通啟高速公路南通至海門TQ—01標(biāo)段勘察設(shè)計(jì)研究

劉冰宇 殷穎迪 王文嬌

摘 要：文章通過通啟高速公路南通至海門TQ-01標(biāo)段勘察設(shè)計(jì)的實(shí)踐，和地質(zhì)調(diào)查與測(cè)繪、物探、探井、水文調(diào)查等手段，查清了場(chǎng)區(qū)的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，詳細(xì)論述了勘察設(shè)計(jì)的過程。總結(jié)了勘察設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，并對(duì)湖積相平原高速公路勘察設(shè)計(jì)的若干問題提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：湖積相平原；勘察；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）26-0001-02

1 工程概況

南通至啟東高速公路西起寧通公路九華樞紐立交，沿途經(jīng)陳橋立交，東至南通北樞紐立交，轉(zhuǎn)向東南方向，經(jīng)小海樞紐一路向東延伸，經(jīng)過灣頭鎮(zhèn)、搭連鎮(zhèn)、海門市以北、六匡鎮(zhèn)、廟橋鎮(zhèn)、長安鎮(zhèn)東至啟東市，終止于啟東匯龍鎮(zhèn)，全長107.63 km。

通啟高速公路工程為江蘇省重點(diǎn)交通建設(shè)項(xiàng)目，南通至海門TQ-01標(biāo)段西起通州區(qū)九華鎮(zhèn)，經(jīng)通州市平潮鎮(zhèn)何園村，經(jīng)雙壩頭、馬家園、終于平潮鎮(zhèn)平北村，線路里程K117+130.20～

K122+100.00，全長4.97 km。

2 自然地理?xiàng)l件

2.1 氣候、氣象

勘察區(qū)域位于北亞熱帶濕潤氣候區(qū)，日照充足，四季分明，雨量豐沛。區(qū)內(nèi)多年平均氣溫15.5 ℃，月平均最高氣溫28.3 ℃，月平均最低氣溫2.1 ℃～2.5 ℃，區(qū)內(nèi)平均年降水量987.9 mm，最大年降水量1 650 mm，最小僅550 mm，無霜期260 d左右，全年以東南風(fēng)，冬季偶有西北風(fēng)。

2.2 地形、地貌

長江三角洲沖積平原是由河流沖擊、淤泥形成的一套三角洲相松散沉淀層物，整個(gè)地區(qū)地勢(shì)平緩，呈西高東低變化趨勢(shì)，海拔高度介于3.00～4.20 m之間。由于近代人類頻繁的生產(chǎn)活動(dòng)，原有的地物地貌發(fā)生了極大的改變，本高速公路路線主要通過該區(qū)域。

3 區(qū)域工程地質(zhì)條件

3.1 地層、巖性

3.1.1 前第四紀(jì)地層

該區(qū)域地層為古生界泥盆系、石炭系、二疊系及中生界三疊系、侏羅系（火山巖）、白堊系及新生界上、下第三系地層，埋藏深且大部分被第四系所覆蓋。

3.1.2 第四紀(jì)地層

路線經(jīng)過區(qū)第四系部厚度在300 m左右，本次勘察僅揭露Q4和部分Q3地層。

①通州—三廠鎮(zhèn)斷裂（F1）：為一推測(cè)斷裂，起于三鎮(zhèn)西南，經(jīng)通州市東北之區(qū)外的石港西北一帶，區(qū)內(nèi)長約40 km。大致在樁號(hào)K180附近與線路切割，推測(cè)該斷裂最新活動(dòng)時(shí)代應(yīng)在晚第三紀(jì)。

②四安—姜灶斷裂（F3）：該斷裂東南起于通州市姜灶，向西北經(jīng)四安延伸出區(qū)外，走向北西，大致與線路K140及K150附近相交。該斷裂規(guī)模較小，表現(xiàn)為傾滑正斷層性質(zhì)，推測(cè)第四紀(jì)以來沒有活動(dòng)。

③瀏河—新場(chǎng)斷裂（F4）：該斷裂自瀏河鎮(zhèn)、沿浮橋、穿上海市區(qū)向新場(chǎng)方向展布，是由3～4條斷裂組成的斷裂帶。帶寬500～600 km左右，最新活動(dòng)時(shí)代在中更新世。

④觀音山一張芝山斷裂（F6）：西北自南通市觀音上起，向東南經(jīng)小海至張芝山。該斷裂規(guī)模較小，表現(xiàn)為傾滑正斷層性質(zhì)，推測(cè)第四紀(jì)以來沒有活動(dòng)。

