 m 平板式闸门;泄水孔坝段结合施工导流设2.5 m 3 m(进口)泄水洞3 孔, 底高程165 m 。本工程共需完成土石方开挖32.49 万m3 , 混凝土11.50 万m3 , 坝体砂卵石回填62.0 万m3 , 各种灌浆2.18万m , 金属结构制安36

6、6.5 t , 工程总投资1.58 亿元。工程区域属低山丘陵区, 地势北高南低, 高程多在300 m 以下。氵句河自北而南穿过, 河谷上部宽度800 1 000m , 河床宽度330 m , 为峡口地段。坝址区为不对称河谷地形, 右岸陡峻, 左岸较缓, 呈三、四级堆积阶地。河谷内为现代冲洪积漂卵石组成的高、低河漫滩。坝址处河床两侧有深槽主流, 中间为漂卵石堆积的浅滩。坝址覆盖层厚度3 8 m , 为冲积砂砾漂卵石, 渗透系数500 m/d , 透水性很强。坝址岩性为硅质、钙质白云岩与泥质白云岩互层。强风化厚度0.9 3.9 m , 弱风化埋深3.4 10.8 m 。1.2 天津市蓟县黄崖关长城

7、地区的地貌黄崖关断裂带由东、西两条断层组成, 展布于兴隆、蓟县之间。长30 余公里, 走向北1 0 。一1 5 。东, 断面倾向南东; 地貌形态一般成沟谷、断崖或山脊鞍部。东西二盘由震旦亚界地层组成( 东盘复背斜核部为前震旦亚界的古老变质岩系) 复式背斜。破碎带宽达十余米至百余米。有明显的挤压现象, 如片理化、透镜化等。整个断裂带成南东盘逆掩上冲的形式, 且南东盘老于北西盘。断裂带两侧地层界线均被反钟向断层错断, 断距6 一12 公里。从两条主断层之间所夹三条北西向低序次张扭性断层判断, 表明断裂带在生成过程中发生过水平反扭活动。总的看应属压性反扭的性质。微观分析的岩组图是一种压性结构面的岩组

8、图式。反映的受力方式为垂直S 面( 相当于断层面) 的挤压作用。单极密型的岩组图, 极密强度较高, 又迭加在双极密型的岩组图上, 形成时期可能稍晚, 说明断裂带的活动不止一次。黄崖关断裂带的地貌形态较典型的地段是在蓟县北石炮沟一带。在石炮沟村南, 有一个朝北北东方向突出的小山头, 当地称“ 王八脖子” , 属于黄崖头东断层的南东盘。顺其突出方向, 在百米之外的河床中, 竟有同盘地层之基岩露头突出于水面及河漫滩之上。单从地貌形态上比较, 南东盘的“ 王八脖子” 比北西盘向北北东方向突出60 余米。兴隆县西南的大南沟也有类似现象, 即南东侧为中低山地貌, 北西侧为丘陵地貌。它们以断层为界, 相距2

9、0 0余米。这两种特殊的断层地貌形态, 恰与前述断层强烈活动的特征吻合一致。这种显著的地貌差异显然是由于被断层错开的山头或地层, 因其时间短促, 尚未来得及剥蚀和夷平而造成。综上述, 黄崖关断裂带在挽近时期仍在强烈活动, 并以挤压为主, 同时伴有水平反扭。近年来, 在黄崖关断裂带上, 出现了一些中、小地震活动, 其中以南段最为显著。特别是自唐山地震之后, 该断裂带受到明显地牵动, 沿断裂带的南段, 1 至V 级的中小地震分布已经构成带状, 北段也开始出现了微震活动。从上述不难看出, 自燕山运动以来, 经过挽近时期, 直到今天, 断裂带活动仍未停止,现在则进入中小地震的活动阶段。黄崖不稳定岩坡(

10、 以下简称“ 黄崖”) 位于乌江渡水库左岸, 距大坝约4 50 米, 其平面位置。该岩坡上部由厚层栖霞灰岩组成, 岩性坚硬刚脆, 力学强度较高, 节理裂隙发育, 形成70。一85的陡崖; 下部座落在乐平煤组软弱层上, 力学强度较低, 发育破碎, 易于风化, 地形较平缓, 自然坡角约为25 一40 之间。岩坡后缘被拉裂缝切割, 与山体母岩脱离, 前缘两面临空; 坡脚曾经开采煤矿, 局部矿层被挖掘破坏, 水库蓄水后, 坡脚又被库水长期浸蚀.上述地质构造特征及边界破坏条件使岩坡失稳, 产生不均匀的垂直位移与水平位移。按地形及裂缝分布, 分为大小黄崖。大黄崖西北两侧被L : 、L : 裂缝切割, 裂缝

