巖土工程勘察技術(shù)在特殊用地中的應(yīng)用

龔先鴻

摘要：不同的建設(shè)用地對(duì)勘察技術(shù)的要求不一樣，在特殊建設(shè)用地中，如儲(chǔ)油罐、危險(xiǎn)化學(xué)品等對(duì)巖土工程勘查要求較高。本文通過巖土工程勘查了解建筑施工場(chǎng)地及周邊地質(zhì)地貌的影響，分析工程建設(shè)中存在的主要工程地質(zhì)問題，提出解決方案，進(jìn)而得出勘查區(qū)域是否可作為危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援基地場(chǎng)地使用。

關(guān)鍵詞：特殊用地；巖土工程勘察

擬建場(chǎng)地位于惠州大亞灣區(qū)石化區(qū)東端，東臨霞涌鎮(zhèn)，南鄰大亞灣北部海岸，為危險(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援基地。擬建建（構(gòu)）筑物為3座高約10.0m的油罐（為模擬消防滅火設(shè)施）和一幢6層的訓(xùn)練塔、一幢5層的總部綜合樓、一幢1～3層的應(yīng)急培訓(xùn)中心、一幢2層的應(yīng)急辦物資庫、一幢3層的附樓及一幢1層的車庫，屬低層—多層建（構(gòu)）筑物。項(xiàng)目施工前需開展巖土工程勘察，應(yīng)運(yùn)巖土工程勘察技術(shù)正確的分析地質(zhì)條件，使用中盡可能有效地減少地質(zhì)災(zāi)害對(duì)其影響。

1.工程地質(zhì)環(huán)境

擬建場(chǎng)地地貌類型原為海灣淤積地貌，后經(jīng)人工填海改造，加填厚度不一的填土和填石及整平，場(chǎng)地地勢(shì)平坦、開闊及空曠，交通便利，通視條件好，目前場(chǎng)地局部長(zhǎng)有植被。

場(chǎng)地屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，終年高溫潮濕，雨量充沛；受亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候的影響，降雨量具有雨量多、強(qiáng)度大、季節(jié)長(zhǎng)、雨日多及分布不均等特點(diǎn)。降雨多集中于5月～9月，降雨量占全年的83.9%，經(jīng)常暴雨成災(zāi)，且在每年的5月～11月有臺(tái)風(fēng)發(fā)生，多集中于7月～9月。潮濕系數(shù)大于1。年均溫度21.6°C，極端最高氣溫38.5°C，最低氣溫0.7°C；年平均降水量1989.4mm，最大降水量2646.2mm，日最大降水量490.3mm；年平均氣壓1011.0hPa；年平均相對(duì)濕度82%。場(chǎng)地年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)。

場(chǎng)地巖土層按成因類型、物質(zhì)成分自上而下為第四系人工填土/填石層、海相沉積層、沖積層、殘積層和侏羅系頁巖等，各巖土層序正常，且下伏基巖較穩(wěn)定。

2.巖土工程勘察技術(shù)的應(yīng)用

2.1勘查技術(shù)方法

本次巖土工程勘察以工程地質(zhì)鉆探為主，結(jié)合工程地質(zhì)野外調(diào)查，勘察在擬建場(chǎng)地布置鉆孔共40個(gè)，其中控制性鉆孔20個(gè)，一般性鉆孔20個(gè)。鉆孔位置采用GPS和全站儀實(shí)地放測(cè)。鉆探施工使用液壓工程鉆機(jī)進(jìn)行鉆探工作，采用擊進(jìn)、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、壓進(jìn)等孔底鉆孔環(huán)狀切割全取芯法的鉆探技術(shù)和使用泥漿或套管護(hù)壁等施工工藝，基巖或填石的鉆探使用硬質(zhì)合金鉆頭或金剛石鉆頭鉆進(jìn)。巖土層分層描述結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查、巖土芯目視/手工測(cè)試鑒別、原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和室內(nèi)土工測(cè)試為基礎(chǔ)，每個(gè)鉆孔終孔24h后，用鋼尺測(cè)定地下水穩(wěn)定水位。

