某截污干管改造工程勘察及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

肖 娟 隆 威 王殿義

1.中南大學(xué)

2.中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410083

炎陵縣城污水截污干管改造工程是該縣2013年實(shí)施的重點(diǎn)城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目之一，也是該縣進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)能減排工作的民生工程。為使縣城污水截污干管改造工程設(shè)計(jì)更合理，施工更科學(xué)，需對(duì)建設(shè)場(chǎng)地進(jìn)行工程勘察，并對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 工程概況

擬建截污干管改造工程位于株洲市炎陵縣城內(nèi)，長(zhǎng)度約為2.8km。擬建管道工程概況見(jiàn)表1。擬建截污干管場(chǎng)地按《市政工程勘察規(guī)范》（CJJ56-94）劃分，其市政工程擬建場(chǎng)地劃分為Ⅱ類(lèi)。

2 場(chǎng)地巖土工程條件

2.1 地形地貌

擬建場(chǎng)地位于炎陵縣城內(nèi)，屬草坪河漫灘及河流沖積階地，現(xiàn)場(chǎng)地部分地段為縣城道路，部分地段為草坪河河灘，地勢(shì)起伏變化較小，勘察期間測(cè)得鉆孔孔口標(biāo)高變化于203.40m～213.10m之間。

2.2 水文地質(zhì)條件

勘察期間，場(chǎng)地內(nèi)各鉆孔均遇見(jiàn)地下水，其類(lèi)型主要為潛水。潛水主要賦存于礫砂④及圓礫及卵石層⑥中，受大氣降水、沿線(xiàn)河水補(bǔ)給，水量大。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及相關(guān)區(qū)域水文資料，鉆孔單井涌水量8.2m3/d～752.2m3/d，平均單井涌水量64.36m3/d，常見(jiàn)泉流量0.01L/s～0.06L/s。該層地下水與草坪河存在直接水力聯(lián)系，洪水時(shí)河水補(bǔ)給地下水，平時(shí)地下水流經(jīng)場(chǎng)地向草坪河排泄。勘察期間為枯水季節(jié)，測(cè)得潛水穩(wěn)定水位埋深為-0.60m～5.50m，標(biāo)高介于201.80m～210.30m。此外，石英砂巖節(jié)理裂隙中賦存少量基巖裂隙水，地下水水量大小受節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及其連通性控制，水量較小，未形成穩(wěn)定連續(xù)水位面且埋藏較深。

根據(jù)場(chǎng)地巖土條件及地下水補(bǔ)給排泄條件場(chǎng)地地下水變化幅度按2.0m～4.0m考慮。根據(jù)水質(zhì)分析數(shù)據(jù)：場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)型為Ⅱ類(lèi)，該場(chǎng)地內(nèi)地下水水質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

表1 擬建工程概況

2.3 地層巖性

根據(jù)本次鉆探揭露，場(chǎng)地內(nèi)埋藏的地層主要有人工填土層、第四系全新統(tǒng)沖積層，下伏基巖為泥盆系石英砂巖。各地層的野外特征自上而下依次描述如下。

1）人工填土（Q4ml）

素填土①：黃褐色，稍濕，稍密，主要由粉質(zhì)黏土及碎石組成，碎石含量5%/`35%，碎石粒徑一般為5mm～30mm，最大為75mm，為新近填土，未完成自重固結(jié)。主要分布于公路沿線(xiàn)，鉆孔1、2、3、5～13、17～19、22～32中遇見(jiàn)該層，層厚1.20～6.10m。

2）第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）層

（1）淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土②：灰褐色，濕，可塑，有腥臭味，含5%～15%的礫砂，無(wú)搖震反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光澤，韌性及干強(qiáng)度中等。該層主要為修建公路時(shí)，未清淤，在上部荷載作用下緩慢固結(jié)而成。鉆孔3、6-9、24-26中遇見(jiàn)該層，層厚0.50m～1.50m。

（2）粉質(zhì)黏土③：褐黃色，稍濕，硬塑，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核，無(wú)搖震反應(yīng)，光澤反應(yīng)稍有光澤，韌性及干強(qiáng)度中等，局部含少量礫石。主要分布于神農(nóng)大道沿線(xiàn)，鉆孔13、25-32遇見(jiàn)該層，層厚0.50m～2.50m。

（3）礫砂④：褐黃色，飽和，稍密，石英質(zhì)，含約15%黏性土。場(chǎng)地內(nèi)僅靠近河處有分布，鉆孔7、8、9、14中遇見(jiàn)該層，層厚1.00m～2.60m。

（4）圓礫⑤：黃褐色，飽和，稍密，圓礫含量占50-75%，一般粒徑為10mm～40mm，最大55mm，磨圓度較好，呈渾圓狀，主要礦物成分為石英，長(zhǎng)石，充填物多為中粗砂及黏性土。場(chǎng)地內(nèi)分布普遍，除鉆孔3、10、11、12、13、33、34、35未遇見(jiàn)該層外，所有鉆孔均遇見(jiàn)該層，層厚0.80～5.50m。