11、宽达8米, 切割深度达2 50 米, 东南两侧濒临深切沟谷及水库, 形成南北长25 0米、东西宽70 米的不稳定岩体, 总体积约为3 0 万立米。小黄崖西北侧被L 。、L 。裂缝切割, 裂缝宽达7 米, 切割深度达14 0米, 东南两侧濒临水库, 形成南北长13 0米、东西宽6 米的不稳定岩体, 总体积约为97 万立米。根据模型试验, 一旦大小黄崖滑崩, 将造成高达38 一53 米的水库涌浪, 严重威胁乌江渡水电站及下游交通和人民生命财产的安全。长城形变点位于蓟县黄崖关东山的一个山脊鞍部, 恰为黄崖关东断层通过处。其地理座标为东经: 一1 702 7 ; 北纬: 4 001 5 。断层在这一带

12、走向北2 2i东, 形成宽约s 米的挤压破碎带。长城在鞍部的这一段走向北40西, 两者在鞍部最低处相交, 交角约60。相交处地势平坦开阔, 但该段长城已坍塌, 经过挖掘清理, 长城内外侧衬砌的基础条石被揭露出来, 发现原来衬砌整齐的基础条石之排列形态发生了弯曲变形, 并呈反时针方向扭错，形态呈曲线状。该段长城宽约5 . 5 米, 高2一3米。内、外侧均有包砖, 系包砖墙类建筑。墙基衬砌着大块条石, 宽度1 . 1 米, 中间为块石砌心墙, 宽3 . 4 米。初步测量其形变特征为 :长城外侧( 北侧) 衬砌的基础条石, 共计三层, 最上一层刻凿平整, 每块条石高、宽相近, 约25 一30 厘米,

13、 长50 一1 50 厘米不等, 衬砌平直整齐, 石灰浆填缝。形变后, 条石排列成平缓弯曲状, 其中有一条石接缝因水平扭动而被错开。沿其两端未被措动条石的方向看去, 它们是互不衔接相互错位。实地测量得其相对水平反扭距达76 厘米。沿山脊鞍部地形之自然延伸线, 从两端未错动的条石算起, 测得该段长城的垂直形变, 其最大相对下沉量达56 厘米, 中间有两块条石因下沉而折断。下部的两层条石和上层一致, 都发生了同步位移。第三层条石底部为夯上, 因无显著标志, 则不能对比其形变形态。条石上面的包砖墙, 多已坍塌, 仅在形变转折处, 可以见到砖层下沉弯曲和水平拉开。残留中间的块石砌心墙, 也发生同步弯曲

14、。总之, 该处整个外侧墙体从上到下、从内到外都十分明显地发生了反扭弯曲和下沉变形。长城形变后成为“” 形状, 它反映了形变带的两侧发生了反时针向的对扭, 这种对扭的受力方式又完全与形变带下部的断层活动方式一致, 这就促使我们考虑长城的形变是否与下伏的断层活动有关。野外调查证明, 黄崖关东断层成生于燕山期, 但燕山运动以后, 活动并未停止。沿断裂带有一系列的燕山期脉岩侵入, 如辉绿岩脉、重晶石脉等, 这些脉岩遭受断裂带的后期活动而破碎。此外, 在长城形变点的南面, 即西于庄村北, 经过剥土揭露, 证实黄崖关东断层错断了第四系。西盘震旦亚界杨庄组与东盘之二级阶地的砾石层成断层接触 , 断面产状:

15、倾向1 1 2 、倾角60。; 在砾石层中见一平行小断层, 又将其砾石层错断1米。两个错动面均延至上部腐植土而消失。据区测资料推断, 二级阶地的形成时间大致相当于中更新世以后, 上部腐植土的形成时间则可能更新一些。这两条第四纪断层的发现,表明在挽近或接近现今的某个时期, 黄崖关东断层仍然有过活动。天津市北部山区总体地势北高南低，北部及西部中低山区处于构造抬升区，山势陡峻，沟谷发育，纵坡降较大，沟谷上游又有支沟利于汇水。而长年有水的河流不发育，多为季节性的河流，河道常常被分选差的冲积、洪积、残积物所阻塞，为泥石流发生的地形地貌基础。大部分低山丘陵地区，由于地形相对低缓，自然形成的崩滑流灾害的强度