2.2巖土的物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試

本次勘察共取原狀土樣89件、擾動(dòng)土樣17件進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)和巖石樣11件進(jìn)行室內(nèi)巖石天然、飽和、烘干強(qiáng)度抗壓試驗(yàn)，進(jìn)行原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)72次和重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)17.60m（176次）。各巖土層的原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)為實(shí)測(cè)擊數(shù)。殘積土層、全風(fēng)化巖和強(qiáng)風(fēng)化巖呈漸變過渡關(guān)系，分界線劃分標(biāo)準(zhǔn)主要按原位標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，錘擊數(shù)N′<30擊為殘積土層，錘擊數(shù)50>N′≥30擊為全風(fēng)化巖，N′<50擊為強(qiáng)風(fēng)化巖。

3.工程地質(zhì)特征分析評(píng)價(jià)

3.1工程地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)

勘察場(chǎng)地?cái)嗔褬?gòu)造不發(fā)育，區(qū)域主干斷裂構(gòu)造以北西向和東西向發(fā)育為主，離擬建場(chǎng)地較遠(yuǎn)，對(duì)構(gòu)建物基礎(chǔ)的穩(wěn)定性影響不大。場(chǎng)地附近未見有區(qū)域性斷裂構(gòu)造/全新活動(dòng)斷裂構(gòu)造通過的跡象，場(chǎng)區(qū)內(nèi)或周邊亦不存在滑坡、崩塌、液化和震陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象，場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，不良地質(zhì)作用不發(fā)育，且下伏基巖較穩(wěn)定，第四系覆蓋層層序正常，場(chǎng)地區(qū)域穩(wěn)定性尚好。

場(chǎng)內(nèi)素填土和填石在其自重固結(jié)過程中或在上部荷載及地震等作用下易產(chǎn)生地面沉陷，導(dǎo)致地基或基礎(chǔ)沉降變形破壞等，巖土地震穩(wěn)定性較差；淤泥質(zhì)土在其上部荷載或地震作用下，軟土易壓縮變形，導(dǎo)致地基或基礎(chǔ)沉降變形破壞，形成震陷失效，巖土地震穩(wěn)定性差；其余巖土地震穩(wěn)定性較好。

3.2地下水對(duì)場(chǎng)地腐蝕性評(píng)價(jià)

場(chǎng)地地下水類型主要為賦存于第四系松散堆積物（含淤泥、沖積粉質(zhì)黏土/卵石土、殘積粉質(zhì)黏土、土狀強(qiáng)風(fēng)化巖體）中的孔隙水潛水和下伏風(fēng)化基巖的孔隙水—裂隙水，淺層無明顯的地下含水層。受大氣降水和潮汐變化的影響，局部上覆第四系素填土層中存在上層滯水，上覆第四系填石層中存在上層滯水，根據(jù)其素填土和填石的組成物質(zhì)成分，其透水性強(qiáng)，富水性弱，水量較貧乏；其中，場(chǎng)地第四系覆蓋層卵石土其透水性及富水性強(qiáng)，水量頗豐，為本場(chǎng)地的強(qiáng)透水層和主要含水層；其他各巖土層其富水性貧乏，透水性能差，為弱透水層和相對(duì)隔水層；而下伏風(fēng)化巖體節(jié)理、裂隙雖然很發(fā)育，但裂隙多為黏性土等次生礦物所充填，節(jié)理、裂隙間連通性較差，其透水性及富水性均較弱，水量較為貧乏，為相對(duì)隔水層。勘察期間實(shí)測(cè)鉆孔混合水位（靜止水位）埋深為4.40m～4.70m，高程為+0.61mHHD～+1.0mHHD，水位埋深變幅不大，其中初見水位埋深為4.80m～5.90m。場(chǎng)地地下水主要接受大氣降水垂直下滲和海水等地表水體、巖土體孔隙/裂隙側(cè)向滲流補(bǔ)給為主，地下水水位隨大氣降水和潮汐而變化；因此，場(chǎng)地地下水受季節(jié)性變化和潮汐變化影響較大。

