蕪湖常春汽車內(nèi)飾件有限公司廠房場地工程地質(zhì)分區(qū)探討

殷帥,馬淑芝,盛紅星(．蕪湖市勘察測繪設計研究院有限責任公司,安徽蕪湖 4000; ．中國地質(zhì)大學(武漢)工程學院,湖北武漢 430074)

蕪湖常春汽車內(nèi)飾件有限公司廠房場地工程地質(zhì)分區(qū)探討

殷帥1?,馬淑芝2,盛紅星1
(1．蕪湖市勘察測繪設計研究院有限責任公司,安徽蕪湖 241000; 2．中國地質(zhì)大學(武漢)工程學院,湖北武漢 430074)

摘 要:工程地質(zhì)分區(qū)是保證區(qū)域土地合理利用、建筑物經(jīng)濟安全的重要前提,工程場地作為區(qū)域的規(guī)劃單元,根據(jù)其所具有的復雜工程地質(zhì)條件,進行工程地質(zhì)分區(qū),有助于正確評價工程場地的適宜性及地基基礎方案的合理性,對保證工程建設的安全經(jīng)濟有十分重要的意義。本文以蕪湖市常春汽車內(nèi)飾件有限公司廠房工程場地為例,結(jié)合勘探、土工試驗成果研究,建立工程地質(zhì)分區(qū)模型,依據(jù)場地地層巖性及分布特征等要素對該場地進行工程地質(zhì)分區(qū),為該工程的設計提供合理可行的建議。

關鍵詞:規(guī)劃單元；地層巖性；地層分布；工程地質(zhì)模型；工程地質(zhì)分區(qū)

1　引 言

工程地質(zhì)分區(qū)是在所研究的區(qū)域內(nèi),依據(jù)工程地質(zhì)條件相似或相近的基本原則進行的區(qū)域劃分,其目的是結(jié)合工程類型和分布進行工程地質(zhì)分區(qū)評價,保證區(qū)域土地合理利用、建筑物的經(jīng)濟和安全。已有眾多學者對區(qū)域工程地質(zhì)分區(qū)進行了研究[1～4]。區(qū)域是宏觀范疇,規(guī)劃單元是屬微觀范疇,規(guī)劃單元是指一個依據(jù)土地用途劃分的場地單元,工程場地作為區(qū)域的規(guī)劃單元[5],當其具有復雜工程地質(zhì)條件時,盡管占地面積小但復雜的工程地質(zhì)條件也同樣影響工程建設。針對該情況如若進行工程地質(zhì)分區(qū),將有助于正確評價工程場地的適宜性及地基基礎方案的合理性,對保證工程建設的安全經(jīng)濟有十分重要的意義。

蕪湖常春汽車內(nèi)飾件有限公司廠房建設場地就屬于規(guī)劃單元內(nèi)具有復雜工程地質(zhì)條件的例子,本文以該工程為例探討規(guī)劃單元內(nèi)工程地質(zhì)分區(qū)的應用,結(jié)合勘探、土工試驗成果,建立工程地質(zhì)分區(qū)模型,依據(jù)場地地層巖性及分布特征等要素對所在規(guī)劃單元的工程地質(zhì)條件進行詳細劃分,為該工程的設計提供合理可行的建議,指導復雜工程地質(zhì)條件的規(guī)劃單元進行工程建設。

2　工程概況

蕪湖常春汽車內(nèi)飾件有限公司廠房場地位于蕪湖市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)龍山街道銀湖北路東側(cè)。場地西鄰長江(直線距離約2．2 km),東側(cè)為龍山(直線距離約0．5 km),南西側(cè)為蕪湖市區(qū)最高海拔的四褐山(132．0 m,直線距離約2．0 km)。

廠房平面尺寸為187．0×97．0 m2,主要由1F、2F廠房及3F辦公樓組成,最大建筑高度為12．5 m。1F廠房結(jié)構(gòu)形式采用單層鋼架結(jié)構(gòu)、2F廠房及3F建筑物采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),安全等級為二級,單柱最大荷載為1 500 kN。