16、相对前者低，但人类工程活动强烈，对原有地形地貌破坏较大，从而引发崩滑流地质灾害。研究区崩塌、滑坡和泥石流的分布与地貌单元类型存在密切的依存关系6，集中分布在中低山和低山丘陵地带，分别占24 4 %和75 6 %。坡度: 从斜坡坡度方面考虑，随着坡度的增大，坡面附近应力卸载带的范围随之扩大，坡脚附近随着坡度增加应力集中愈为明显，坡顶拉应力范围也愈大，易产生变形破坏。根据研究区内已发育崩塌和滑坡的统计资料显示，当坡度 30 ，尤其是 60 的陡坡，主要发生崩塌灾害，区内崩塌主要发生在60 90 范围的陡崖。滑坡主要发生在15 以上，坡度在15 30 为滑坡易发范围。坡向: 研究区内崩塌和滑坡集中发

17、育于阳坡，阴坡少量发育。其中坡向45 180 范围内为崩塌优势发育范围，见表2。造成这种现象的原因是由于阳坡日照时间长，昼夜温差比较大，蒸发量大，积雪少，植被少，水土流失严重等。另外，根据人类居住活动习惯，阳坡一般为人类工程经济活动的集中地，人类活动比较强烈，也是造成地质灾害发育的重要原因。地质构造对地质灾害的形成发育有着明显的影响作用。一是地质构造控制着本区地貌的总体格局，在构造运动上升区形成中低山地貌，山势险峻，沟谷深切，临空面发育，易发生崩滑流灾害; 二是各种地质构造结构面是形成地质灾害的内在地质环境条件; 三是地质构造影响带内，尤其在褶皱轴部、转折端、断裂带及其两侧，构造裂隙发育，岩体

18、易于风化，岩石破碎，有利于崩塌、滑坡的形成。本区的地貌格局主要受蓟县山前断裂、黄崖关断裂、杨庄断裂控制。构造抬升运动，使河流不断深切，斜坡陡峻，沟谷发育，为崩塌、滑坡和泥石流的形成提供了有利的地形条件。许多断裂和小型构造形成的破碎带，岩石支离破碎，崩塌、滑坡的碎屑物为泥石流的产生提供了物质来源。强烈的融冰化雪、打雷、昼夜温差和降水等气候因素都是突发性地质灾害的诱发因素，特别是暴雨和长时间的连阴雨。天津北部山区气候对地质灾害的影响主要体现为: 昼夜温差较大，强烈的融冰化雪，直接影响岩土体的热胀冷缩。例如: 2008 年1 月发生的西五百户滑坡，造成11 人死亡事故，昼夜温差变化就是其中原因之一;

19、 大气降水集中，降雨量年际变化大，在降雨较多的年份地质灾害发生的频次明显偏多，每年的多雨期是崩滑流地质灾害的多发期。据蓟县志记载: 1949 年7 月9 日 8 月13日，连续6 场大雨，山区出现泥石流31 处，冲走房屋30 多间，冲走7 人。1958 年7 月11 14 日，蓟县普降暴雨，降雨量高达675 mm。全县发生山体滑坡、泥石流多达481 处，冲毁山区小水库多座，涉及519 个村，33 39 万人( 其中死28 人，伤14人) 7。2006 年8 月13 日，蓟县下营镇出现暴雨天气，3d 雨量达85 5 mm，马营公路刘庄子村段发生小型土质滑坡，造成马营公路被阻断，中断距离近百米。2

20、010 年7 月10 日 12 日，蓟县山区连续3d 小到中雨，7月13 日达到暴雨，降雨量60 mm。马平公路石臼段发生小型岩质崩塌，道路一度中断。2011 年7 月30 日蓟县山区普降暴雨，8 月7日再降大雨，两次降雨量90 mm，引起双安尾矿堆发生小型土质滑坡; 梁后庄发生滑坡险情，滑坡后缘出现拉张裂缝，局部出现塌陷。1.3 河北省兴隆县青松岭隧道地质条件兴隆县位于河北省东北部, 毗邻天津、北京, 区位优势明显, 交通十分便利。地理坐标为东经11712 11815, 北纬4011 4042, 总面积3 123 km2。兴隆县区域地质调查开始较早, 前人曾开展了详细、系统的基础地质工作,

21、近几年, 有不少学者对该地区地质构造、岩石、雾灵山植物群落和生态环境等进行了较为详细的研究, 并取得了丰富的研究成果, 但很少对该地区地质遗迹进行全面调查评价。从旅游地学的角度出发, 本文对该地区地质遗迹进行大量野外调研和评价分析, 认为该地区地质遗迹具有典型性、稀有性、优美性等特征, 建议该地区积极申报国家地质公园, 使地质遗迹资源得到更好地保护和利用, 挖掘其潜在的旅游资源价值, 为地方旅游业和经济发展作出贡献。兴隆县地处燕山山脉东部, 大地构造属于燕山期燕山沉降带。区内构造十分复杂, 不同方向、不同性质的断裂构造十分发育, 并且有多期活动特征。地层发育完全, 分层清楚, 是北方中上元古界