通過施工鉆孔分別取1組水樣、地下靜止水位以上各采取一件土樣。水樣行室內(nèi)水質(zhì)簡(jiǎn)易分析試驗(yàn)，土樣進(jìn)行室內(nèi)土的腐蝕性試驗(yàn)。其中場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具強(qiáng)腐蝕性；場(chǎng)地土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具強(qiáng)腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具強(qiáng)腐蝕性。

3.3巖土體分析與評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地揭露的巖土層中，各巖土層的承載力高低及是否適宜作為持力層分別分析如下：

素填土：全場(chǎng)分布，屬新近填土，加填厚度不一，結(jié)構(gòu)松散為主，未固結(jié)，承載力低及工程力學(xué)性質(zhì)變化大、不穩(wěn)定，未經(jīng)地基處理不宜直接作為建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)、管網(wǎng)線、室內(nèi)外地坪持力層。

填石：全場(chǎng)分布，加填厚度不一，結(jié)構(gòu)松散，未固結(jié)，承載力低及工程力學(xué)性質(zhì)變化大、不穩(wěn)定，未經(jīng)地基處理不宜直接作為建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)、管網(wǎng)線、室內(nèi)外地坪持力層。

淤泥質(zhì)土：局部分布，流塑，工程力學(xué)性質(zhì)差，承載力低，不宜選作基礎(chǔ)持力層。

粉質(zhì)黏土：分布廣泛，局部缺失，可塑，埋深及厚度變化較大，地基土性質(zhì)不均勻和層位不穩(wěn)定，且工程力學(xué)性質(zhì)較差，承載力較低，不宜選作基礎(chǔ)持力層。

卵石土：分布較廣，稍密為主，局部稍密—中密，工程力學(xué)性質(zhì)較好，承載力較高，但埋深和厚度變化較大、層位不穩(wěn)定及地基土性質(zhì)不均勻，不宜選作基礎(chǔ)持力層。

粉質(zhì)黏土：局部分布，似呈層狀或透鏡狀分布，可塑為主，局部可塑—硬塑，為下伏頁巖未經(jīng)搬運(yùn)風(fēng)化形成的殘積物，地基土工程性質(zhì)較好，力學(xué)強(qiáng)度中等，具一定承載能力，但分布有限，埋藏深度及厚度變化較大和層位不穩(wěn)定，不宜選作基礎(chǔ)持力層。

強(qiáng)風(fēng)化頁巖：全場(chǎng)分布，具較高承載能力，有一定厚度，埋藏深淺不一，是良好的樁基礎(chǔ)持力層。

中風(fēng)化頁巖，分布廣泛，強(qiáng)度較高，變形小，厚度大，埋藏深淺不一，工程力學(xué)性質(zhì)較好，具較高承載能力及自上而下隨深度的增加，風(fēng)化程度的減弱，承載力逐漸增高，是良好的樁基礎(chǔ)持力層。

3.4復(fù)合地基分析與評(píng)價(jià)

場(chǎng)地?cái)M建建（構(gòu)）筑物多為低層建筑物或低重構(gòu)筑物，局部為多層建筑物，天然地基淺基礎(chǔ)難以滿足建（構(gòu)）筑物對(duì)天然地基承載力和變形的要求，若采用天然地基淺基礎(chǔ)，應(yīng)對(duì)松散素填土/填石和淤泥層進(jìn)行加強(qiáng)處理，地基加固應(yīng)做好專項(xiàng)設(shè)計(jì)。

地基加固對(duì)素填土、填石進(jìn)行強(qiáng)夯加固，強(qiáng)夯時(shí)應(yīng)首先采用高能點(diǎn)夯，后采用低能滿夯，加固深度由建（構(gòu)）筑物變形量確定，強(qiáng)夯參數(shù)應(yīng)通過試夯確定，強(qiáng)夯地基承載力由載荷試驗(yàn)確定。但考慮到場(chǎng)地內(nèi)局部填石下臥分布0.20m～2.40m厚的淤泥，平均厚度0.61m，其余厚度在0.20m～1.0m，強(qiáng)夯施工時(shí)應(yīng)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行著重考慮，并增加強(qiáng)夯次數(shù)，使其處理效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.5場(chǎng)地地震效應(yīng)