（5）卵石：黃褐色，飽和，稍密，主要成分以石英砂巖為主，一般粒徑50mm～100mm，最大直徑180mm，磨圓度好，渾圓狀，充填物多為中粗砂、礫砂及黏性土。場(chǎng)地內(nèi)分布較普遍，鉆孔1～5、11、12、14～23、31～35中遇見(jiàn)該層，揭露層厚0.90m～6.20m。

3）泥盆系（D2t）石英砂巖：

主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石及黏土礦物，塊狀構(gòu)造，中厚層狀構(gòu)造，巖石堅(jiān)硬。風(fēng)化后呈褐黃色，按其風(fēng)化程度不同分為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化兩層，其野外特征分述如下。

（1）強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖⑦：褐黃色，塊狀構(gòu)造，中厚層狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，斷面可見(jiàn)鐵錳質(zhì)侵染，巖芯呈塊狀，一般塊徑20mm～55mm，最大為75mm，錘擊聲脆，不易碎，巖石基本質(zhì)量等級(jí)V級(jí)。管線(xiàn)沿線(xiàn)附近山腳多可見(jiàn)基巖出露，僅鉆孔29揭露該層，揭露厚度3.30m。

（2）中風(fēng)化石英砂巖⑧：褐黃色，塊狀構(gòu)造，中厚層狀，節(jié)理裂隙稍發(fā)育，斷面可見(jiàn)鐵錳質(zhì)侵染，巖芯多呈短柱狀，一般柱長(zhǎng)50mm～100mm，最大為185mm，錘擊聲脆，不易碎，巖石基本質(zhì)量等級(jí)IV級(jí)。該層在場(chǎng)地內(nèi)埋藏較深，僅鉆孔11、13中遇見(jiàn)該層，揭露厚度3.50mm～4.40m。

表2 各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表

表3 巖石主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)表

2.4 巖土物理力學(xué)性質(zhì)

1）室內(nèi)試驗(yàn)

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，場(chǎng)地內(nèi)各地層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如下表。

2）原位測(cè)試

2.5 地質(zhì)構(gòu)造

炎陵縣位于新華夏系第11巨型隆起帶和第Ⅱ沉降帶過(guò)渡區(qū)。西部茶水紅層盆地屬第11沉降帶東緣，東部萬(wàn)洋山隆起為第11隆起帶西緣，構(gòu)造類(lèi)型有東西向構(gòu)造、南北向構(gòu)造、北西向構(gòu)造、華夏系構(gòu)造、新華夏系構(gòu)造、旋鈕構(gòu)造（S狀構(gòu)造）。場(chǎng)地位于炎陵縣城內(nèi)，為洣水Ⅱ級(jí)階地，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

2.6 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震

區(qū)內(nèi)總體上新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)欠發(fā)育，屬于相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。從地貌景觀(guān)來(lái)看，表現(xiàn)為構(gòu)造剝蝕低山地貌，第四系形成多級(jí)階地，表明第四紀(jì)以來(lái)為相對(duì)穩(wěn)定抬升的構(gòu)造特征。據(jù)歷史和近期資料記載，區(qū)內(nèi)沒(méi)有發(fā)生過(guò)損害特別大的地震。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）和《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），擬建場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度＜6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值＜0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)普特周期為0.35s，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。

表4 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表5 重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3 巖土工程分析與評(píng)價(jià)

3.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本次勘察結(jié)果表明，在勘探深度和平面范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造、泥石流、巖溶等影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用，場(chǎng)地處于抗震設(shè)防小于6度區(qū)，可不考慮飽和砂土的液化。場(chǎng)地是穩(wěn)定的，適宜建設(shè)擬建項(xiàng)目。

3.2 巖土層工程性能評(píng)價(jià)

1）素填土①：場(chǎng)地內(nèi)普遍分布，稍密，局部為松散，主要為修建公路時(shí)填筑而成，密實(shí)程度不均勻，自穩(wěn)性較差，未經(jīng)處理不能作為擬建截污干管的持力層。

2）淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土②：場(chǎng)地內(nèi)零星分布，且厚度較小，可塑狀態(tài)，主要由于修建公路時(shí)未清淤，后在地表荷載的作用下，緩慢固結(jié)而成，具較低強(qiáng)度及較高壓縮性。為場(chǎng)地內(nèi)軟弱地層，不宜作為擬建截污干管的持力層。

3）粉質(zhì)黏土③：場(chǎng)地內(nèi)主要分布于大道沿線(xiàn)，呈可塑～硬塑狀態(tài)，該層強(qiáng)度中等，壓縮性中等?？勺鳛閿M建截污干管的持力層。

4）礫砂④：場(chǎng)地內(nèi)零星分布，呈飽和、稍密狀態(tài)，具中等壓縮性及中等強(qiáng)度。可作為擬建截污干管的持力層。該層賦水量大，在地下水水頭的作用下，易產(chǎn)生流砂或管涌，擬建截污干管基礎(chǔ)施工時(shí)，必須有效控制地下水產(chǎn)生的不利影響。

