鎮(zhèn)江揚(yáng)中地區(qū)工程地質(zhì)條件及其評價(jià)

于俊杰，王明路，魏乃頤，蔣 仁，勞金秀，馬 雪，張宗言，趙 玲

(1.南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，江蘇 南京 210016;2.江蘇南京地質(zhì)工程勘察院，江蘇 南京 210012)

0 引言

自11世紀(jì)沉積以來，揚(yáng)中沙洲(太平洲)不斷擴(kuò)大，成為長江中僅次于崇明島的第二大島。該區(qū)域從20世紀(jì)60年代至今積累了大量的工程勘察和江岸穩(wěn)定性調(diào)查的資料，但是區(qū)域性的歸納和總結(jié)較少，本次“1∶5萬揚(yáng)中市、江都縣、諫壁鎮(zhèn)、泰州市幅區(qū)調(diào)”項(xiàng)目在前人資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合本次施工的工程地質(zhì)鉆孔資料，對該區(qū)域內(nèi)末次盛冰期以來的河床相－三角洲相沉積層工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析(曹光杰等，2012)，并作了系統(tǒng)的總結(jié)，重點(diǎn)討論軟土的工程地質(zhì)特征，并對建筑施工的適宜性進(jìn)行了評價(jià)。

1 地質(zhì)概況

揚(yáng)中市位于江蘇省中南部，屬長江沖積平原、沖海積平原，全市無山岳，地勢低平，海拔為4～4.5 m，相對高度1 m。區(qū)內(nèi)被第四系所覆蓋，第四系沉積較為連續(xù)、完整，沉積厚度變化較大，最厚達(dá)268.4 m，最薄僅為60 m左右。松散堆積物主要為邊—漫灘相、河流相沉積，其次為沖洪積相沉積(吳標(biāo)云等，1987)，具典型的二元結(jié)構(gòu)特征。早更新世海門組底部由亞黏土—亞砂土組成，中部由含礫粗砂—中細(xì)砂組成，上部由含礫粗砂—中細(xì)砂—粉砂組成，均為河流相沉積;中更新世啟東組巖性由含礫粗砂—細(xì)砂—粉砂組成，主要為河流相沉積，局部為沖洪積相沉積;晚更新世昆山組為一套灰色、灰黃或灰褐色含礫粗砂、細(xì)砂、粉細(xì)砂、亞砂土，屬于河流－河口相沉積;晚更新世滆湖組巖性主要為礫質(zhì)粗砂、細(xì)砂、粉砂及中砂，為河流－河口相沉積;全新世如東組巖性由中細(xì)砂、粉砂、亞砂土、淤泥質(zhì)黏土、淤泥等組成，沉積相為河流、河口、沖海積(陳希祥，2001)。揚(yáng)中市區(qū)基巖埋藏較深，為白堊紀(jì)晚白堊世浦口組(K2p)地層，巖性主要為石英砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖、角礫巖、泥質(zhì)粉砂巖(江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，2003)，較堅(jiān)硬的中厚層狀—薄層狀碎屑巖建造，巖石干強(qiáng)度在300～800 kg/cm3，軟化系數(shù)在0.6～0.8之間(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第一水文地質(zhì)大隊(duì)，1989)。

揚(yáng)中市位于揚(yáng)子陸塊下?lián)P子地塊北東部，西側(cè)為郯廬斷裂，東側(cè)為金壇—如皋斷裂，為下?lián)P子區(qū)區(qū)域構(gòu)造研究單元(程裕淇，1994)，大致存在晉寧、加里東、海西、印支、燕山、喜馬拉雅等多期構(gòu)造活動，其中印支—燕山期表現(xiàn)最為活躍。區(qū)內(nèi)有3條主要的構(gòu)造斷裂:北北東向臨江村—大泗鎮(zhèn)隱伏斷裂，橫山—前港隱伏斷裂，北西向太安鎮(zhèn)港—趙橋村隱伏斷裂。工作區(qū)內(nèi)基底較為穩(wěn)定，新近紀(jì)以來存在新構(gòu)造運(yùn)動但是活動并不強(qiáng)烈。1970—1992年地震觀測資料顯示，揚(yáng)中市地震活動主要為3級以下的小震、微震(田建明等，1996)。第四紀(jì)以來主要為區(qū)域性差異沉降運(yùn)動。

2 工程地質(zhì)條件

在研究區(qū)內(nèi)均勻布置了6個(gè)鉆孔，累計(jì)深度達(dá)300多m;靜力觸探孔7個(gè)，累計(jì)深度100多 m。根據(jù)地層時(shí)代和成因類型進(jìn)行層組劃分;根據(jù)巖性巖相組合、土體工程特性的不同和可能的工程方案與埋深，對層組進(jìn)行亞層劃分(羅國煜等，2007)。結(jié)合本地區(qū)已有工程地質(zhì)資料，將區(qū)內(nèi)的土層劃分為5個(gè)工程地質(zhì)層，11個(gè)工程地質(zhì)亞層，并繪制了工程地質(zhì)剖面Ⅰ－Ⅰ'和Ⅱ－Ⅱ'(圖1、圖2、圖3)。

