廊坊市工程地質(zhì)問(wèn)題及防治措施

王德強(qiáng)， 熊 偉， 關(guān) 鑒

(1.河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北 廊坊 065000； 2.河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北 張家口 075000； 3.河北省地球物理勘查院，河北 廊坊 065000)

廊坊市工程地質(zhì)問(wèn)題及防治措施

王德強(qiáng)1， 熊 偉2， 關(guān) 鑒3

(1.河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北 廊坊 065000； 2.河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北 張家口 075000； 3.河北省地球物理勘查院，河北 廊坊 065000)

在工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)條件評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，討論了廊坊市工程軟土、液化土層工程地質(zhì)問(wèn)題的分布特征，對(duì)地基持力層進(jìn)行了初步選擇。在此基礎(chǔ)之上確定地基加固措施或樁基礎(chǔ)方法處理工程地質(zhì)問(wèn)題。

工程地質(zhì)條件；工程地質(zhì)問(wèn)題；地基持力層；地基加固；樁基礎(chǔ)；廊坊市

廊坊市素有“京津走廊上的明珠”之稱，地處中朝準(zhǔn)地臺(tái)、華北斷拗、冀中臺(tái)陷之廊坊斷凹之東北部。該區(qū)自新近紀(jì)以來(lái)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，形成了北北東向斷陷盆地，堆積了巨厚的新近系(2280～4800 m)和第四系(500～600 m)沉積物[1]。第四系沉積物作為建筑物地基土層，其分布和土性的差異(包括埋藏深度、結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)等)，對(duì)工程建筑物的安全起著決定性作用，已有不少學(xué)者對(duì)不同地區(qū)的第四系沉積物進(jìn)行了物理力學(xué)和工程地質(zhì)特性研究[2-6]。

京津冀一體化發(fā)展戰(zhàn)略使地處北京、天津之間的廊坊成為聚焦的中心，分析廊坊市第四系地基土的物理力學(xué)性質(zhì)、評(píng)價(jià)工程地質(zhì)條件非常重要。地質(zhì)、城市建設(shè)、交通等部門(mén)在廊坊開(kāi)展了大量的勘查工作，市區(qū)內(nèi)分布數(shù)計(jì)的鉆孔資料，但對(duì)區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)研究的甚少。本文通過(guò)分析區(qū)內(nèi)各地質(zhì)體的工程地質(zhì)條件、地震效應(yīng)評(píng)價(jià)，討論工程地質(zhì)問(wèn)題，并提出防治建議。

1 地質(zhì)概況

1.1 地層

廊坊市工程地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目查明區(qū)內(nèi)30 m內(nèi)為第四系全新統(tǒng)，可分為歧口組(Q4q)、高灣組(Q4g)、楊家寺組(Q4y)[1]。

1.1.1 岐口組

可分為5個(gè)工程地質(zhì)土層。

①層粉砂：層厚0～5 m，灰、黃色，砂粒占95%，分選好，磨圓度差，主由石英、長(zhǎng)石組成，松散，透水性好。

②層粉土：層厚1～7.5 m，黃色，稍—中密，局部密實(shí)，稍濕—濕，干強(qiáng)度低，低韌性，搖振反應(yīng)中等，無(wú)光澤，含云母，見(jiàn)銹染，夾粘性土薄層，上部含植物根系，分布較穩(wěn)定。

②1層粉砂：層厚0.5～3 m，黃色，稍—中密，稍濕，由石英、長(zhǎng)石和少許云母組成，顆粒級(jí)配良好，表面粗糙，夾于②層中。

②2層粘土：層厚0.5～3.1 m，黃褐色，軟—可塑，干強(qiáng)度高，中—高壓縮性，高韌性，搖振反應(yīng)無(wú)，切面光滑，見(jiàn)銹染，含炭斑，夾粉土薄層，夾于②層中。

③層粘土：層厚1.2～4.8 m，灰色，軟—可塑，干強(qiáng)度高，中—高壓縮性，高韌性，搖振反應(yīng)無(wú)，切面光滑，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，見(jiàn)銹染，含螺殼、泥炭和腐殖質(zhì)，夾粉土及粉質(zhì)粘土薄層，分布穩(wěn)定。

