隧道窯項目巖土工程特性評價探究
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摘要：擬建場地位于蘭州市紅古區方大炭素廠區內，北臨109國道，南臨湟水河，工程重要性等級為二級，巖土工程勘察等級為乙級。根據鉆孔揭露，該場地地層主要為第四系沖洪積層及新近系泥巖，場地地層分為5個主層。③卵石工程力學性能較好，承載力較高，是擬建建筑物理想的基礎持力層。④層砂巖、⑤層泥巖厚度大，承載力高，是擬建場地內良好的基礎下臥層。該建筑場地屬于基本穩定場地，較適宜擬建建筑物建設。研究結果為工程設計與建設提供可靠的地質依據。
1.工程地質條件
1.1場地地質構造
擬建場地地貌單元屬湟水河Ⅱ級階地。場地地形整體平坦，地勢西北高東南低，自西北向東南逐漸傾斜。勘察區在區域構造上，地處祁呂賀山字形構造的兩翼與青藏歹字型構造體系和隴西旋卷構造的交匯地帶，次級構造較復雜，斷層、斷裂褶皺一般發育。場地內主要為第四系全新統（Qh）地層，場地內部無第四系構造活動跡象。
1.2地層巖性特征
根據鉆孔揭露，該場地地層主要為第四系沖洪積層及新近系泥巖。根據土層的巖性特征及物理力學性質的差異，將場地地層分為5個主層。現按從上至下的順序將各層土的巖性特征分述如下：（1）素填土（Qhml，層序號①）：雜色，土質不均，表層0.5m~3m厚度為硬化混凝土面層，下部主要由卵、礫石組成，含少量粉土，中密。分布連續，層厚1.3m～7.7m，層位變化較大；（2）粉土層（Qhal-pl，層序號②）：黃褐色，場地內僅10處勘探點內揭露，土質不均，孔隙較發育，切面較光滑，稍有光澤，無搖振反應，干強度中等，韌性中等，稍濕～濕，中密。埋深1.3m～3.8m，層厚0.4m～4.5m；（3）卵石層（Qhal+pl，層序號③）：雜色，分布連續，一般粒徑30mm～100mm，最大粒徑220mm，粒徑大于20mm的顆粒含量約占總質量的65％~80％，母巖成分主要為石英巖、砂礫巖、花崗巖等，分選性一般，磨圓度較好，呈亞圓—圓狀，偶含漂石，粒間以中粗砂及少量泥質充填，中密—密實；層厚為5m～9.2m，埋深2.5m～8.0m；（4）砂巖（N，層序號④）：新近系沉積物，局部鉆孔揭露，層厚為0.3m～5.2m，橘紅色，細粒結構，厚層狀構造，礦物成分以石英、長石為主，巖芯呈短柱狀；（5）泥巖（N，層序號⑤）：新近系沉積物，本層未揭穿，最大揭露厚度5.7m，橘紅色，泥質結構，厚層狀構造，錘擊易碎，巖芯多呈短柱狀，該層在場地內均有分布。
1.3場區地下水
本次勘察在擬建場地內勘探深度范圍內均揭露有地下水。該場地內地下水為孔隙潛水，主要賦存于卵石層中，接受大氣降水及側向徑流的補給，沿河谷向下游排泄，受補給源的影響，水位隨季節變化，年波動幅度在1.5m～2.5m左右。勘察期間地下水的埋深為6.1m～9.0m之間。
2.1地基土的物理力學性質
（1）室內試驗本次勘察在②粉土層中采取原狀土樣進行了土常規試驗，共6件，現將其統計如表1。依據表1，②粉土孔隙比e0為0.62～0.73之間，平均值0.67，②粉土層密實度為密實。（2）標準貫入試驗本次勘察在①層素填土和②粉土中進行了標準貫入試驗，現對其進行統計，結果見表2。依據表2，①層素填土，標準貫入錘擊數平均值為10.6，密實度為稍密；②粉土層標準貫入錘擊數平均值為11.7，考慮原狀土取土器對土層的擾動，綜合考慮地區經驗，綜合判斷②層粉土密實度中密。（3）動力觸探試驗本次勘察在③卵石層中進行了重型動力觸探試驗，現按巖土工程勘察規范桿長修正后將其進行統計，結果見表3，試驗結果表明：③卵石層密實度為中密。2.2地基土的壓縮性評價依據表1統計結果，②層粉土的壓縮系數a1-2=0.19MPa-1～0.27MPa-1，平均0.22MPa-1；壓縮模量Es=6.35MPa～8.66MPa，平均7.70MPa。該土層具有中壓縮性。
