天津滨海新区古河道沉积特征及对工程建设影响
天津滨海新区古河道沉积特征及对工程建设影响
摘要：由于古河道在沉积特征、沉积时代、沉积结构等与其毗邻的正常土层沉积有着较大的差异，而这些差异直接关系到沉积土体的物理、力学性质，往往会产生许多岩土工程地质问题，如砂土液化，地裂缝等，对工程建设产生影响。同时，由于古河道沉积属于线形地质体，在河流改道后沉积土层又与正常沉积土属同期沉积，在场地工程地质勘察过程中往往易被忽视，具有隐蔽性。本文主要对天津滨海新区的古河道部分沉积特征进行了论述，并指出一些涉及古河道沉积土层时应注意问题。
关键词：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古河道沉积特征研究意义
天津滨海新区地处渤海之滨，素有“九河下稍”之称。全新世以来，河道众多且交错分布。又曾经受海侵作用，河道沉积的特征表现更为复杂。因而，对城市建设中对岩土工程勘察工作提出了更高的要求。对古河道沉积特征进行研究有助于我们提高勘察工作质量，提早采取措施进行防范和治理，减少工程病害发生，节约工程治理费用等具有重要意义，
2．古河道沉积对工程建设的影响：由于古河道沉积特征的多样性，对工程建设的影响也表现出多样性。从而产生的工程地质问题表现在三个方面：
2.1古河道沉积有产生砂土液化的可能。由于古河道沉积时间相较正常沉积土层短，沉积结构比较松散，土性多属于颗粒相对较粗的砂性土，在震动作用下可能会产生砂土液化。另外，古河道沉积一般因所处河道部位不同而表现出土体密实度差异，因而，同一河道发生砂土液化的部位也有差异。
2.2古河道沉积有产生地裂缝的可能。在发生地震时，古河道沉积土层易产生地裂缝。天津海河中下游地带沉积数百米第四系，因构造原因产生的地面开裂的能量可被土体吸收。海河中下游地区又属于抗震设防烈度为7度地区，因此，依据《建筑抗震设计规范》4.1.7条，在该地带一般不会产生断裂错动。但1976年唐山地震波及天津时，海河两岸周边地区发现数处地裂缝，分析古河道沉积是产生地裂缝的原因。在1966年3月发生的邢台地震时，沿古河道的地裂缝及喷水冒砂普遍出现。
2.3古河道沉积影响工程建设投资，在使用天然地基土层时，古河道沉积土层因土体强度与周边土层存在差异和密实程度影响，易引起不均匀沉降和产生液化，故而需要投资进行地基处理；做桩基础时，除了古河道土层与周边正常土层有力学强度差异外，在古河道范围内的土层沉积过程中，也受到水流分选作用而表现出沉积不均一。影响桩基持力层选取，增加了工程投入和工期。
3.古河道沉积特征
3.1古河道的主要表现形式：本区依据古河道形成的环境可表现为两种形式：牛扼湖式古河道，受海水影响的灰色古河道。
3.1.1牛扼湖式古河道
沉积特征：河流发生截弯取直过程中在原河道部分冲积、堆积形成呈浅灰色、绿灰色或黄绿色（照片1）；河道边缘地带多呈砂～黏交互状沉积，河道中部沉积多呈均匀层理的粉土或粉砂土层。
力学特征：在滨海新区的牛扼湖沉积层一般处于第一海相沉积层以下，沉积时间相对于海相沉积层较长，经受后期沉积土层的压密作用，粘性土呈软-可塑状，粉土或砂性土层标贯击数一般10-16击，呈中密—密实状态。
照片1河道内沉积绿灰色均匀粉土层
3.1.2受海水影响的灰色古河道
沉积特征：呈黄灰色或褐灰色；土性一般为砂～黏交互沉积的粉土、粉质黏土层，受水流影响，河流边缘部位沉积具有水平层理、斜层理或斜交层理的特征，局部呈千层饼状，含有机质斑点或条带（照片2）。粉土层可能出现液化。河道内沉积一般表现为具有均匀层理的粉土或粉砂层。河道底部多沉积腐殖质碎屑堆积层或陆海相贝壳混合沉积的贝壳富集层。
