安徽某產(chǎn)業(yè)園地基膨脹土調(diào)查評價研究

侯其迪

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局324地質(zhì)隊，安徽 池州 247000)

膨脹土是一種性質(zhì)復(fù)雜的問題土,具有脹縮性、裂隙性、固結(jié)性等特性，在我國分布廣泛[1]。地基膨脹土調(diào)查是了解地基土質(zhì)質(zhì)量、避免地基事故的重要手段之一[2]。安慶市某產(chǎn)業(yè)園場地勘探深度范圍內(nèi)存在多層膨脹潛勢不同的膨脹土，為進一步確定膨脹土范圍、特性，對擬建工程場地進行了地基膨脹土調(diào)查評價。由于地形地貌比較復(fù)雜，在工程建設(shè)中將有大量土方需要開挖和回填，需對開挖的土方界定是否為膨脹土并確定其區(qū)域范圍，以指導(dǎo)后期土方開挖和回填順序；對已回填在大氣影響急劇層以上的膨脹土土方和開挖后裸露地表的地基，需進行調(diào)查、取樣、試驗、評價，并對大氣影響急劇層以上的膨脹土提出處理方案。

1 區(qū)域環(huán)境與工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

1.1 區(qū)域地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，本項目在區(qū)域上位于揚子板塊東段下?lián)P子斷塊[3]，構(gòu)造上屬孔城槽地懷寧褶斷帶，帶內(nèi)褶皺及斷裂構(gòu)造發(fā)育[4]。近場地內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要為北東、北北東向斷裂，規(guī)模較大的有郯廬斷裂南段和宿松—樅陽斷裂，未見斷裂晚第四紀以來存在活動跡象[5]?？辈靾龅匚挥诎僮由降罐D(zhuǎn)背斜核部南西段，背斜軸向由南南東向南漸轉(zhuǎn)為近南北—南西—南西西，出露長度大于16 km，寬約5 km，核部由奧陶系及志留系下統(tǒng)高家邊組組成，僅在大勝雞附近局部見寒武系黃家榜群出露。軸面傾向南東東，傾角40°～50°，背斜南段受頭坡斷裂帶后期復(fù)活，以60°方向斜切破壞。場區(qū)東側(cè)地層受構(gòu)造影響，發(fā)生扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)狀150°∠47°。勘察區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，對勘察區(qū)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性有影響的斷層主要為頭坡斷裂(F1)，距勘察區(qū)東南側(cè)約700 m。

1.2 氣象與水文

安慶市轄區(qū)屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，總的氣候特征是氣候溫和、四季分明、雨水充沛、光照充足、無霜期長等。據(jù)安慶市氣象站安慶站 1951—2014 年氣象統(tǒng)計資料，全區(qū)多年平均降雨量1 411.05 mm，年最大降雨量2 294.1 mm(1954年)，年最小降雨量758.6 mm(1978 年)。區(qū)內(nèi)降雨年內(nèi)分布不均，主要集中在4—7月，占全年降雨量的57.21%。特大暴雨、大暴雨天氣主要出現(xiàn)在6—7月份。年日照時數(shù)2 000～2 200 h。多年平均無霜期241 d，多年平均蒸發(fā)量為1 315.4 mm。區(qū)內(nèi)風(fēng)向以東北風(fēng)為主，其次為西南風(fēng)。季節(jié)性凍土凍結(jié)深度0.2～0.3 m。項目區(qū)位于長江中下游北岸，屬長江流域皖河水系。項目區(qū)外圍西側(cè)發(fā)育的河流屬皖河水系支流，位于皖河下游，緊靠長江，流域面積220.3 km2。

1.3 場地地形地貌

勘察場地區(qū)域地貌單元為沿江丘陵，地貌為構(gòu)造溶蝕低起伏丘陵，丘頂渾圓，丘脊走向多為北東—北西向，丘坡坡度20°～30°，局部可達35°。地形起伏較大，地勢最高處位于勘察場地外圍北部，海拔標高174.2 m，最低處位于勘察場地外圍南部，最低侵蝕基準面標高14.0 m?？辈靺^(qū)微地貌分為河漫灘、丘間谷地及中丘。

