高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項(xiàng)目工程勘察問題探討

劉水生

[摘要]高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項(xiàng)目，擬建場地地形地貌復(fù)雜，巖土種類多，很不均勻，性質(zhì)變化大。為顧客提供滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品質(zhì)量服務(wù)，提供經(jīng)濟(jì)可行的特殊地基處理建議，預(yù)防或減輕不利環(huán)境影響以保護(hù)環(huán)境，為支持山西省資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展做出勘察單位的貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]高硫煤；清潔利用；油化電熱；一體化 文章編號(hào)：2095-4085（2018）05-0012-03

1 工程概況

為推動(dòng)我國煤炭清潔高效利用，提升煤炭深加工技術(shù)創(chuàng)新水平，促進(jìn)清潔油品來源多元化和高端化學(xué)品生產(chǎn)，支持山西省資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展，國家發(fā)展和改革委員會(huì)同意建設(shè)山西潞安礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項(xiàng)目。項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)為山西省長治市襄垣縣王橋新型化工工業(yè)園區(qū)，占地面積為365.75hm2。項(xiàng)目一期建設(shè)年產(chǎn)100萬t油品的煤炭間接液化生產(chǎn)線，主要包括：4套77500hm2空分裝置，4臺(tái)300t/d干粉煤灰汽化爐，2套寬溫耐硫變換裝置，2套低溫甲醇洗裝置、2套50萬t/年費(fèi)托合成裝置、1套油品加工裝置、1套尾氣制氫裝置、4臺(tái)410t/h高壓煤粉爐、1臺(tái)15MW背壓發(fā)電機(jī)組，100MW余熱發(fā)電機(jī)組及相應(yīng)的公用工程和輔助工程。項(xiàng)目總投資為236.7億元。擬建場地地形整體呈東高西低，最大高差達(dá)200m，場地所處地貌單元為剝蝕侵蝕丘陵區(qū)。根據(jù)功能和布置的需要分為5塊區(qū)域，擬建場地需進(jìn)行挖填整平處理。授山西潞安礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司的委托，我院對其擬建項(xiàng)目進(jìn)行了巖土工程勘察工作。

2 工程勘察目的與要求

根據(jù)各裝置設(shè)計(jì)單位提出的《巖土工程勘察技術(shù)要求》，結(jié)合適用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，本次工程勘察的主要目的為：

（1）查明場地范圍內(nèi)的地形、地貌特征，有無不良的地質(zhì)作用，對其成因、類型、分布范圍、危害程度及發(fā)展趨勢作出評(píng)價(jià)，對整個(gè)場地的穩(wěn)定性、適宜性作出評(píng)價(jià)。

（2）查明建筑物范圍內(nèi)各層巖土的類型、厚度、分布及工程特性，分析評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性、均勻性及承載力，并提供地基變形計(jì)算參數(shù)。

（3）對場地地震效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，劃分地基土類型和建筑場地類別，并對飽和砂土及粉土進(jìn)行液化判別，劃分屬于對建筑工程抗震是否有利與不利地段。

（4）查明場地的水文地質(zhì)條件，查明地下水埋藏情況、提供地下水水位及其變化幅度，并判定地下水及地基土對建筑材料的腐蝕性。

（5）分析評(píng)價(jià)天然地基的可行性，提出經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的地基處理方案建議，提供樁基設(shè)計(jì)所需的巖土技術(shù)參數(shù)。采用基巖作為樁的持力層時(shí)，應(yīng)查明基巖的巖性、構(gòu)造、巖面變化、風(fēng)化程度，確定其堅(jiān)硬程度、完整程度和基本質(zhì)量等級(jí)，判定有無洞穴、臨空面、破碎程度或軟弱巖層。

（6）提供基坑開挖及支護(hù)設(shè)計(jì)所需的巖土技術(shù)參數(shù)，論證其對周圍已有建筑物和地下設(shè)施的影響。

（7）查明黃土地層的時(shí)代、成因，濕陷性黃土的厚度，濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)和濕陷起始?jí)毫﹄S深度的變化，場地濕陷類型和低級(jí)濕陷等級(jí)的平面分布，變形參數(shù)和承載力。

3 各階段勘察工作的重點(diǎn)

依據(jù)勘察技術(shù)要求，結(jié)合本項(xiàng)目所處的區(qū)域地質(zhì)條件，充分考慮各裝置所處的位置和特點(diǎn)，保證按期、保質(zhì)保量的提供滿足顧客要求的產(chǎn)品質(zhì)量及減少對周圍環(huán)境可能帶來的影響，本次詳細(xì)勘察工作的重點(diǎn)為：

（1）擬建項(xiàng)目大部分裝置所處的場地初步勘察為濕陷性黃土地區(qū)，詳細(xì)勘察工作進(jìn)一步重點(diǎn)查明濕陷性土的平面和豎向分布范圍，濕陷的厚度，濕陷類型，濕陷等級(jí)，為設(shè)計(jì)單位提供合理的治理建議；外業(yè)勘探主要采用人工挖掘探井、人工采用一級(jí)土樣、提供滿足各種試驗(yàn)所需的試樣要求。