圖1 揚(yáng)中地區(qū)工程地質(zhì)剖面Ⅰ－Ⅰ'和Ⅱ－Ⅱ'中鉆孔分布示意圖

(1)現(xiàn)代人工回填工程地質(zhì)層。①回填土和表層耕作土，黃褐色，松散、飽和、軟—可塑，普遍發(fā)育?；茁裆顬?.0～4.0 m，由于沿江造船廠擴(kuò)建或建造廠區(qū)平臺，一些沿江岸的水塘和濕地被人工抽取江砂而回填，其厚度較大，對工程建設(shè)無實(shí)際意義。

(2)松散軟弱黏性土工程地質(zhì)層。②-1淤泥質(zhì)黏土、粉砂:青灰色、灰黑色，飽和、軟—流塑，具高壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)6～8擊。沿江一帶普遍發(fā)育，為工程地質(zhì)不良層。基底埋深1.3～10.0 m，對工程建設(shè)無實(shí)際意義。

②-2粉砂夾粉砂質(zhì)黏土:黃褐色、灰褐色、青灰色，水平紋理和水平層理發(fā)育，飽和、中—密實(shí)，具中壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)15～18擊?；茁裆顬?.0～8.0 m。在工作區(qū)低漫灘區(qū)、高漫灘區(qū)普遍發(fā)育，而在沿江一帶的鉆孔中，部分地區(qū)缺失，分布比較穩(wěn)定。

②-3粉砂:青灰色、灰黑色，局部偶薄層粉土或粉質(zhì)黏土，具水平紋理和水平層理，稍密—中密，搖震反應(yīng)強(qiáng)烈，高壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)6～12擊。在高漫灘區(qū)普遍發(fā)育?；茁裆顬?0.0～25.0 m。

(3)松散含黏性土工程地質(zhì)層。③-1粉砂與粉土互層:灰褐色、青灰色，飽和、中密，標(biāo)貫擊數(shù)13～15擊。普遍發(fā)育，局部為淤泥質(zhì)黏土?；茁裆?7.0～24.0 m。

③-2粉砂夾粉質(zhì)黏土、粉土薄層:具水平紋理和水平層理，中等密實(shí)度，輕微搖震反應(yīng)，標(biāo)貫擊數(shù)12～16擊。沿江一帶普遍發(fā)育，區(qū)內(nèi)局部發(fā)育，基底埋深14.0 ～30.0 m。

③-3粉砂—細(xì)砂:青灰色、灰黑色，飽和、中密—密實(shí)，輕微搖震反應(yīng)，標(biāo)慣擊數(shù)15～20擊。區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，基底埋深18.0～35.0 m。

(4)松散無黏性土工程地質(zhì)層。④-1粉砂:黃褐色、灰黑色、青灰色，局部偶夾極薄層或薄層粉土或粉質(zhì)黏土，具水平紋理和水平層理，密實(shí)，低壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)20～26擊。區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，基底埋深為30.0～38.0 m。

④-2粉砂夾粉質(zhì)黏土、粉土薄層:灰黑色、青灰色，具水平紋理和水平層理，局部含少量細(xì)礫，飽和、密實(shí)，標(biāo)貫擊數(shù)30～38擊。區(qū)內(nèi)低漫灘和高漫灘區(qū)普遍發(fā)育?；茁裆?0.5～55.5 m。

圖2 工程地質(zhì)剖面圖Ⅰ－Ⅰ'

圖3 工程地質(zhì)剖面圖Ⅱ－Ⅱ'

④-3中砂—細(xì)砂:青灰色、灰黑色，局部含少量細(xì)礫，飽和、密實(shí)，輕微搖震反應(yīng)，低壓縮性，標(biāo)貫擊數(shù)40～45擊。區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育，基底埋深36.0～59.0 m。

(5)粗粒松散無黏性土工程地質(zhì)層。⑤含礫中—粗砂、砂礫層:青灰色、黃褐色，密實(shí)。區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育(未見底)。

3 工程建設(shè)適宜性評價(jià)

土體的物質(zhì)組成決定其工程性質(zhì)，揚(yáng)中市區(qū)內(nèi)發(fā)育的河漫灘相軟土主要是由黏土礦物和粉砂級以下的碎屑組成。根據(jù)X射線衍射分析，該地區(qū)軟土中黏土礦物主要為伊利石和綠泥石，碎屑礦物主要是石英和長石?？紫逗臀⒂^結(jié)構(gòu)也是土體工程性質(zhì)的重要影響因素，它揭示了土中顆粒的形態(tài)、組分的存在形式，揚(yáng)中地區(qū)軟土孔隙比高，孔隙的主要類型為粒間孔隙和粒內(nèi)孔隙，屬高壓縮性土。