2 水文及水、土對建筑材料的腐蝕性評價

2.1 場地地表水

調(diào)查評價場地周邊地表水主要為季節(jié)性山坡降雨水流及水塘。現(xiàn)場引流導(dǎo)致地表水已基本清空，現(xiàn)狀僅一個池塘有少量地表水，其他部位基本無地表水出露，雨季順坡向有少量地表水徑流。調(diào)查評價場地范圍內(nèi)無其他地表水出露。

2.2 場地地下水

本場地地下水主要為第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖裂隙溶洞水三種類型。其中松散巖類孔隙水主要賦存于洪坡積及殘坡積成因的含礫黏土、碎石土中，賦水性較弱，水量中等，受大氣降水及水塘的滲透補給，排泄方式以蒸發(fā)排泄為主，碎石土層主要以順坡向向低洼處滲流補給及排泄；基巖裂隙水主要賦存于奧陶系下統(tǒng)侖山組白云石大理巖的風(fēng)化裂隙中，賦水性中等，水量中等，受大氣降水及上覆地層的垂直滲透補給，以及上游地下水的側(cè)7向滲流補給，排泄方式為地下滲流緩慢向順坡向排泄；碳酸鹽巖裂隙溶洞水主要賦存于奧陶系下統(tǒng)侖山組白云石大理巖的溶蝕裂隙及溶洞中，據(jù)區(qū)域資料和勘察成果，該層巖溶較發(fā)育，地表主要為石芽、溶溝、溶槽、漏斗，地下以溶蝕裂隙、晶洞、溶孔、溶洞為主，受大氣降水及上覆地層的垂直滲透補給，以及上游地下水的側(cè)向補給，排泄方式為順溶蝕裂隙、溶洞向下游及深部滲流排泄。此外，本場地地下水存在少許斷層脈狀水，主要沿斷層破碎帶分布，賦存于破碎裂隙帶內(nèi)，受大氣降水及上覆地層的垂直滲透補給，以及上游斷層破碎帶徑流補給，排泄方式為順破碎帶向下游及深部滲流排泄。

調(diào)查評價期間場地內(nèi)地下水位埋深0.50～8.40 m，標高28.12～31.32 m，場地?zé)o統(tǒng)一地下水位。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，調(diào)查評價場地一般年水位變幅2～3 m。

2.3 地基腐蝕性評價

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021—2001)(2009版)規(guī)定，本次勘察場地環(huán)境類型為稍濕的弱透水層，地層滲透性為B類，判定場地環(huán)境類型為Ⅲ類。pH值為6.45～6.55，腐蝕性離子與易溶鹽總量微少，地基土對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

3 地基膨脹土評價

3.1 地基土膨脹潛勢

辦公樓區(qū)域：該場地挖方區(qū)取樣范圍內(nèi)的黏土層大部分為弱—中等膨脹土，占地面積約2 429.16 m2，占比22.54%，其中膨脹力最大為79.2 kPa，自由膨脹率最大為82%，最小為40%；該場地挖方區(qū)取樣范圍內(nèi)的黏土層一部分為非膨脹土，占比77.46%，自由膨脹率最大為39%，最小為9.50%，不具膨脹潛勢。

廠房西側(cè)區(qū)域：該場地挖方區(qū)取樣范圍內(nèi)的土層大部分為非膨脹土，其中膨脹土大部分為弱膨脹潛勢，少量為中等膨脹潛勢。據(jù)統(tǒng)計，33個取樣孔中，自由膨脹率δef<40的孔數(shù)為13個，自由膨脹率40≤δef<65的孔數(shù)為17個，自由膨脹率65≤δef<90的孔數(shù)為3個，自由膨脹率δef≥90的孔數(shù)為0個，取樣孔為膨脹土(40≤δef)孔數(shù)共計20個，占取樣孔總數(shù)約60.61%。本次樣品試驗揭示，膨脹土中膨脹力最大為80.2 kPa，自由膨脹率最大為70.5%，最小為3.5%；膨脹土大部分為弱膨脹潛勢，少量為中等膨脹潛勢。