擬建場(chǎng)地位于抗震設(shè)防烈度6度區(qū)，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g。場(chǎng)地土屬軟弱土，建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類，特征周期值為0.45s。場(chǎng)地對(duì)建筑抗震屬抗震不利地段，建筑工程抗震設(shè)防劃分為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定設(shè)防。本場(chǎng)地的抗震設(shè)防烈度為6度，場(chǎng)地內(nèi)可不考慮液化影響和對(duì)飽和砂（粉）土進(jìn)行液化判別。

3.6工程地質(zhì)適宜性分析

場(chǎng)地地貌類型簡(jiǎn)單，地勢(shì)平坦，地質(zhì)構(gòu)造及第四系覆蓋層層序正常，且下伏基巖較穩(wěn)定。根據(jù)勘察區(qū)區(qū)域調(diào)查及勘探孔揭露深度范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的斷裂構(gòu)造裂隙痕跡及全新活動(dòng)斷裂活動(dòng)跡象、不良地質(zhì)作用不發(fā)育，僅表現(xiàn)為場(chǎng)地內(nèi)巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育和巖體完整程度為極破碎～較完整。因此，綜合評(píng)定本次勘察場(chǎng)地地基是穩(wěn)定的，適宜工程建設(shè)。場(chǎng)地工程建設(shè)適宜性的定性分級(jí)為適宜性差。

另場(chǎng)地位于原海灣淤積地貌，后經(jīng)人工填海改造，加填厚度不一的填土和填石及整平；場(chǎng)地地勢(shì)平坦、開闊及空曠，場(chǎng)地地貌類型較簡(jiǎn)單，第四系覆蓋層層序正常，且下伏基巖較穩(wěn)定，其工程建設(shè)誘發(fā)其他不良地質(zhì)作用的可能性和對(duì)周邊環(huán)境影響均較小，地質(zhì)環(huán)境遭受一般破壞，但場(chǎng)地土及地下水對(duì)建筑材料具有較高的腐蝕性強(qiáng)度，場(chǎng)地等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地穩(wěn)定性尚好，適宜工程建設(shè)。

4.場(chǎng)地基礎(chǔ)方案

4.1場(chǎng)地建筑防腐蝕方案

根據(jù)擬建工程特點(diǎn)、場(chǎng)地地基巖土工程地質(zhì)條件和技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性的綜合分析及周圍環(huán)境條件，場(chǎng)地內(nèi)鉆孔揭露深度范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)軟硬夾層，全場(chǎng)分布較厚軟弱土層，基巖埋藏深淺不一，第四系巖土層整體透水性較好和地下水埋藏較深，場(chǎng)地地勢(shì)平坦、開闊及空曠，交通便利，場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性、對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具強(qiáng)腐蝕性，場(chǎng)地土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具強(qiáng)腐蝕性、對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性、對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具強(qiáng)腐蝕性。經(jīng)強(qiáng)夯加固后的人工地基基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)應(yīng)按相應(yīng)等級(jí)進(jìn)行設(shè)防。

4.2基礎(chǔ)類型的選擇

根據(jù)擬建工程特點(diǎn)、場(chǎng)地地基巖土條件、周圍環(huán)境條件，擬建建（構(gòu)）筑物若采用淺基礎(chǔ)方案，建議采用經(jīng)加固后的人工地基或復(fù)合地基為地基基礎(chǔ)持力層，其基礎(chǔ)形式建議采用筏型或柱（墻）下條形基礎(chǔ)。