22、划分和对比的标准地区。1.5亿年前左右的燕山运动、多次岩浆活动、火山喷发和海底上升极大地改造了该地区的地质地貌。青松岭隧道为承秦出海公路双山子至大转岭段改建工程全线唯一的一座隧道，为全线重点控制工程。隧道设计总长度430m，为曲线隧道，隧道采用单洞双向双车道。隧道进口位于秦皇岛市青龙满族自治县城西的头道杖子村，出口位于青龙县八道河乡塔沟村境内。 随着高速公路网的逐渐完善，高速公路建设逐渐向山区延伸，隧道工程比重也逐渐增大，隧道施工工艺逐渐趋于成熟。洞身浅埋段施工方法多以洞顶注浆、盖挖法施工为主。洞顶注浆往往会涉及到征地难、施工便道投入大、破坏环境等问题，盖挖法具有施工工艺复杂、工期时间长、投入

23、大等缺点，针对这些，本项目所施工的承秦三标青松岭隧道采用施工经济、简单、工期短的洞内注浆施工工艺。青松岭隧道按高速公路双向四车道标准设计，采用分离式隧道方案，设计速度为100 km/h。该隧道左线长955 m，右线长1 050 m。青松岭隧道RK110+715745 浅埋段具有埋深浅、地质条件差等特点，通过在施工前对洞内的预加固处理，大大提高了围岩的稳定性。既保证了洞内施工安全和施工进度又减少了对环境的污染，也确保了工程质量。因此对类似浅埋段处理必须对隧道围岩状况进行了解，制定相应的开挖方案和预加固处理，保证地表岩体稳定，同时做好超前地质预报，适时调整施工方法和支护参数，确保安全施工。开挖必须

24、采用弱爆破、短进尺、强支护，及早形成封闭结构。 隧道开挖方法影响围岩变形大小, 因此, 应该依据地质条件, 在允许条件下应尽量选择对围岩扰动小的开挖方法。 隧道围岩变形同样也受支护结构、邻近施工及施工工序等的影响, 快速及时施工支护系统, 可以迅速给松动岩体提供支护反力, 能减小围岩扰动向深部岩体传递, 也能有效降低围岩的变形。地质条件复杂、岩性、空间位置变化频繁的地段, 围岩变形变化大, 应引起特别注意, 并制定相应施工措施。1.4天津市蓟县中上元古界剖面蓟县中上元古界国家自然保护区是19 8 4 年10 月经国务院批准建立的我国第一个国家级地质剖面自然保护区。由天津市环境保护局蓟县中上元古

25、界国家自然保护区管理处负责管理。1 9 8 5年10 月, 在剖面的起点常州村附近的古长城脚下, 建立蓟县中上元古界国家自然保护区纪念碑。19 8 9年0 月, 在剖面的终点府君山南麓, 建立蓟县中上元古界国家自然保护区陈列馆。该自然保护区位于蓟县城关以北, 津围公路以东, 北起长城外蓟县与河北省兴隆县交界处的常州村附近, 南至蓟县北关西井峪村附近的府君山。南北长20 余公里, 东西宽3 0 50 0米, 保护区面积9 . 0 1 8 x l o 4 米“ 。蓟县中上元古界地质剖面, 顶底清楚, 自北向南, 地层由老到新叠次分布, 出露连续、层序齐全、构造简单、叠层石和微体化石丰富, 不仅为我

26、国中上元古界典型剖面之一, 而且在世界上亦久负盛名。20 世纪六十年代以来, 中上元古界地层的研究已成为世界各国地质科学领域研究的重要课题。分布在世界各大洲的中上元古界地层经过漫长的地质年代, 已产生不同程度的变质和变形, 有的已被破坏得残缺不全、支离破碎。唯天津蓟县中上元古界地质剖面未经变质和变形、层序齐全、保存完整, 为世界各地所罕见。成为地球_L 中上元古界地层划分对比的标准剖面。1 9 7 8 年以来, 几乎每年都有中国及外国地质学家来蓟县考察, 一致推崇蓟县音J面是世界第一流的。经过多年来, 特别是近20 多年来的深入研究, 确之蓟县中上元古界地质剖面总厚度为9 1 7 9米, 时段

27、为距今18 气乙年至8 . 5 代乙年, 共约1 1忆年. 全剖面可划分为三个弃, 十一个组( 见附表) , 共下为大古界迁西群变质岩( 同位素酗年3 叭乙左右) , 共上为古生界寒武系府君山组海相沉积岩( 距今6 布乙年左右). 地层单位的命名地点除青自、弃、下马岭组( 命名地点在北京市门头沟区) 外, 均在蓟县。中上元古界地层在我国分布相当广泛, 从黑龙江畔到喜马拉雅山麓; 从渤海之滨到帕米尔高原都有分布. 世界上不少国家也有发现。但是, 以蓟县境内的中上元古界地层发育最好, 具有沉积的连续性.蓟县中上元古界地层沉积于吕梁运动形成的燕辽沉降带古海洋中, 随着古海洋的兴衰,从陆地一滨海一浅海