1.1.2 高灣組

可分為3個(gè)工程地質(zhì)土層。

④層細(xì)砂：層厚1～1.8 m，灰色，中—密實(shí)，濕，由石英、長(zhǎng)石和少許云母組成，顆粒級(jí)配良好，表面粗糙，不穩(wěn)定。

④1層粉土：層厚1.3～5.6 m，灰色，中—密實(shí)，稍濕—濕，干強(qiáng)度低，低韌性，搖振反應(yīng)中等，無(wú)光澤，見(jiàn)銹染，含螺殼、礓石、云母，夾粉質(zhì)粘土薄層，該層不穩(wěn)定，夾于④層中。

④2層粘土夾粉質(zhì)粘土：層厚0.4～6.6 m，灰色，軟—可塑，干強(qiáng)度高，中—高壓縮性，高韌性，搖振反應(yīng)無(wú)，切面光滑，含礓石、腐殖質(zhì)，見(jiàn)銹染，夾粉土薄層，分布不穩(wěn)定。

1.1.3 楊家寺組

可分為6個(gè)工程地質(zhì)土層。

⑤層粉質(zhì)粘土：層厚1.7～9 m，灰黃色，軟—可塑，干強(qiáng)度中等，中等壓縮性，中等韌性，搖振反應(yīng)無(wú)，切面稍有光澤，見(jiàn)銹染，含鈣核和腐殖質(zhì)，夾粉砂、粉土和粘土薄層。該層穩(wěn)定，幾乎全區(qū)都有分布，僅個(gè)別孔缺失，以粉土為主。

⑤1層粉土：層厚0.6～7.8 m，灰黃色，中—密實(shí)，稍濕—濕，干強(qiáng)度低，低韌性，搖振反應(yīng)中等，無(wú)光澤，見(jiàn)銹染，含鈣核和少許腐殖質(zhì)，夾粉質(zhì)粘土薄層。該層夾于⑤層粉質(zhì)粘土中，僅見(jiàn)于少數(shù)孔中。

⑤2層粘土：層厚1.2～4 m，灰黃、黃褐色，可塑，干強(qiáng)度高，中等壓縮性，高韌性，搖振反應(yīng)無(wú)，刀切面光滑，見(jiàn)銹染，含鈣核、螺殼和腐殖質(zhì)。該層夾于⑤層之中，僅見(jiàn)于個(gè)別孔中。

⑥層細(xì)砂：層厚0.7～12 m，黃色，中—密實(shí)，很濕—飽和，由石英、長(zhǎng)石和少許云母片等組成，顆粒級(jí)配良好，表面粗糙，夾粉土和粘性土薄層。該層分布不太穩(wěn)定，少數(shù)孔缺失，個(gè)別孔厚度較大。

⑥1層粉質(zhì)粘土夾粘土：厚0.5～9 m，黃褐色，可—硬塑，局部軟塑，干強(qiáng)度中等，中等韌性，搖振反應(yīng)無(wú)，稍有光澤，具團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，見(jiàn)銹染，普遍含螺殼和鈣核，夾粉砂和粉土薄層。分布不穩(wěn)定，少數(shù)孔缺失，個(gè)別孔厚度大。

⑥2層粉土：厚1～9.2 m，黃色，中—密實(shí)，稍濕—濕，干強(qiáng)度低，低韌性，搖振反應(yīng)中等，無(wú)光澤，見(jiàn)銹染，含鈣核和腐殖質(zhì)，夾粉砂和粘性土薄層。該層少數(shù)孔缺失，個(gè)別孔厚度較大。

各層物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)統(tǒng)計(jì)平均值見(jiàn)表1。

表1 各土層物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)平均值

1.2 水文地質(zhì)