廠區(qū)東側(cè)區(qū)域：該場地填方區(qū)取樣范圍內(nèi)的土層大部分為非膨脹土，其中膨脹土全部分為弱膨脹潛勢。據(jù)統(tǒng)計，18個取樣孔中，自由膨脹率δef<40的孔數(shù)為12個，自由膨脹率40≤δef<65的孔數(shù)為5個，自由膨脹率65≤δef<90的孔數(shù)為0個，自由膨脹率δef≥90的孔數(shù)為1個，取樣孔為膨脹土(40≤δef)孔數(shù)共計6個，占取樣孔總數(shù)約33.33%。本次樣品試驗揭示，膨脹土中膨脹力最大為20.5 kPa，自由膨脹率最大為108.0%，最小為11.5%；膨脹土大部為弱膨脹潛勢，1個孔的膨脹土為強膨脹潛勢，但該膨脹土所處位置在大氣影響急劇層以下，對上部建筑物沒有影響。

道路區(qū)域：該場地填方區(qū)取樣范圍內(nèi)的土層大部分為非膨脹土，其中膨脹土全部分為弱膨脹潛勢。據(jù)統(tǒng)計，6個取樣孔中，自由膨脹率δef<40的孔數(shù)為4個，自由膨脹率40≤δef<65的孔數(shù)為2個，自由膨脹率65≤δef<90的孔數(shù)為0個，自由膨脹率δef≥90的孔數(shù)為0個，取樣孔為膨脹土孔數(shù)占取樣孔總數(shù)約33.33%。本次樣品試驗揭示，膨脹土中膨脹力最大為21.7 kPa，自由膨脹率最大為44.5%，最小為19.0%；膨脹土全部為弱膨脹潛勢。

危廢填埋場區(qū)域：該場地挖方區(qū)取樣范圍內(nèi)的土層大部分為非膨脹土；膨脹土主要集中在安全填埋二區(qū)，安全填埋一區(qū)呈北南向零星分布于三段，安全填埋三區(qū)分布西北角。據(jù)統(tǒng)計，39個取樣孔中，自由膨脹率δef<40的孔數(shù)為18個，自由膨脹率40≤δef<65的孔數(shù)為18個，自由膨脹率65≤δef<90的孔數(shù)為3個，自由膨脹率δef≥90的孔數(shù)為0個，取樣孔為膨脹土(40≤δef)孔數(shù)共計21個，占取樣孔總數(shù)約53.85%。本次樣品試驗揭示，膨脹土中膨脹力最大為34.2 kPa，自由膨脹率最大為75.0%，最小為3.5%；膨脹土均為弱—中等膨脹潛勢。

產(chǎn)業(yè)園地基膨脹土調(diào)查評價區(qū)域示意圖見圖1。

圖1 產(chǎn)業(yè)園地基膨脹土調(diào)查評價區(qū)域示意圖

3.2 地基膨脹土適宜性評價

根據(jù)本次取樣試驗成果資料，場地內(nèi)挖方區(qū)大氣影響急劇層以內(nèi)的地層主要由①雜填土、②耕植土、③黏土、④含礫黏土、⑤黏土、⑥全風(fēng)化板巖和⑦全風(fēng)化白云石大理巖、⑦-1強風(fēng)化白云石大理巖等組成。大氣影響深度為3.30m，大氣影響急劇層深度建議采用1.50 m。

本場地辦公樓地段膨脹土地基的脹縮等級為I級，廠房西側(cè)地段膨脹土地基的脹縮等級為I級，危廢填埋場地段膨脹土地基的脹縮等級為Ⅱ級，廠房東側(cè)地段膨脹土地基的脹縮等級為I級，道路地段膨脹土地基的脹縮等級為I級。由于膨脹土具有弱—中等膨脹性，易發(fā)生脹縮變形，從而造成建(構(gòu))筑物、場地(填埋場等)、管道和道路的破壞，因此應(yīng)采取必要的建筑措施、結(jié)構(gòu)措施和基礎(chǔ)措施消除膨脹土的影響。

4 結(jié)論

通過鉆探與取樣、室內(nèi)試驗等方法分五個區(qū)域?qū)Π不漳钞a(chǎn)業(yè)園開展地基膨脹土進行調(diào)查研究?？傮w而言，該區(qū)域的水文地質(zhì)環(huán)境良好，地下水具有輕微腐蝕性；地基土大部分為無膨脹潛勢或弱膨脹潛勢，地基的脹縮等級為I級或Ⅱ級；后期治理過程中應(yīng)采取換土墊層、換土回填等必要手段消除膨脹土影響。