⑤四安—南通斷裂（F5）：從北東由區(qū)外經(jīng)通市西側(cè)延伸出區(qū)外，斷裂性質(zhì)不詳。推測(cè)第四紀(jì)以來無明顯活動(dòng)跡象，大致與K135附近與路線相交。

⑥觀音—余西斷裂（F2）：該斷裂西起南通東北，經(jīng)觀音山北，余西北部，止于余被附近，呈現(xiàn)NEE向延伸，全長34 km，被四安—姜灶和通州—三廠兩條北向斷裂左旋錯(cuò)斷成三段，錯(cuò)距達(dá)2 km，沿?cái)嗔延卸鄠€(gè)閃長巖體分布，線路里程樁號(hào)K150附近相交。

本標(biāo)段經(jīng)過區(qū)及附近無全新活動(dòng)斷裂，區(qū)域穩(wěn)定性屬于穩(wěn)定地塊。

3.2 地 震

路線經(jīng)過區(qū)位于華北地震區(qū)的長江下游—南黃海地震帶內(nèi)，屬中強(qiáng)震活動(dòng)區(qū)。據(jù)史料記載，區(qū)域上共發(fā)生3次震級(jí)4.0～5.0 Ms的破壞地震，這些地震多發(fā)生在江門南，震中距離本標(biāo)段10～45 km。區(qū)內(nèi)地震基本烈度為Ⅵ度。

3.3 水文地質(zhì)條件

3.3.1 地表水

路線經(jīng)過區(qū)內(nèi)河網(wǎng)密布，河流溝渠縱橫交錯(cuò)，河流大都為人工運(yùn)河，其水位、流量受人工閘控制，泄洪條件良好。經(jīng)取水樣分析：PH=7.88，為堿性水，礦化度：163.3 mg/L，屬淡水，HCO3-：122.0 mg/L，SO2-：33.6 mg/L，CL-：12.4 mg/L，Na+：8.1 mg/L，Ga2+：39.1 mg/L，Mg2+：9.1 mg/L。地表水多為HCO3—Ca型水，侵蝕性CO2未檢出。據(jù)《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTGC20—2011）判定：本路線段地表水對(duì)混凝土不具腐蝕性。

3.3.2 地下水

第四系全新統(tǒng)中的潛水、半承壓水為勘探深度內(nèi)地下水主要的賦存形式，總體上可劃分為以下兩個(gè)含水層。

第一含水層底板埋深26.5～32.5 m、底板標(biāo)高-23.8～29.8 m，含水層厚23.1～30.2 m，含水層巖性多為全新統(tǒng)灰色低液限粉土質(zhì)砂、細(xì)砂，局部為低液限粉土，賦存潛水，富水性差。據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果：pH=7.44，礦化度：665.0 mg/L，HCO3-：454.3 mg/L，SO42-：164.5 mg/L，CL-：55.1mg/L，Na+：26.7 mg/L，Ga2+：151.5 mg/L，Mg2+：42.3 mg/L。地下水主要為HCO3-SO42——Ca.Mg型水，侵蝕性CO2未檢出。

第二含水層為承壓含水層，其頂板埋深50.9～61.2 m，含水層巖性主要為上更新統(tǒng)中粗砂、細(xì)中砂，局部為地液限粉土砂及地液限粉土，沿江地帶顆粒較粗，沿海地段顆粒較細(xì)。其承壓、半承壓水的補(bǔ)給來源主要是潛水滲透與越流補(bǔ)給及側(cè)向徑流補(bǔ)給，排泄途徑主要是人工開采，其次是越流滲入深部含水層及側(cè)向徑流等。

3.3.3 環(huán)境水腐蝕性評(píng)價(jià)

按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTG 20—2011）判定：本勘查區(qū)地表水和地下水對(duì)混凝土不會(huì)產(chǎn)生腐蝕性破壞。

4 工程地質(zhì)問題與評(píng)價(jià)

4.1 道路工程地質(zhì)分區(qū)與評(píng)價(jià)

本標(biāo)段位于長江三角洲沖積平原，地貌類型單一，根據(jù)地層巖性分布特征進(jìn)行工程地質(zhì)分區(qū)，本標(biāo)段可分為軟土工程地質(zhì)區(qū)（A區(qū)）及軟弱粘性土區(qū)（B區(qū)）。

4.2 不良工程地質(zhì)問題及評(píng)價(jià)

本路段的不良工程地質(zhì)問題主要為軟土、軟弱粘性土和砂土液化，下文對(duì)此分別敘述。

4.2.1 軟 土

Q4alV13+4層淤泥地液限粘土，灰色，軟塑～流塑。該分層布不連續(xù)，多呈透鏡體分布在K120+900～K121+650段及魚塘、溝渠的表層，其頂板標(biāo)高為-0.2～1.4 m，發(fā)育厚度為0.5～2.9 m。其主要物理力學(xué)指標(biāo)：天然含水量W=41.2%、天然孔隙率e=