廊坊市境內(nèi)主要河流有永定河、龍河，屬海河水系，均為季節(jié)性河道，市區(qū)內(nèi)地下水流向與地勢(shì)基本相同，自西北向東南。

本區(qū)處于永定河洪沖積平原中前端，地下水屬第四系松散層孔隙潛水，局部為承壓水。淺層地下水位埋深西北部低(16.5～10 m)、東南部高(5～1 m)，總趨勢(shì)是由東北、西北、西南部較深，有向廊坊市區(qū)逐步或突然變淺的趨勢(shì)，即謂“反漏斗”分布區(qū)；深層地下水埋深從市區(qū)的72 m到郊區(qū)的25 m，形成降落漏斗[8]。

1.3 構(gòu)造與地震

廊坊附近地質(zhì)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，發(fā)育4條活動(dòng)斷裂[9](圖1)。

圖1 廊坊市工程地質(zhì)簡(jiǎn)圖

1—液化土分布區(qū);2—軟土分布區(qū);3—活動(dòng)斷裂;4—鉆孔及編號(hào)

(1)夏墊—鳳河營(yíng)—曹家務(wù)斷裂(F2)：總體走向北30°東，傾向南東，傾角65°～70°。

(2)牛鎮(zhèn)—大北尹(河西務(wù))斷裂(F3)：總體走向北30°東，傾向南東，傾角60°左右。

(3)寶坻—桐柏?cái)嗔?F1):呈近東西向展布，傾向南，傾角60°～80°。

(4)大王務(wù)斷裂(F4)：呈北40°西延伸，傾向南西，傾角65°～70°，為張性反扭斷裂。

平谷—三河—廊坊北北東向活動(dòng)斷裂帶，往南經(jīng)任丘、河間、磁縣延伸到河南新鄉(xiāng)，為華北平原內(nèi)部一條宏偉的活動(dòng)性構(gòu)造帶。歷史上，沿該斷裂帶曾發(fā)生多次強(qiáng)震(如1679年三河-平谷8級(jí)地震，1830年磁縣7.5級(jí)地震，1966年邢臺(tái)7.2級(jí)地震)及多次5～6級(jí)中震。夏墊—鳳河營(yíng)—曹家務(wù)斷裂與東西向桐柏弱活動(dòng)斷裂交匯部位附近歷史上曾發(fā)生過(guò)4.5級(jí)地震2次。大王務(wù)北西向強(qiáng)烈活動(dòng)斷裂，在大王務(wù)附近與北北東向牛鎮(zhèn)—大北尹強(qiáng)烈活動(dòng)斷裂交匯點(diǎn)附近，歷史上曾發(fā)生過(guò)3～4級(jí)地震7次，5.5級(jí)地震1次。

2 工程地質(zhì)問(wèn)題及持力層選擇

2.1 工程地質(zhì)問(wèn)題

廊坊市地處永定河沖積扇平原區(qū)，工程土體均為第四系松散堆積物，沉積環(huán)境多為河流相、湖沼相，地質(zhì)環(huán)境的特征決定了廊坊市工程地質(zhì)問(wèn)題主要為軟土和液化土。

2.1.1 工程軟土

區(qū)內(nèi)第②2層、第③層和第④2層粘土，具有淤泥質(zhì)土層的特征：呈灰、黑灰色、中—高壓縮性，高韌性，普遍含腐殖質(zhì)，具臭味或微具臭味。由表1可見(jiàn)，上述土層具有下列物理力學(xué)性質(zhì)，具有明顯的軟土特征[10]。

②2層粘土，天然含水量37.5%，孔隙比1.095，液限46.6%，壓縮系數(shù)0.5 MPa-1，承載力特征值低(102 kPa)。

③層粘土，天然含水量34.7%，孔隙比為0.993，液限42.7%，壓縮系數(shù)0.45 MPa-1，承載力特征值低(110 kPa)。

④2層粘土，含水量31.8%，孔隙比為0.916，液限38.1%，壓縮系數(shù)0.43 MPa-1，承載力特征值低(113 kPa)。

第②2層粘土呈透鏡狀分布，厚0.5～3.1 m，分別在市區(qū)西北、西南及東北。第③層粘土分布較穩(wěn)定，除市區(qū)北中部個(gè)別鉆孔缺失外(6孔)，幾乎遍布全區(qū)，厚度一般在1.2～4.8 m。第④2層粘土亦呈透鏡狀出現(xiàn)，主要分布于測(cè)區(qū)西北和東南部，厚度在1～4 m。