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)以及土力學(xué)研究，持力層以上土層的主要物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)值如表1所示。從數(shù)據(jù)來看，揚(yáng)中地區(qū)河漫灘相軟土為不良土體，具高含水量、高孔隙比、高壓縮性的特點(diǎn)，在工程建設(shè)中應(yīng)引起注意和重視。同時(shí)，在工程建設(shè)過程中，在充分調(diào)查地質(zhì)、工程特征的基礎(chǔ)上，還應(yīng)對區(qū)域內(nèi)古沖溝、暗塘等溝谷的分布、走向進(jìn)行充分研究;對建設(shè)及發(fā)展過程中所產(chǎn)生的環(huán)境、生態(tài)破壞等問題也應(yīng)引起重視(孫健等，2006)。

表1 土層主要物理力學(xué)指標(biāo)平均值

4 建筑施工適宜性評價(jià)

根據(jù)揚(yáng)中地區(qū)的工程地質(zhì)力學(xué)特征、地形地貌及巖土組合特征，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，對該地區(qū)建筑施工適宜性提出評價(jià)。

漫灘區(qū)由于軟土沉積歷史短，屬冰后期沉積，欠固結(jié)，工程性質(zhì)很差，且揚(yáng)中市位于長江三角洲頂端古河谷區(qū)沉積單元，淺部缺失硬黏土層(李從先等，1999)，在該地區(qū)進(jìn)行建設(shè)時(shí)不能采用天然地基，必須對軟土層作相應(yīng)的處理，并選擇適當(dāng)?shù)某至雍突A(chǔ)形式，才能滿足各類建筑使用要求，否則會出現(xiàn)地基的不均勻沉降。以揚(yáng)中市教育局北樓為例，由于大樓基礎(chǔ)采用了合理的地基處理方式，后期因?yàn)槌槿〈髽堑叵滤?，?zhèn)江市有關(guān)部門對于2009年3月初至2009年8月底對該樓進(jìn)行4次沉降觀測，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題而采取相應(yīng)的措施為該樓提供安全保障，同時(shí)也為以后的沉降觀測提供參考依據(jù)，在間隔6個(gè)月的觀測時(shí)間范圍內(nèi)，相對于沉降基準(zhǔn)點(diǎn)7號點(diǎn)而言，4個(gè)沉降觀測點(diǎn)均沒有發(fā)生明顯的沉降變化。

在基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和施工過程中也應(yīng)充分考慮地層的特殊性，采取相應(yīng)的措施以避免出現(xiàn)不良效應(yīng)?；釉O(shè)計(jì)中，則應(yīng)重點(diǎn)考慮支護(hù)方案和降水措施(韓丹等，2011)，基坑開挖應(yīng)注意軟土沿開挖面方向的蠕變，四周應(yīng)采用支護(hù)樁圍護(hù)并采取有效的降水措施，若無圍護(hù)措施，易產(chǎn)生側(cè)壁坍塌、流泥，周邊及坑底涌水、冒砂現(xiàn)象，基坑內(nèi)應(yīng)采用管井降水和坑底明溝排水相結(jié)合方法降低地下水位，便于施工。通常對于荷載較小的建筑(一般為1～2層)，采用將軟土開挖至一定深度，回填抗剪強(qiáng)度大、壓縮小的土，并分層壓實(shí)，有的則做成粉煤灰基礎(chǔ)形式(李洪文等，2007);對于多層磚混結(jié)構(gòu)的住宅，可采用復(fù)合地基，并盡可能選擇剛度大、整體性好的淺基礎(chǔ)形式;對于承載力要求較高的建筑物，須采用樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)類型應(yīng)根據(jù)建筑物對承載力要求的高低確定，要求高可采用預(yù)制樁或鉆孔灌注樁，樁端穿越上部軟土層，以下部承載力相對較高的③-2、③-3、④-1或④-2層作為持力層，當(dāng)建筑物對地基承載力要求不高時(shí)，樁型可采用沉管灌注樁，以加快施工進(jìn)度，縮短工期。重大工程建設(shè)需根據(jù)實(shí)際情況，采取符合實(shí)情的施工方法。

5 結(jié)論

揚(yáng)中市地貌為長江沖積平原，淺層土普遍發(fā)育河漫灘相軟弱土，且厚度不均，工程性質(zhì)不良，具含水量高、壓縮性高、抗壓強(qiáng)度低等特點(diǎn)。在該地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，對于承載力要求較低的建筑物可采用復(fù)合地基作為持力層;對于承載力要求較高的建筑物，須采用樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)類型應(yīng)根據(jù)建筑物對承載力要求的高低確定;重大工程建設(shè)需進(jìn)行詳細(xì)的區(qū)域穩(wěn)定性調(diào)查方可制定實(shí)施方案。

6 致謝

在論文編寫過程中，得到了南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所胡存禮研究員給予的悉心指導(dǎo)和幫助，順此一并致謝。

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