28、一滨海一陆地一个大的海陆变迁过程, 相应地先沉积了陆步气匕的粗粒物质( 砾石、沙等) , 再沉积滨海较细物质( 粉砂、粘土等) , 再沉积浅海细粒物质( 淤泥、化学沉积等) , 然后沉积物又由细变粗, 即又由浅海沉积变为滨海沉积, 最后变为陆地沉积, 这样就形成了蓟县境内一套连续沉积的地层。蓟县中上元古界地层剖面的长城系、蓟县系、青自系的沉和物性质就是按照从陆相粗粒物质( 砾岩、石英砂岩、石英岩) 一滨海相较细物质( 粉砂岩) 浅海相细粒物质( 页岩、石灰岩、白云岩) 滨海相较细物质( 粉砂岩) 陆相粗粒物质( 砂砾岩) 这样的沉积规律连续沉积的。蓟县中、新元古界标准剖面已有多年的研究历史。该

29、剖面最早由高振西等1 作了系统的地层划分工作, 并提出了各群组的划分方案, 以后的研究工作基本肯定并沿袭了这一方案。20世纪60 年代是蓟县中、新元古界研究快速发展并取得重要成就的时期。此期, 天津地质矿产研究所曾系统地开展了蓟县剖面的岩石地层学、古生物地层学、同位素地质年代学和地球化学的研究2) 。在70 年代末至80 年代初由陈晋镳等2 对该剖面作了进一步的研究和系统总结。80 年代以来围绕地层年代问题进行了大量的岩石年龄测定工作3 5 。20 世纪90 年代以来, 由于地层古生物学家的工作, 蓟县中、新元古界的研究在地球早期生命演化方面取得了重要进展6 9 。蓟县中、新元古代事件沉积及旋

30、回沉积特征也引起了许多学者的研究兴趣10 13。但最近20 多年来, 在岩石地层这一基本要素的观察上未能取得重要的新发现。1.5 天津市蓟县山前冲洪积平原的地层与地貌天津的山地主要分布在蓟县北部，为中生代燕山构造运动褶皱隆起的山脉；丘陵地带广泛分布于蓟县城北部地区与山地之间， 海拔高度在 200 m以下，相对高度 50 100 m，分布在燕山南侧，介于山地与山前平原区之间，丘陵间谷地开阔，风化较深，坡积、洪积物覆盖较厚 ，黄土沉积较普遍；山前洪积冲击平原区由蓟运河及其大小支流冲积而成的数个较小冲积扇组合而成，地面物质以第四纪沉积的砂质黄土为主，从扇顶到扇缘，坡度缓倾，组成物质由粗到细、由砂砾到

31、粘土，其上冲沟发育、流水切割作用明显，砂质黄土与砂土交错分布。第2章 海河故道与海河防潮闸、天津新港、永定新河防潮闸、大神堂风力发电场、北疆电厂、天津沿海高速公路2.1海河故道与海河防潮闸海河故道位于津南区咸水沽镇北部，由民国期间海河改道后的废弃部分形成，供周边地区排沥使用。作为该工程的重要组成部分，海河故道综合治理工程预计总投资1.5 亿元，西起月牙河，东至咸水沽镇外环，全长3.5 公里，规划陆地面积54.6 公顷，水体面积21.12 公顷。该工程将完全按照国际现代化的水生态环境标准进行治理，在河道清淤的基础上，进行园林建设，通过恢复和丰富海河故道的湿地生态，结合历史文化与地域特色充分发挥其

32、生态、休闲功能，打造成集公众休闲体验、城市生态景观和自然湿地生态于一体的复合立体空间。海河防潮闸位于天津市塘沽海河干流的入海口处，始建于1958年，主要功能是汛期泄洪，平时挡潮御砂。防潮闸共分8孔，单孔净宽8.0m。公路桥布置在闸室的上游侧，设计荷载标准为汽-13、拖-60，桥面高程5.50，桥面宽度9.0。闸室下游侧布置机架桥和检修桥。闸门为双扉式平板门，原用8台2*250KN和8台2*150KN固定卷扬启闭机，本次加固改为8台2*400KN和8台2*250固定卷扬启闭机。该闸因长期运用，年久失修及海洋环境影响导致工程老化，碳化，闸门漏水严重；闸楼破坏；机电设备陈旧，已严重影响到工程安全运用