2.1.2 砂土液化

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》[11]及《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2010)[12]，本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為(0.15～0.20)g，抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度區(qū)。區(qū)內(nèi)基底斷裂至今仍在活動(dòng)，具備發(fā)生6～7級(jí)地震的地震地質(zhì)條件。因此，對(duì)于位于地下水位以下呈飽和狀態(tài)的疏松或稍密的粉砂、細(xì)砂或粉土必須進(jìn)行液化判別。

采用標(biāo)準(zhǔn)貫入法對(duì)地表以下15 m范圍內(nèi)飽和土體進(jìn)行了液化判別，并對(duì)存在液化現(xiàn)象的鉆孔采用液化指數(shù)(Ile)進(jìn)一步判別。區(qū)內(nèi)液化土層可劃分為2層，第一層為黃色粉土、粉砂，為②、②1層，層厚1～4 m，底層埋深3～5 m，N=6.3～10.5擊，fk=90～120 kPa；第二層為灰色細(xì)中砂，為④、④1層，層厚3～10 m，底層埋深8～15 m，N=20.3～22.4擊，fk=200～240 kPa。判別結(jié)果見(jiàn)表2。

2.2 持力層選擇

表2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)液化判別

通過(guò)分析區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)土層物理力學(xué)指標(biāo)和工程地質(zhì)問(wèn)題，對(duì)工程地質(zhì)條件作出以下評(píng)價(jià)。

①層粉砂厚度薄，多位于建筑基礎(chǔ)之上，除單層建筑外，不能作為地基持力層；②層粉土在液化土層區(qū)不可作為地基持力層，非液化區(qū)可作為多層建筑天然地基持力層；②2層粘土、②1層粉砂厚度薄，分布不均勻，且②1層粉砂發(fā)育液化土層，②2層粘土為軟弱土，不可作為地基持力層；③層粘土在軟土分布區(qū)工程性質(zhì)差,不可作為地基持力層，但其分布穩(wěn)定，在非軟土分布區(qū)可作為多層建筑天然地基持力層；④層細(xì)砂雖承載力高，分布穩(wěn)定，但厚度薄，且部分地區(qū)具有液化現(xiàn)象，不宜作為基礎(chǔ)端持力層；④1層粉土、④2層粘土分布不均勻，前者具液化現(xiàn)象，后者具工程軟土特征，不宜作為基礎(chǔ)端持力層；⑥層細(xì)砂厚度大，分布穩(wěn)定，承載力高，是很好的深基礎(chǔ)樁端持力層;⑥1層粉質(zhì)粘土夾粘土、⑥2層粉土雖承載力較高，但分布不均勻，厚度不穩(wěn)定，不宜作為地基持力層。

3 工程地質(zhì)問(wèn)題處理措施

對(duì)于工程軟土、砂土液化工程地質(zhì)問(wèn)題，一般采用避開(kāi)、挖除或加固的方法處理。但是廊坊地處京津之間，土地資源緊張，隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，多層及高層建筑越來(lái)越多，采用避開(kāi)、挖除措施液化土層、軟土層等常規(guī)預(yù)防措施已不現(xiàn)實(shí)。工程地質(zhì)問(wèn)題的防治現(xiàn)多采用深基礎(chǔ)方法或地基加固措施。

3.1 深基礎(chǔ)法

多采用樁基礎(chǔ)(端承樁)方法，樁頂荷載由樁端阻力承受。采用樁基礎(chǔ)方法時(shí)，樁必須穿透液化土層、軟土層，樁端深入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長(zhǎng)度(不包括樁尖部分)，應(yīng)按計(jì)算確定，且對(duì)碎石土，礫、粗、中砂，堅(jiān)硬粘性土和密實(shí)粉土應(yīng)不小于0.5 m，對(duì)其他非巖石土上部應(yīng)不小于1.5 m。樁體由鋼筋和混凝土構(gòu)成，淤泥、淤泥質(zhì)土等軟土與非軟土層(液化土與非液化土)交界面易受到剪切作用，因此基樁配筋長(zhǎng)度應(yīng)穿過(guò)淤泥、淤泥質(zhì)土層或液化土層[9]。基樁成樁工藝一般為振動(dòng)沉管灌注成樁、泥漿護(hù)壁成孔灌注樁和長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁，因地層中發(fā)育粘性土，振動(dòng)沉管灌注成樁容易造成縮徑、斷樁等質(zhì)量問(wèn)題，使用后2種成樁工藝質(zhì)量良好。