擬建建（構(gòu)）筑物若采用樁基礎(chǔ)方案，建議采用預(yù)制鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)方案，以連續(xù)和較穩(wěn)定的強(qiáng)風(fēng)化頁巖作樁端持力層，但考慮到場(chǎng)區(qū)內(nèi)填石層中含較多中風(fēng)化大塊石，對(duì)樁端進(jìn)入穩(wěn)定持力層質(zhì)量有較大影響，易出現(xiàn)偏樁、斷樁等現(xiàn)象，當(dāng)采用預(yù)制鋼筋混凝土樁時(shí)，應(yīng)采用引孔的施工工藝進(jìn)行成孔成樁；若當(dāng)樁身混凝土（含鋼筋）和耐腐蝕材料能滿足其防腐蝕性能要求時(shí)，也亦可采用鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)方案，以連續(xù)和較穩(wěn)定的強(qiáng)風(fēng)化頁巖或中風(fēng)化頁巖作樁端持力層；樁端進(jìn)入持力層深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3采用樁基礎(chǔ)方案應(yīng)注意問題

Ⅰ、采用預(yù)制鋼筋混凝土樁，以連續(xù)和較穩(wěn)定的強(qiáng)風(fēng)化巖作為樁端持力層，其優(yōu)點(diǎn)是樁身質(zhì)量易得到控制，施工周期較短及可在地下水或場(chǎng)地土對(duì)建筑材料具強(qiáng)腐蝕性場(chǎng)地使用，其缺點(diǎn)是單樁承載力相比大直徑樁來說偏小，機(jī)械設(shè)備吊運(yùn)到及進(jìn)退場(chǎng)麻煩、費(fèi)用高，對(duì)周圍環(huán)境影響較大，且存在較大的擠土效應(yīng)等問題，因此選用時(shí)應(yīng)慎重。

Ⅱ、采用（鉆）沖孔灌注樁，以連續(xù)和較穩(wěn)定的強(qiáng)風(fēng)化巖或中風(fēng)化巖作樁端持力層，其優(yōu)點(diǎn)是施工工藝較簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是工程費(fèi)用相對(duì)較高，持力層狀況不能直觀判別，泥漿對(duì)環(huán)境污染，以及樁基質(zhì)量控制難度相對(duì)較大（較易出現(xiàn)如斷樁、夾泥、縮頸、孔底沉渣等問題），施工工期較長(zhǎng)，且不適宜在地下水或場(chǎng)地土對(duì)建筑材料具強(qiáng)腐蝕性場(chǎng)地使用。

當(dāng)采用（鉆）沖孔灌注樁或預(yù)制鋼筋混凝土樁時(shí)，建議正式施工前均應(yīng)進(jìn)行試（鉆）沖或試樁驗(yàn)證，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。對(duì)采用預(yù)制鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)方案時(shí)，以連續(xù)和較穩(wěn)定的強(qiáng)風(fēng)化頁巖作樁端持力層，因場(chǎng)地強(qiáng)風(fēng)化巖層分布厚度變化較大且?guī)r芯呈半巖半土狀—碎屑狀、碎塊狀、塊狀，局部孔段間夾中風(fēng)化巖塊及上部填石層中含較多中風(fēng)化大塊石等，為預(yù)防斷樁，故建議預(yù)制鋼筋混凝土樁貫入方式為靜壓式和采用引孔施工工藝進(jìn)行成孔成樁，并在樁基礎(chǔ)施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)打樁的實(shí)際位置和相應(yīng)的地質(zhì)情況以及終壓值等情況適當(dāng)增減樁長(zhǎng)。

5.結(jié)論

本文對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，應(yīng)運(yùn)工程地質(zhì)鉆探，基本查明了擬建場(chǎng)地內(nèi)各巖土層的分布范圍和巖土類型、埋藏深度、延伸厚度、變化幅度及其工程地質(zhì)性質(zhì)等特征。調(diào)查中未發(fā)現(xiàn)有斷裂構(gòu)造等不良地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育區(qū)，通過對(duì)工程地質(zhì)特征分析，評(píng)價(jià)了其對(duì)構(gòu)建工程的影響程度。并針對(duì)具體問題提出了解決方案。綜合評(píng)定本次勘察場(chǎng)地地基是穩(wěn)定的，適宜工程建設(shè)?？勺鳛槲ｋU(xiǎn)化學(xué)品應(yīng)急救援基地場(chǎng)地建設(shè)。

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