33、，因此对该闸进行加固。该工程地处塘沽交通要道，除吊装外整个施工期间不能中断交通。施工场地狭窄，物料等只能利用工作桥运输，因此施工工艺不确定性及施工难度较大。海河防潮闸与天津市滨海新区海堤相连， 是天津城市防洪圈东部防线上的重要建筑物， 地理位置非常重要。海河干流历史上是海河流域南运河、子牙河、大清河、永定河、北运河等五河汇流入海的尾闾河道。1963 年大洪水后，先后修建了西河闸、屈家店闸，新挖了独流减河、永定新河及子牙新河等骨干入海河道， 从此改变了流域各河洪水由海河干流集中入海的局面。目前，海河防潮闸主要承担分泄大清河系、永定河系洪水和天津市区涝水通过海河干流入海的任务。大清河系中下游河道防

34、洪标准可达1020 年一遇，结合中游洼淀的运用，可防御1963 年型洪水（相当于50 年一遇），尾闾总泄量4000m3/s，其中独流减河承泄3600m3/s，经子牙河至海河干流分泄400m3/s。2.2 天津新港与新港船闸 新港船闸是连接天津新港(海港)与塘沽海河(河港)的唯一通道。新港船闸建于20 世纪40 年代初, 设计船舶通过能力为3 000 t 级, 现在实际船舶通过能力为10 000 t 级。随着天津市社会经济的发展, 天津港港口吞吐量增加迅速, 海河航运日趋繁忙, 通过船闸的船舶吨位和数量近年来不断增加。为了适应海河航运的新形势, 确保船闸通航安全, 天津港通过多年的实践总结出了一

35、套安全可行的船舶过闸操纵方法, 使船舶通过船闸时的事故发生率逐年下降。保障了港口安全生产, 维护了港口形象, 赢得了中外船方的好评。能否准确掌握船舶性能是过闸操纵的关键因素之一, 只有充分了解船舶特性, 才能做到心中有数;只有让船方了解过闸操纵的基本程序, 才能与船方充分沟通并得到船方的良好配合, 从而达到安全顺利过闸的目的。1)对于初次过闸的船舶, 要详细介绍过闸操纵的步骤, 带缆要求, 有拖轮协助时要介绍拖轮的使用方法, 并画出简图;核实船舶的长、宽、吃水等数据;3)核实船舶在不同车级下的实际航速, 尤其是微速前进时的速度及航向稳定性、舵效, 停车后船舶的航行稳定性等。以及主机的启动时间和

36、次数、推进器的特性, 有无倒退器等;4)保持畅通的内、外通信联系。(1)对内包括与本船首、尾的联系。目的是掌握带缆、绞缆的时机, 提醒机舱做好过闸准备, 保证及时合车。(2)对外包括与船闸及附近船舶的联系。目的是询问过闸的时机、闸东潮水和闸西水位。尤其是在夜间和能见度不良时, 良好的通信联系尤其重要。与船闸附近的船舶联系主要是了解其他船舶的过闸动态、下锚位置等。5)在接近船闸前, 要充分利用停车减速、转向等方法验证船舶的操纵性能, 掌握船舶受风影响的程度, 以便决定抢上风的时机, 同时要对舵工操舵的熟练程度和船长过闸时的心理和态度有充分的了解。工程结构的服役环境都存在不同程度的锈蚀性。1917

37、 年Haigh 意识到锈蚀对结构性能的影响，提出了锈蚀疲劳现象。近年来，随着国家基础设施建设速度的加快，建造了大量沿海钢桥。由于海洋环境具有强腐蚀性，海洋钢桥防腐成为保证工程使用安全和服役寿命的重要课题。欧洲和北美在20 世纪20、30 年代建造了一些钢桥，因当时技术不能提供长久的锈蚀保护，使得这些钢桥在投入运营后锈蚀严重。1967 年美国东部快乐岬与诺加之间的一座铁桥，在使用 40 年后塌落于俄亥俄河中，致使46 人丧生，倒塌原因是大气锈蚀造成应力锈蚀开裂。我国广州海印桥使用六年半后、济南黄河公路大桥使用13 年后，均因拉索锈蚀严重，不得不全部换索。按照目前的锈蚀速度，再次按照规范喷涂防锈漆

38、后，该船闸桥可再使用5 年。5 年后若再计划使用，必须对其薄弱部位进行加固。船闸桥已经服役近7 年时间，最大锈蚀深度已经达到近1,mm，通过对船闸桥之后锈蚀情况的预测，最大应力上升了60MPa 左右如果锈蚀程度按照目前速度继续发展，预计5 年后将耗尽安全储备。检测得到根部锈蚀程度明显较大，开闭过程中磨损及根部的复杂应力状态都会加重根部的锈蚀程度，这个现象在同类型的结构中屡见不鲜。此桥体目前虽然处于较为安全的状态，但安全储备有限在主梁下翼缘、次梁下翼缘及腹板等与海水临近的部位可以明显检测出锈蚀更加严重，必须严格制定定期检测的方案，对积累的数据进行分析，并进一步制定处理方案。2.3永定新河防潮闸永