2.3地基土的濕陷性評價
場地內②粉土濕陷系數小于0.015，場地土無濕陷性。
2.4地下水的腐蝕性評價
勘察期間場地地下水埋深6.1m～9.0m，若采用樁基礎，存在水對混凝土結構和混凝土結構中鋼筋的腐蝕；本次勘察在場地內取地下水取樣6件進行了水質分析，主要指標見表4。場地按I類環境，本場地地下水對混凝土結構具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋在干濕交替條件下具有弱腐蝕性，在長期浸水條件下具有微腐蝕性。
2.5地基土的腐蝕性評價
本次勘察在鉆孔中取擾動樣3件進行含鹽量分析，統計結果列于表5。場地環境類型為Ⅲ類，判定地基土對混凝土結構具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微腐蝕性。
2.6地基土綜合評價
由以上分析結果，根據地基土的分布情況和擬建物特點，綜合評價如下：①素填土：土質不均，主要以卵、礫石和粉土組成，分布連續，層位差別大，厚度變化大，呈稍密狀態；工程力學性能較好，承載力一般，不經處理不宜作為場地基礎持力層。②粉土：分布不連續，層位高差較大，厚度變化較大，工程力學性能一般，承載力一般，不宜作為場地基礎持力層。③卵石：分布連續，層位穩定，厚度變化較大，顆粒不均，工程力學性能較好，承載力較高，是擬建建筑物理想的基礎持力層。④層砂巖、⑤層泥巖：該層在擬建場地內均有分布，厚度大，本次勘察未揭穿，承載力高，是擬建場地內良好的基礎下臥層。
2.7地基土承載力特征值的確定
根據原位測試及室內土工試驗指標，參考已有建筑經驗，綜合分析給定地基土的承載力特征值及變形模量（壓縮模量）值：見表6。
3.持力層的選擇及基礎類型的建議
依據擬建工程特點、平面布置及場地地基條件，結合已有的建筑經驗，對擬建建構筑物基礎持力層及基礎類型建議如下：淺基礎：建議以清除表層水泥地坪后的①層素填土為基礎持力層，對廠房、低壓配電室、值班室及熱煤爐房等基礎類型建議采用獨立基礎或條形基礎，對液態瀝青儲罐、冷水池建議采用筏形基礎。地基處理建議：清除水泥地坪后，采用砂礫石換填至設計標高。樁基礎：擬建液態瀝青儲罐、冷水池基礎類型也可采用樁基礎，以③層卵石為基礎持力層，樁端宜進入③層卵石1倍以上樁徑，且不小于0.5m。成樁建議采用鉆孔灌注或旋挖樁。樁的極限側阻力標準值qsik及樁的極限端阻力標準值qpk建議按表7選取。
4.場地穩定性和適宜性評價
根據以上綜合分析，擬建場地內及附近無活動性斷裂發育；場地內地形開闊平緩，無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質作用及地質災害發育；屬對建筑抗震的一般地段。該建筑場地屬于基本穩定場地。擬建場地基本穩定；場地內地形平坦，地貌簡單，地面坡度小于10%；場地內巖土種類較多，分布較均勻，工程性質較好；各鉆孔內未揭露地下水位，地表排水條件良好。該場地較適宜擬建建筑物建設。采用淺基礎時，基槽開挖在局部可放坡地段建議放坡坡比不陡于1∶1，不具備放坡條件地段建議采用土釘墻支護。
參考文獻：
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作者:張政 于燕燕 單位:甘肅省地質礦產勘查開發局第二地質礦產勘查院