（2）根據(jù)初步勘察階段的勘察結(jié)果，對本擬建場地影響較為明顯的構(gòu)造主要有文王山地壘，文王山地壘西起襄垣常隆、東至潞城柳江溝，全長18km，東部較寬，走向NE740。該地壘為長治新裂陷盆地的北部邊緣，為奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r構(gòu)成的條帶狀、高度50～140m的低山，包括兩條張性斷層。南斷層為一傾向SE、傾角700的正斷層，斷距210～400m。北斷層為一傾向NW、傾角700的正斷層，斷距200～400m。文王山地壘位于擬建場地南側(cè)約150m，受此影響，擬建場地的地層形成了錯(cuò)層，局部地段奧陶系灰?guī)r出露，使得石炭系的巖石下沉，地層錯(cuò)亂?？辈鞎r(shí)根據(jù)各裝置的結(jié)構(gòu)型式采用方格網(wǎng)布孔，當(dāng)相鄰鉆孔地層出現(xiàn)差異時(shí)，及時(shí)加密鉆孔，同時(shí)采用高密度點(diǎn)法、地震面波等物探方法協(xié)助確定巖層的分布情況，以確保工程質(zhì)量。

（3）擬建場地因整平需要形成周圍東、西、南、北四側(cè)較大的邊坡，查明有無不良的地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害，對地質(zhì)災(zāi)害的成因、類型、分布范圍、危害程度及其發(fā)展趨勢作出評(píng)價(jià)；查明巖土的巖性、成因、狀態(tài)、分布及巖層產(chǎn)狀、巖石風(fēng)化程度和完整程度；提供巖土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、物理性質(zhì)指標(biāo)，并提供擋墻地基承載力特征值；對人工邊坡的擋墻治理方案提出建議。

（4）擬建場地地處辛安泉域，辛安泉域內(nèi)地層出露受構(gòu)造控制。對處于奧陶系灰?guī)r出露的場地外業(yè)勘察工程中要嚴(yán)格控制鉆探工藝，避免造成對環(huán)境的影響，建議設(shè)計(jì)單位盡量調(diào)整工藝布置，避免造成生產(chǎn)產(chǎn)生新的環(huán)境影響，污染辛安泉域的水質(zhì)。

（5）擬建場地原有的沖溝因整平場地進(jìn)行了回填，勘察時(shí)對填土進(jìn)行了勘察，搜集資料，調(diào)查地形和地物的變遷；查明填土的來源，堆積年限和堆積方式；查明填土的分布、厚度、巖性、物質(zhì)成分、均勻性、密實(shí)性、壓縮性；分析評(píng)價(jià)填土的穩(wěn)定性和濕陷性；論證填土作為天然地基的可行性、提出填土處理方案的建議。

（6）室內(nèi)試驗(yàn)和原位測試：土樣物理性質(zhì)試驗(yàn)，壓縮固結(jié)試驗(yàn)，土壤導(dǎo)熱系數(shù)試驗(yàn)，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度和天然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，土壤電阻率測試，黃土濕陷試驗(yàn)，填土擊實(shí)試驗(yàn)，抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，粘性土自由膨脹率試驗(yàn)等。

（7）嚴(yán)格按照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）、《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-1999）等適宜的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行勘察工作。嚴(yán)格按質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康體系標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行勘察工作，確保質(zhì)量滿足顧客的要求。

4 場地工程地質(zhì)條件概述

4.1 場地地形地貌

擬建場地所處地貌單元為剝蝕侵蝕丘陵區(qū)?？辈炱陂g地面標(biāo)高介于921.39m～978.30m。

4.2 地基土構(gòu)成及巖性特征

根據(jù)野外鉆探、原位測試、室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，本次勘察深度范圍內(nèi)，地基土主要由人工填土、濕陷性黃土、粉質(zhì)黏土、石炭系泥巖、砂巖、灰?guī)r、奧陶系泥灰?guī)r、灰?guī)r等構(gòu)成。

第①層人工填土（Q42ml），主要由整平場地所產(chǎn)生的濕陷性黃土、粉質(zhì)粘土、泥巖碎塊構(gòu)成，成分雜亂，大部分地段難以取得不擾動(dòng)土樣。厚度隨場地原始地形變化明顯。

第②層濕陷性黃土（Q3a1+pl）：褐黃一黃褐色，含云母、氧化物、鈣質(zhì)結(jié)核等以粉質(zhì)粘土為主，局部混有卵石。可塑一硬塑狀態(tài)，具中一高等壓縮性，濕陷性黃土的濕陷程度為輕微一強(qiáng)烈。局部地段分為濕陷性粉土和濕陷性粉質(zhì)粘土兩個(gè)亞層，如擋墻部分。

第③層粉質(zhì)粘土（Q2pl）：紅褐色，含云母、氧化鋁、氧化物、大量鈣質(zhì)結(jié)核等?？伤芤挥菜軤顟B(tài)，具中等壓縮性。因含有大量鈣質(zhì)結(jié)核、細(xì)砂、粗砂、角礫、夾有漂石等局部地段粉質(zhì)粘土層分為兩層。如凈化裝置回收硫單元。