39、定新河位于天津市市区北侧，是永定河、北运河、潮白新河和蓟运河共同入海的尾闾。西起北辰区屈家店，东至塘沽区北塘镇入渤海。永定新河自建成以来，受潮汐水流影响，河道淤积严重，行洪能力下降。兴建防潮闸是永定新河河道治理的关键工程，用于挡潮拒泥，巩固河道清淤成果，恢复河道原设计行洪能力。河口建闸有上、中、下三个比较方案。上闸位位于潮白新河河口上游侧，闸轴线桩号54+080。中闸位位于蓟运河河口上游1.0km处，闸轴线桩号61+000。下闸位包括主槽建闸和滩地建闸两方案。主槽建闸下闸位拟建于北塘镇东侧，永定新河近入海口处河道上，位于河道桩号63+041附近。设计流量4640m3/s、校核过流能力4820m

40、3/s。紧靠近防潮闸的左岸布置300t级船闸一座，供通航之用。在河口处右岸拟建码头一座，用于同船闸方案进行比较。滩地建闸下闸位位于河槽闸位下游0.8km左岸滩地处。工程区位于海积冲积平原，地貌特征为滨海低地、泻湖洼地和海滩，地势低平。河流两侧广泛分布鱼塘和洼地，由于附近的旧河道、渠道及临近的鱼塘、盐池和虾池施工开挖弃土，地面略有起伏，地面高程26m，且由上游向下游逐渐降低。池塘深度23.5m。永定新河在中闸位处流向南东，经蓟运河河口和彩虹大桥，转为近南北向流经下闸位，并于设计码头部位复转为南东向进入渤海。两岸筑有河堤，左岸在蓟运河河口以上河堤高程56m，以下为34m；右堤高程24m，北塘镇高程

41、23.5m。永定新河在该段为复式河道，河道中部子槽底宽300350m。据1995年11月测量成果，主流线深槽高程-5.0-7.2 m，三河岛右侧最低高程为-10.6m。由于近年来的河道淤积，至1998年深槽高程变为-3.0-6.9m，三河岛右侧最低高程为-7.2m。一般情况下河水约束在深槽范围内，高潮时水漫至两侧滩地。左右两岸滩地宽各为5060m和10100m，滩地高程 1.52.0 m。永定新河防潮闸中、下闸位，在最大勘探深度50.60m范围内均为第四系松散堆积物，可划分为更新统和全新统地层。按成因类型和埋藏深度，勘探深度内分为七大层，其特征如下。 新近沉积层（al+mQ45）主要为海陆交互

42、相淤泥，呈灰色、深灰色，分布于河槽中，主槽建闸下闸位揭露其厚度2.004.00m。 人工堆积层（rQ44）左侧堤防为开挖上部陆相层和第一海相层之素填土，岩性主要为粘土和壤土。中闸位揭露冲填土由黄、灰黄色粉砂、砂壤土组成。右岸以杂填土为主，由粘土、壤土混杂砖头、碎石等组成。 上部陆相层（alQ43）主要为粘土，夹壤土，黄褐色，该层揭露厚度0.302.80m，层底高程1.10-1.45 m。 第一海相层（mQ42）以壤土、淤泥质壤土为主，夹淤泥质粘土、砂壤土透镜体。河槽顶部分布淤泥。该层揭露厚度7.4516.60m，底面高程-13.18-16.45 m。 中部陆相层（alQ41 +alQ33）中上

43、部以壤土为主，黄褐色，顶部普遍分布一层厚度为0.10.3m泥炭层；下部为极细砂或砂壤土。该层揭露厚度15.0018.05m，底面高程-29.97-32.61m。 第二海相层（mQ32）以砂壤土、极细砂为主，灰色、灰黄色，夹有壤土、粘土透镜体，该层揭露厚度7.1010.70m，底面高程-37.79-41.47 m。 下部陆相层（alQ31）主要为壤土、砂壤土、极细砂，夹有粘土。该层最大揭露厚度13.40 m。本区地下水按埋藏条件分为两种类型：孔隙潜水和承压水。孔隙潜水赋存于上部陆相层和第一海相层壤土及砂壤土中。承压水赋存于中部陆相层及其以下的极细砂、砂壤土和壤土层中。由于上部粘性土层隔水，使其略