1.25 L，液性指數(shù)IL=1.99、a0.1-0.2=0.97 MPa-1、Es=3.30 MPa、十字板強(qiáng)度Su=54.7 kPa。

可見，該土具有含水量高、孔隙比大、強(qiáng)度低的特征，其壓縮性較高，力學(xué)性質(zhì)差，承載力低，屬不良工程地質(zhì)層。

4.2.2 軟弱粘性土

在本標(biāo)段呈上、下兩層分布。

第一層為（Q4alⅡ23-1、Ⅱ33）層：巖性為低液限粘土、粉土，本標(biāo)段淺部均有分布，底板標(biāo)高-5.30～0.20 m，厚度1.7～5.50 m，土質(zhì)不均，具水平層理，中下部夾粉土質(zhì)砂薄層，軟塑-流塑。其主要物理力學(xué)指標(biāo)：天然含水量W=33.0%、天然孔隙率e=0.85 L，液性指數(shù)IL=1.02、a0.1-0.2=0.307 MPa-1、Es=5.79 MPa、200 kPa壓力下的固結(jié)系數(shù)：Cv（垂直）=6.48×10-3 cm2/s，直剪強(qiáng)度：c=14 kPa、Φ=19.2 ？觷。

第二層為（Q4alⅡ23-2、Ⅱ33-3）層：巖性為亞粘土夾（互）粉砂，分布厚而穩(wěn)定，整個(gè)標(biāo)段都有揭露，頂板標(biāo)高-21.4～-29.7 m，厚度一般為25.0～33.0 m，局部未揭穿。該層土以互或夾粉砂為特點(diǎn)，軟塑，且土體中粉粒含量高。其主要物理力學(xué)指標(biāo)：天然含水量W=35.7%、天然孔隙率e=1.065 L，液性指數(shù)IL=1.45、a0.1-0.2=0.43 MPa-1、Es=4.84 MPa、200 kPa壓力下的固結(jié)系數(shù)：Cv（垂直）=7.82×10-3 cm2/s、Ch=7.20×10-3 cm2/s，直剪強(qiáng)度：c=16 kPa、Φ=17.1 ？觷，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu=42 kPa，超固結(jié)比OCR=0.94，十字板試驗(yàn)時(shí)因夾或互砂的影響，其Su一般大于100 kPa。

該土層含水量較高，孔隙率較大、強(qiáng)度偏低，力學(xué)性質(zhì)差、承載力較低，性質(zhì)接近于軟土。

4.2.3 砂土液化

勘察路線表層廣泛分布軟塑狀亞砂土及松散～中密實(shí)粉砂，根據(jù)要求，本次勘察只對(duì)大型構(gòu)筑物按地震基本烈度提高1 ？觷（即Ⅶ度）進(jìn)行液化判別，經(jīng)判定該路段一般屬于輕微液化到中等液化場(chǎng)地，液化綜合指數(shù)一般小于5.0，液化折減系數(shù)一般為1/3～2/3。因本路段液化危害程度不大。對(duì)于大型橋基，建議采用樁基礎(chǔ)，穿過液化層，可將樁尖持力層置于下臥更新統(tǒng)層中。

5 結(jié) 語

①本標(biāo)段屬長江三角洲沖積平原，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，松散發(fā)育厚度大，基巖埋深在300 m以下，線路經(jīng)過區(qū)及附近無活動(dòng)斷裂，區(qū)域穩(wěn)定性屬于穩(wěn)定地塊。

②地層主要為全新統(tǒng)沖、海相地層。全新統(tǒng)土質(zhì)較軟，上更新統(tǒng)土層一般較好，但海相沉積的淤泥粘土、亞粘土、亞砂土及底板埋深10 m以內(nèi)的土體其工程地質(zhì)性能較差。

③全新統(tǒng)海相沉淀的軟弱土層，工程地質(zhì)性能較差，作為路基持力層易產(chǎn)生不均勻沉降和路堤失穩(wěn)，必須進(jìn)行路基填土高度穩(wěn)定性驗(yàn)算和沉降計(jì)算。

④本標(biāo)段屬不良地基路段，須對(duì)填筑路段采用換填、超載預(yù)壓、袋裝砂井，塑料排水板或粉噴樁等方法進(jìn)行地基綜合加固處理，對(duì)于橋頭兩側(cè)可采用碎石樁法加固地基。

⑤路線段經(jīng)過區(qū)地下水和地表水對(duì)混凝土不具腐蝕性。

⑥本區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。

參考文獻(xiàn)：

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