第④層泥巖（C）：褐紅色、灰黃色、灰白色，強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層理構(gòu)造。強(qiáng)風(fēng)化泥巖巖芯呈碎塊狀，巖體較破碎，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量為V級(jí)。中風(fēng)化泥巖巖芯呈短柱狀，巖體較完整，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量為V級(jí)。

第⑤層砂巖（C）：褐黃色、灰白色、灰黃色，強(qiáng)風(fēng)化，碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀、層理構(gòu)造，巖芯多呈塊狀，巖體破碎，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量為V級(jí)，主要分布于廠前區(qū)、場地?fù)鯄ξ鞅倍?。中風(fēng)化砂巖主要分布于廠前區(qū)，巖體較完整，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量為V級(jí)。

第⑥層泥灰?guī)r（O）：黃褐色，強(qiáng)風(fēng)化，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，夾方解石晶體，巖芯呈塊狀，巖體破碎，屬軟巖，巖體基本質(zhì)量為V級(jí)。主要分布在火炬系統(tǒng)部分。

第⑦層灰?guī)r（O）：青灰色～淺灰色，中風(fēng)化，隠晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯呈柱狀，巖體較完整，屬較硬巖，巖體基本質(zhì)量為Ⅲ級(jí)。

以上地層的分布和組合在不同的裝置區(qū)域其排列結(jié)構(gòu)不盡相同或有缺失。

4.3 場地地下水

本次勘探深度范圍內(nèi)揭露場的奧陶系、石炭系、第四系地層中均未見地下水，局部地段存在上層滯水。綜合分析可不考慮地下水對工程的影響。

5 基坑支護(hù)和地下水控制建議

本工程依據(jù)工程地質(zhì)條件和場地條件，基坑開挖可以采用放坡開挖，坡率可采用1：0.5。如基坑開挖深度范圍內(nèi)遇到上層滯水，可采用明排法進(jìn)行降水。

6 場地濕陷性評(píng)價(jià)

根據(jù)本次勘察人工挖掘探井取樣室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果，結(jié)合基礎(chǔ)埋深，按《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）進(jìn)行黃土濕陷性評(píng)價(jià)，濕陷性黃土的濕陷程度為輕微一強(qiáng)烈，場地按不同的裝置的評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅱ級(jí)自重濕陷性黃土場地、Ⅰ級(jí)非自重濕陷性黃土場地及可按一般場地進(jìn)行設(shè)計(jì)的場地。

7 地基處理方法的建議

擬建工程裝置較多，每一類型的裝置中不同的構(gòu)筑物對荷載和沉降的敏感程度不同，本次勘察針對不同的需要提出了合理化的地基處理建議。在滿足上部結(jié)構(gòu)荷載要求的條件下，能采用天然地基的一般采用天然地基。對需要處理濕陷性的裝置和填土較厚的裝置根據(jù)不同的需求建議采用換填法、強(qiáng)夯法、強(qiáng)夯置換法、灰土擠密法、夯實(shí)水泥土樁法等進(jìn)行處理。采用樁基的裝置，建議合理的樁型，經(jīng)進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后，推薦合理的樁端持力層，并闡明持力層的厚度變化、物理力學(xué)性質(zhì)和均勻程度。南擋墻可采用天然地基，對局部填方地段建議在基底設(shè)置碎石墊層，擋墻基坑可采用1：0.5的坡率明挖。采用坡率法分級(jí)放坡，每級(jí)坡高控制在8m以內(nèi)，每級(jí)臺(tái)階預(yù)留一定臺(tái)寬。每級(jí)臺(tái)階設(shè)置截水溝，并在坡體外側(cè)設(shè)置排水溝。坡面采用漿砌片石或混凝土骨架植草防護(hù)，局部巖質(zhì)坡面采用混凝土封閉。對沖溝回填地段，可采用加筋土或其他措施加固回填土體。在現(xiàn)場條件允許的情況下優(yōu)先考慮自坡頂卸土。坡頂植被綠化，進(jìn)行合理密植，防止水土流失。建議埋設(shè)固定觀測點(diǎn)，定期進(jìn)行檢測，直至各相關(guān)因素穩(wěn)定。

8 結(jié)語

本文通過對山西潞安礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司高硫煤清潔利用油化電熱一體化示范項(xiàng)目巖土工程勘察工作的再探討，認(rèn)識(shí)到工程勘察工作應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行本院質(zhì)量、環(huán)境、職業(yè)健康安全管理體系文件的要求為顧客提供高質(zhì)量的產(chǎn)品服務(wù)，對大型復(fù)雜工程項(xiàng)目（建設(shè)規(guī)模大、場地條件復(fù)雜）要有高度的重視，采用綜合的勘察手段和方法，精心組織，對可能遇到的各種復(fù)雜情況要有充分的準(zhǔn)備和應(yīng)對方法。預(yù)防或減輕不利環(huán)境影響以保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)環(huán)境、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)三者和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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