3　工程地質(zhì)條件

3．1地質(zhì)構(gòu)造及地形地貌特征

蕪湖地區(qū)位于揚子地臺坳沿江拱起斷裂褶皺帶內(nèi)[6],處于寧蕪火山巖盆地南端邊緣,本區(qū)所在地隸屬“揚銅”地震帶,為中弱震發(fā)震區(qū),區(qū)內(nèi)地震活動較弱,最強未超過4．3級[7]。

場地的地形地貌系長江中下游平原、散落零星低殘丘的組成部分,地貌單元為階地,在河流的侵蝕堆積作用下沖坳溝發(fā)育,后被松散沉積物堆積形成寬平的“U”型谷,地面高程一般為6．8 m～8．5 m,現(xiàn)場地局部受人工堆土影響高程有所變化,最高處達11．0 m,如圖1所示。

圖1　工程地質(zhì)平面圖

3．2地層巖性

場地內(nèi)地層呈多層結(jié)構(gòu)且連續(xù)性差,主要為侏羅系(J)及第四系(Q4),如圖2所示,從上到下依次為:①雜填土,雜色,主要成分為黏性土等,含磚塊、碎石及大混凝土塊等,分布廣泛,松散,局部飽水,土質(zhì)不均勻。②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土,灰色-青灰色,含少量粉細砂及有機質(zhì),局部夾有軟塑-可塑狀粉質(zhì)黏土及粉細砂,局部缺失。軟塑-流塑狀,高壓縮性。③粉質(zhì)黏土,灰色-灰綠色、灰黃色,含有鈣質(zhì)結(jié)核及粉細砂,稍濕,干強度高,韌性高,該層分布廣泛,硬-可塑狀,中-低壓縮性。③-1粉質(zhì)黏土夾粉土,灰黃色-黃色,含有鈣質(zhì)結(jié)核及粉細砂,粉土呈稍密-中密狀,局部有搖振反應,干強度低,韌性低,局部缺失,硬-可塑狀。④砂巖風化層,灰色-青灰色、灰黃色,呈中密-密實狀,上部為全風化層,下部為強風化層,遇水易軟化,局部夾有砂巖碎石,分布廣泛,未揭穿。

圖2　工程地質(zhì)剖面圖

3．3水文地質(zhì)條件

場地內(nèi)地表徑流主要受降雨量控制,地表水受季節(jié)影響較大,地勢低洼易積水且不易自然徑流入江,淺部揭露地下水位較淺,類型主要為上層滯水及潛水,主要賦存在①、②層土,③、③-1層土為相對隔水層,故③-1及④層土以下地下水具有微承壓性的特點。

3．4新構(gòu)造運動及不良地質(zhì)作用

蕪湖區(qū)域[6]內(nèi)涉及長江河谷沉降區(qū)和江南差異隆起區(qū)兩個新構(gòu)造單元。該地區(qū)自中生代的侏羅紀開始,進入濱太平洋邊緣活動帶階段。進入新生代以來,構(gòu)造運動和巖漿活動漸趨微弱。古新紀經(jīng)歷了一個相當長的穩(wěn)定時期。新近紀以來,構(gòu)造運動有所增強,以升降差異運動為主,斷裂活動和褶皺作用不明顯,主要受間歇性的以下降性質(zhì)為主的新構(gòu)造運動制約。

場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)巖溶、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