力学性质：沉积土层沉积时间相对较短，属欠固结土层，粘性土层多呈流塑状态，粉土标贯击数一般小于4击，一般属可能产生饱和粉砂土液化的不良工程地质层。
照片2边滩沉积土层具近水平层理，含有机质斑点
3.2古河道沉积标志物的类型及其特征
由于受河流的冲积和淤积作用，在河道内往往具有比较明显的沉积标志物：根据沉积主要存在腐殖质、贝壳富集层、人类活动遗迹等。
3.2.1腐殖质特征：主要积聚在河道底部，层厚一般受水流持续时间控制，一般腐殖质呈碎屑堆积状（照片3）。
照片3 河道底部出现的腐殖质碎屑堆积层
3.2.2贝壳富集层特征：一般多位于河道底部，层厚一般0.05～0.50m左右，贝壳完整性一般较差,呈混杂堆积状。
3.2.3人类活动遗迹特征：可能分布于河道沉积的任何部位，表现为瓷器、铁器等，一般较为少见。例如在天津市区六纬路发现元代瓷片，在中游发现迟于汉代的瓦片等。
3.3 古河道沉积土层均匀性差，力学性质差异大：
在天津市空港物流加工区某处工程场地勘察中，据网格状钻孔揭示，该场地200m的宽度范围内，13-15m深度段土层中部为粉土，两侧相变为粉质粘土，并且中部粉土土层呈近南北向的线形分布，由静力触探指标揭示，粉土层锥尖阻力差异极大（3.07～10.63MPa），且呈现出由中部向两侧逐渐降低的特征。
3.5古河道切割深度大
根据海河中游津南区咸水沽东南部钻孔揭示，古河道沉积土层底板埋深达到42m之多，这样的下切深度充分表明在滨海新区古河道也具有十分强大的下切能力，勘察过程中应充分注意。
4.古河道沉积土层须注意的工程问题
古河道沉积土层一般具有线状分布，沉积土层均匀性差的特点。因此，在工程实践中，对于属古河道沉积土层，除满足一般土层的岩土工程问题外，还需注意以下工程地质问题：
(1)场地中是否会因土层力学性质差而引起建筑物的不均匀沉降超过建筑物允许范围。
(2)沉积的砂性土或粉土层力学强度和厚度是否会在桩基施工沉桩过程中产生影响，并需合理建议选取适宜的持力层和成桩工艺。
(3)砂性土或粉土层是否会因沉积的密实程度的差异产生液化或部分场地液化的判别问题。
(4)古河道沉积土层出现地裂缝的可能性。
5结论建议
河道沉积具有线状特征，在勘察过程中容易被忽视，但古河道沉积土层却对工程建设具有显著的影响。古河道沉积的查明与否关系事关工程建设的安全运行，事关人们生命财产安全。因此，在工程勘察工作中应特别给予足够的重视。
(1)沉积环境特征不同，天津滨海新区古河道表现形式大体可分为牛扼湖古河道，海水影响古河道两类。
(3)由于古河道具有同期异相性，沉积土层一般均匀性差，力学性质差异较大，因此，存在古河道沉积土层地段需在勘察和设计中注意不均匀沉降、沉桩可能性、砂土液化、产生地裂缝问题。
(4)经钻孔揭示，天津滨海新区古河道下切深度达到埋深42m，下切能力强，在天津滨海新区其他地段勘察时，应引起足够的重视。
(5)对于古河道沉积进行判定并采取相应措施进行防范。
参考文献：
孙仲明，《古河道的类别、成因与研究意义》；《灌溉排水学报》1984年02期
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），中国建筑工业出版社于2001年出
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