44、具承压性。两岸地下水埋藏较浅，水位略高于河水位，地下水补给河水。永定新河中、下闸位濒临渤海，河道水位受潮汐水流控制。根据距北塘15km的海河口观测资料，历年最高高潮位平均2.45m，最低低潮位平均-2.50m。地下水与河水关系较密切，近岸地下水受潮水影响较大。水质与海水接近，均为咸水。工程区位于华北沉降带的东北部，属新华夏系第二沉降带北塘坳陷构造部位内，具有基岩埋藏深，第四系松散堆积物厚度大，地震活动性强的特点。在国家地震局、建设部颁布的1/400万中国地震烈度区划图（1990）上，工程区位于度地震烈度区内。依据天津市城乡建设委员会1992建抗566号文，塘沽区除宁车沽、黄港水库等地区外，设防

45、烈度为度。从上述资料分析，工程区地震基本烈度为度。使用R24数字工程地震仪和DJS-J35井中检波器，在主槽建闸下闸位钻孔中进行剪切波测试，30m范围内，地基土实测剪切波速Vs=165m/s。场地覆盖层厚度按大于60m计。依据天津市沿海地区建筑地基基础设计规范（TBJ3-91），判定场地类别为类。利用剪切波速资料，依据下式估算场地卓越周期：TG=4H/sTG场地卓越周期；H覆盖层厚度；s平均剪切波速（m/s）。3045m地基土实测剪切波速为291m/s。若取覆盖层厚60m，其中4560m根据地区测试资料类比，取其平均剪切波速300m/s计算。则场地卓越周期为TG=1.036s。其余闸位与之相近

46、，场地类别和卓越周期可参照该闸位成果。永定新河原本是一条人工排洪河道, 但目前实际还兼顾排污任务,承纳北京、天津两市排放的部分工业和生活污水及汛期农田沥水。沿途主要污染源有: 北仓泵站、机排河、北京排污河、天津北排污河、黑猪河、北塘排水河、潮白新河、蓟运河等。从污染物排放总量的角度评价, 主要污染源依次为:天津北排污河( 53. 2% )、北塘排水河( 24. 0% )、北仓泵站( 7. 9% )、黑猪河( 7. 6% ) ,上述4条河等标污染负荷比占总体的92. 7%。主要污染物依次为N H3 - N ( 63. 5% )、COD( 18. 5% )、P( 9. 6% )、石油类( 5. 7

47、% )。受排污的影响, 永定新河水质现状达不到地面水环境质量标准第V类的要求, 上游段水质主要超标污染物有PO3-4 、COD、氯化物、K- N、Cd; 下游段水质主要超标污染物有氯化物、Cd、PO3-4 、K- N河口及近岸海域水质以三类海水标准衡量, 超标污染物是: 无机氮、有机物、活性磷酸盐。污染时空分布规律为: 丰水期比平水期严重, 平水期比枯水期严重。永定新河河口建闸后,潮水不再进入河道,使原来由潮汐水流控制的河道变成水库型河道, 河道受纳污水的出路及闸门的运行方式成为环境影响评价和工程管理所要分析研究的主要问题。在工程设计中曾有这样的设想,即把河道作为水库使用,蓄水供给农业灌溉。但

48、由于汇入永定新河的水体主要为污水, 该污水在被潮汐水流稀释的条件下, 所含的Cd、COD等有毒有害物质尚达不到农灌标准,可想而知,若将其蓄积起来,因蒸发浓缩等因素必将加重河道水体污染的严重性。这样的水体若作为农用,将给人体健康带来直接和潜在威胁。至于闸的运行方式,若集中启闸排放污水,从工程管理角度讲操作简便,但对海域环境和海产资源将造成不利影响。蓟运河河口建闸集中排污后就曾发生过海口鱼类死亡现象。因此,在永定新河污染问题没有解决前(即水质达不到农灌标准) ,河道不宜蓄水,进入河道的污水应定期利用落潮时机开闸,多次少量宣泄入海。蚊科的昆虫幼虫将会有所增加。另外,由于闸上有机物的含量高, 富营养化程度严重, 小头虫科多毛类的生物量将会增加,这种情况国内已有报道, 多种软体动物和甲壳动物由于盐度的逐渐下降, 总量和数量也将随之减少。对鱼类和鱼卵、仔、稚鱼的影响, 就河口渔业来讲, 可以认为影响不大,通过近年来的几次调查证明,栖息在该河口的鱼类种类不多, 数量不大, 大型经济鱼类几乎没有, 所以建闸与不建闸没有多大区别。蚊科的昆虫幼虫将会有所增加。另外,由于闸上有机物的含量高, 富营养化程度严重, 小头虫科多毛类的生物量将会增加,这种情况国