5）圓礫⑤：場(chǎng)地內(nèi)普遍分布，呈飽和，稍密狀態(tài)。強(qiáng)度中等，變形性較小。為良好的地基土。但該層賦水量大，在地下水水頭的作用下，易產(chǎn)生流砂或管涌，擬建截污干管基礎(chǔ)施工時(shí)，必須有效控制地下水產(chǎn)生的不利影響。

6）卵石⑥：場(chǎng)地內(nèi)普遍分布，層位穩(wěn)定，厚度大，呈飽和，稍密狀態(tài)，強(qiáng)度中等，變形性較小。為良好的地基土。但該層賦水量大，在地下水水頭的作用下，易產(chǎn)生流砂或管涌，擬建截污干管基礎(chǔ)施工時(shí)，必須有效控制地下水產(chǎn)生的不利影響。

7）強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖⑦：為硬質(zhì)巖石，具有較高強(qiáng)度及較小變形的特點(diǎn)，自穩(wěn)性好。

8）中風(fēng)化石英砂巖⑧：為硬質(zhì)巖石，強(qiáng)度高，變形性小，工程性能好，層厚大，場(chǎng)地內(nèi)埋藏相對(duì)較深。

4 結(jié)論及建議

1）根據(jù)本次勘察結(jié)果，擬建場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用，場(chǎng)地是穩(wěn)定的，宜于建筑擬建項(xiàng)目。

2）擬建場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為小于6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值小于0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，擬建場(chǎng)地建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，設(shè)計(jì)地震特征周期值為0.35s，屬可進(jìn)行建設(shè)的一般場(chǎng)地。場(chǎng)地處于抗震設(shè)防小于6度區(qū)，可不考慮飽和砂土的液化。

3）根據(jù)本次勘察結(jié)果，場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)型為Ⅱ類(lèi)，該場(chǎng)地內(nèi)地下水水質(zhì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

4）截污干管穿越地段局部素填土厚度較大，若以素填土作為干管持力層，應(yīng)對(duì)素填土進(jìn)行相應(yīng)地基處理，以處理后的人工地基作為擬建干管基礎(chǔ)持力層。

5）擬建截污干管施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)驗(yàn)槽工作，以便及時(shí)解決所遇到的巖土工程問(wèn)題。

6）根據(jù)本次勘察結(jié)果，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）及其它有關(guān)規(guī)范，場(chǎng)地內(nèi)各地層的工程特性指標(biāo)建議采用下表數(shù)值。

滲透系數(shù)K（cm/sec）素填土① 80 3.5 / 5.0×10-4淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土② 80 3.5 / 6.3×10-7粉質(zhì)黏土③ 180 7.0 / 5.8×10-6礫砂④ 220 / 30 2.0×10-2圓礫⑤ 300 / 40 2.5×10-2卵石⑥ 400 / 50 3.8×10-2強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖⑦ 1000 / 80 /中風(fēng)化石英砂巖⑧ 1500 / / /指標(biāo)地層 承載力特征值fak（kPa）壓縮模量Es（MPa）變形模量E0（MPa）

7、場(chǎng)地內(nèi)基坑開(kāi)挖時(shí)用于坑壁穩(wěn)定設(shè)計(jì)及支護(hù)設(shè)計(jì)的巖土技術(shù)參數(shù)參照下表數(shù)值采用：

粘聚力C（KPa）素填土① 19.1 12 15 20 1:1.50淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土② 19.5 14 15 20 1:1.50粉質(zhì)黏土③ 19.8 16 25 65 1:1.25礫砂④ 20.0 28.0 / 130 1:1.25圓礫⑤ 21.0 32.0 / 200 1:1.00卵石⑥ 21.5 35.0 / 300 1:1.00強(qiáng)風(fēng)化石英砂巖⑦ 22.5 45（似內(nèi)摩擦角） 380 1:0.75中風(fēng)化石英砂巖⑧ 26.4 55（似內(nèi)摩擦角） 800 1:0.50指標(biāo)地層 天然重度r（KN/m3） 內(nèi)摩擦角φ（度）固結(jié)快剪抗剪強(qiáng)度 巖土體與錨固體極限摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik（KPa）基坑開(kāi)挖臨時(shí)放坡坡比（高：寬）

[1]湖南省勘查設(shè)計(jì)研究院. 株洲市炎陵縣截污干管改造工程詳細(xì)勘察報(bào)告，2013

[2]郭桂仁，程建軍，胡樹(shù)林. 長(zhǎng)輸管道穿越中小型河流河床穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法. 西部探礦工程，2006，1

[3]鄭水敢，何珊儒，朱石穩(wěn). 巖土工程勘察報(bào)告中地基均勻性及穩(wěn)定性評(píng)價(jià). 西部探礦工程，2006，1

[4]多雄學(xué). 柳林鐵路煤礦采空區(qū)工程地質(zhì)勘察與穩(wěn)定性評(píng)價(jià). 中國(guó)科技縱橫，2013，2