4　場地工程地質(zhì)分區(qū)及評價

4．1工程地質(zhì)模型

工程地質(zhì)模型能夠較形象直觀地表達工程與地質(zhì)條件相互依存的關系,深化工程地質(zhì)條件的研究,便于抓住影響工程建設的關鍵條件[7]。

該工程類型、地形地貌等如圖1所示;場地地層巖性及分布特征、環(huán)境要素即地下水分布等如圖2所示;根據(jù)室內(nèi)土工試驗并結(jié)合土力學研究,主要土層物理力學性質(zhì)指標統(tǒng)計值如表1所示,在忽略取樣及試驗所造成的誤差,將試驗結(jié)果同區(qū)域的經(jīng)驗值對比分析,②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土的主要力學指標(如C、Φ值)較經(jīng)驗值要高。其屬軟土范疇、特殊性土層,強度低、靈敏度高、受壓縮后易變形,工程地質(zhì)性質(zhì)較差,易對基礎、承臺、基坑的穩(wěn)定造成影響,當?shù)啬觊L的工程師通常稱其為“彈簧土”,在工程建設中應特別引起高度的重視;③層粉質(zhì)黏土與③-1層粉質(zhì)黏土夾粉土的主要力學指標與經(jīng)驗值相當,呈硬-可塑狀,強度高、力學性質(zhì)好,往往作為良好的淺基礎持力層使用。

按照《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011-2010)規(guī)定的對土層等效剪切波波速估算公式進行估算(計算深度為20．0 m),可判斷該場地土層波速范圍在100．0 m/ s～193．0 m/ s,其屬中軟-軟弱類型土層。

主要土層物理力學性質(zhì)指標平均值 表1

4．2詳細工程地質(zhì)分區(qū)

場地應根據(jù)場地的成分、質(zhì)量等級、特征等級進行分類,這是進行工程地質(zhì)分區(qū)的重要程序與基礎[3]。如上分析,該工程類型為工業(yè)廠房及辦公樓建設、單柱荷載較大,該場地的微地形地貌較平坦起伏較小、所在環(huán)境如地下水分布等變化不大,但主要巖土層分布不連續(xù)且厚度變化較大、工程性質(zhì)變化明顯,主要體現(xiàn)在②層特殊性土的分布不連續(xù)、厚度變化大、承載力特征值較低,③層粉質(zhì)黏土局部缺失、承載力特征值較高,④層砂巖風化層的頂面起伏較大,鉆孔土層剪切波速估算值幅度變化較大等。

本文將依據(jù)場地成分及特征進行詳細工程地質(zhì)分區(qū),地形地貌、環(huán)境等要素影響較小而不能成為分區(qū)主要依據(jù),地層巖性及分布特征、土層工程性狀等要素影響較大而成為主要分區(qū)依據(jù),且這三個要素的變化主要由土層等效剪切波波速估算值的變化體現(xiàn)出來,依據(jù)工程地質(zhì)條件相近的基本原則將本工程場地詳細劃分為三個分區(qū),分別為Ⅰa區(qū)、Ⅰb區(qū)、Ⅰc區(qū),如表2、圖3所示。

詳細工程地質(zhì)分區(qū) 表2

圖3　詳細工程地質(zhì)分區(qū)圖

4．3分析、評價及結(jié)果

通過詳細工程地質(zhì)分區(qū)后,該工程場地的主要工程地質(zhì)問題已很明顯,Ⅰa區(qū)、Ⅰb區(qū)與Ⅰc區(qū)場地土類型不同,其中Ⅰa、Ⅰb區(qū)為中軟土場地土,Ⅰc區(qū)為軟弱土場地土,按照場地土類型劃分,設計基本地震加速度為0．05 g,設計地震分組第一組,Ⅰc區(qū)為建筑抗震不利地段;②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土主要分布在Ⅰa、Ⅰc區(qū)內(nèi),頂面埋深較淺,其底面呈斜坡狀變化,厚度1．3 m ～17．6 m,厚度變化大且其承載力不滿足淺基礎要求;④層砂巖風化層廣泛分布,在Ⅰc區(qū)內(nèi)頂面受侵蝕作用影響起伏相差大,頂面呈斜坡狀變化,雖易軟化但仍然是良好的深基礎持力層;③層粉質(zhì)黏土主要分布在Ⅰb區(qū)內(nèi),埋深較淺且物理力學性質(zhì)較好,是良好的淺基礎持力層,結(jié)合工程性狀分析提出如下建議:

(1)Ⅰa、Ⅰc區(qū)若采用淺基礎,需要進行地基處理,滿足設計要求后方可采用;若采用樁基礎,可以④層砂巖風化層為基礎持力層,但應特別注意其遇水易軟化的特性。

(2)Ⅰb區(qū)可采用以③層粉質(zhì)黏土為基礎持力層的淺基礎。

一般情況下,同一建筑物下采用兩種或以上的基礎形式,易導致建筑物出現(xiàn)不均勻沉降引起開裂而影響正常使用。該工程在同一種基礎形式不滿足實際的情況下,工程設計時考慮并采納了工程地質(zhì)分區(qū)后的基礎形式與持力層選擇的建議:

(1)Ⅰa區(qū)內(nèi)辦公用房基礎形式采用樁基。

(2)Ⅰb區(qū)內(nèi)廠房基礎形式采用淺基礎。

(3)Ⅰc區(qū)內(nèi)廠房基礎形式采用水泥土攪拌樁復合地基。

為考慮有效減輕不均勻沉降的危害,設計時特別設置了連系梁,基礎施工及完成時對樁基和復合地基分別進行檢測,承載力滿足要求、沉降滿足要求,工程竣工后沉降滿足要求。

5　結(jié) 論

(1)本文主要依據(jù)地層巖性及分布特征、土層工程性狀等要素分析對場地進行詳細工程地質(zhì)分區(qū),這三個要素的變化主要體現(xiàn)在土層等效剪切波波速估算值的變化上。

(2)根據(jù)要素分析,并依據(jù)工程地質(zhì)條件相近的基本原則將本工程場地詳細劃分成三個分區(qū),分別為Ⅰa區(qū)、Ⅰb區(qū)、Ⅰc區(qū)。

(3)若Ⅰa、Ⅰc區(qū)采用淺基礎,需要進行地基處理,滿足設計要求后方可采用;若采用樁基礎,可以④層砂巖風化層為基礎持力層,但應特別注意其遇水易軟化的特性。Ⅰb區(qū)可采用以③層粉質(zhì)黏土為基礎持力層的淺基礎。工程設計時采納了工程地質(zhì)分區(qū)后的基礎形式與持力層選擇的建議。

(4)針對具有復雜工程地質(zhì)條件的規(guī)劃單元,應形成從注重野外細致的勘探到室內(nèi)土工試驗及土力學研究到建立工程地質(zhì)分區(qū)模型,依據(jù)主要要素進行分析對工程場地進行詳細分區(qū),最后提出合理可行的建議來解決工程地質(zhì)問題的工作模式。

參考文獻

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Study on Engineering Geological Zoning with the Site of the Factory of Wuhu Changchun Automotive Interior Parts Company Limited

Yin Shuai1,Ma Shuzhi2,Sheng Hongxing1
(1．Wuhu Geotechnical and Survey Design Institute Co．,Ltd,Wuhu 241000,China; 2．School of Engineering,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan 430074,China)

Abstract:Engineering geological zoning is the important premise of regional rational land use and economic security of structure,engineering fields as regional planning unit,partitioning engineering geological zoning according to complex engineering geological conditions,be conducive to correct evaluation of engineering site suitability and the rationality of the foundation scheme,has very important significance to ensure the safety of the engineering construction economy．Taking the engineering site of the factory of Wuhu changchun automotive interior parts company limited as an example,combining with the exploration and geotechnical test results,setting up engineering geological zoning model,partitioning engineering geological zoning according to the field of formation lithology and other elements of the site,for the feasible suggestions to the designer．

Key words:planning unit;formation lithology;stratigraphic distribution;engineering geological model;engineering geological zoning

文章編號:1672-8262(2015)05-159-04中圖分類號:P642,TU412

文獻標識碼:B

收稿日期:?2015—05—22

作者簡介:殷帥(1986—),男,碩士,工程師,主要從事巖土工程勘察技術(shù)工作。