3.2 地基加固

地基加固一般采用碎石樁、CFG樁復(fù)合地基技術(shù)。碎石樁復(fù)合地基按施工方法進(jìn)一步分為振沖碎石樁法、沉管碎石樁法。振沖法施工中由于土粒流失較大，成樁困難；振動(dòng)沉管法施工時(shí)，因土層受到強(qiáng)烈的豎向振實(shí)作用，管端以下一定范圍內(nèi)(厚度約為樁徑2倍)的土層易被振密實(shí)而使樁管難以繼續(xù)貫入成樁困難[13]。碎石樁復(fù)合地基技術(shù)雖然消除液化良好，但處理軟土地基不適宜，且提高地基承載力有限。隨著CFG樁復(fù)合地基技術(shù)的成熟，采用此方法消除液化土層、處理工程軟土，提高地基承載力效果較好[14]。

采用CFG樁方法時(shí)，樁體必須穿透液化土層、軟土層，樁端應(yīng)坐落在工程地質(zhì)性質(zhì)優(yōu)良的工程地質(zhì)層之上(具有一定厚度，密實(shí)，不液化的粉土、砂土、礫石土)，以保正建筑物對(duì)承載力和變形要求，基礎(chǔ)外圍一定范圍應(yīng)布設(shè)護(hù)柱[15]。CFG樁施工一般采用振動(dòng)沉管灌注成樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔中心壓灌成樁，振動(dòng)沉管灌注成樁與基樁施工具有相同的質(zhì)量問(wèn)題，廊坊地區(qū)CFG樁施工宜采用長(zhǎng)螺旋鉆孔中心壓灌成樁工藝[16]，樁位布置應(yīng)采用長(zhǎng)樁疏距，避免飽和粉土、粉細(xì)砂、淤泥因施工擾動(dòng)發(fā)生竄孔、斷樁、縮徑等質(zhì)量問(wèn)題。

4 結(jié)論

廊坊市主要工程地質(zhì)問(wèn)題是工程軟土和砂土液化；處理工程軟土和液化土層應(yīng)采用深基礎(chǔ)方法或地基加固措施，CFG樁復(fù)合地基法處理工程地質(zhì)問(wèn)題效果良好。

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致謝:感謝河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所廊坊市工程地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目組提供了豐富翔實(shí)的地質(zhì)資料。

Engineering Geology Problems in Langfang City and the Prevention Measures/

WANGDe-qiang1,XIONGWei2，GUANJian3

(1.Hebei Institute of Regional Geology and Mineral Resources Survey, Langfang Hebei 065000, China; 2.No.3 Geological Brigade, Hebei Bureau of Geology and Mineral Exploration, Zhangjiakou Hebei 075000, China; 3.Hebei Geophysical Exploration Academy, Langfang Hebei 065000, China)

According to the evaluation of engineering geology, hydrogeology and tectonic conditions, the distribution characteristics of engineering geology problems of soft soil and liquefied soil layer in Langfang City are discussed, the preliminary selection of the foundation bearing layer is carried out. Based on the above, the foundation reinforcement measures or pile foundation construction method can be determined to deal with the engineering geology problems.

engineering geological condition; engineering geology problem; foundation bearing layer; foundation reinforcement; pile foundation; Langfang City

2017-01-19；

2017-03-27

王德強(qiáng)，男，漢族，1968年生，注冊(cè)測(cè)繪師，一級(jí)建造師，高級(jí)工程師，從事工程地質(zhì)與礦產(chǎn)地質(zhì)工作,河北省廊坊市曙光道32號(hào)，611991122@qq.com。

TU753；TU44

A

1672-7428(2017)04-0066-05