新疆鹽堿地層機(jī)庫(kù)地基巖土工程勘察

■ 西北核技術(shù)研究所 鄭金明 張有化

1.工程概況

該工程主要包括飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)和附樓兩大部分，飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)又分為航線維修機(jī)庫(kù)和大修兼局部補(bǔ)修噴漆小機(jī)庫(kù)兩小部分。機(jī)庫(kù)為I 類機(jī)庫(kù)，單層建筑，高35.65m，機(jī)庫(kù)大廳屋蓋結(jié)構(gòu)為四角錐空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，總重約3500t。附屬樓局部地上為兩層，局部為三層，附屬樓高12.85m。建筑外形尺寸長(zhǎng)242m、寬93m，需開展巖土工程勘察的區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)約280m、寬120m。擬建機(jī)庫(kù)處于新疆焉耆盆地周邊區(qū)域，屬于戈壁荒漠鹽堿灘，氣候炎熱、降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈，地表水系分布稀疏，屬干旱區(qū)。地貌單元屬于山前傾斜平原，場(chǎng)地地形平坦，地層鹽堿化以洪積物為主。

2.勘察的目的、依據(jù)和方法

2.1 勘察目的

根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)通知單和巖土工程勘察相關(guān)規(guī)范，此次勘察屬詳勘階段?？辈斓闹饕蝿?wù)包括：

(1)查明擬建工程的地形地貌、地質(zhì)條件；

(2)查明擬建工程內(nèi)巖土層的類型、深度、分布、工程特性，分析和評(píng)價(jià)地基的穩(wěn)定性、均勻性；

(3)調(diào)查了解地下水的埋藏條件，提供地下水位數(shù)據(jù)，判定地下水對(duì)擬建建筑的影響程度；

(4)查明不良地質(zhì)作用的類型、成因、分布范圍、發(fā)展趨勢(shì)和危害程度；

(5)提出該工程的抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度和特征周期，判定工程類別，劃分對(duì)建筑有利、不利或危險(xiǎn)的地段；

(6)查明建筑場(chǎng)地內(nèi)有無(wú)特殊性巖土地層及其分布情況，判定特殊巖土層對(duì)建筑材料的腐蝕性；

(7)提供場(chǎng)地土的標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度；

(8)提供地基承載力特征值。

2.2 勘察依據(jù)

依據(jù)巖土工程勘察等級(jí)，擬建建筑物的重要性等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地的復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)，地基的復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)，綜合確定該工程的巖土工程勘察等級(jí)為甲級(jí)，主要依據(jù)的現(xiàn)行國(guó)家頒布的規(guī)范、規(guī)程包括：《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2009)、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)、《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50123-1999)。

2.3 勘察方法

根據(jù)其鄰近建筑場(chǎng)地的勘察工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)擬建工程的地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)參數(shù)要求和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，綜合比較各種測(cè)試方法的適用條件，此次勘察選用槽探和原位測(cè)試相結(jié)合的方法。探槽用于直觀揭露地層分布并可用于采集巖土試樣，通過室內(nèi)試驗(yàn)提供土樣的定名和易溶鹽評(píng)價(jià)；原位測(cè)試采用動(dòng)力觸探提供地基承載力，為工程設(shè)計(jì)提供所需巖土層的承載力特征值。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，根據(jù)擬建建筑物規(guī)模和場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，共布置探槽6個(gè)、重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)點(diǎn)5個(gè)，勘察工作量見表1。

表1 勘察工作量一覽表

3.場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

3.1 地層結(jié)構(gòu)及巖土特性描述

根據(jù)1:50萬(wàn)地形圖，擬建場(chǎng)地地形平坦，地貌為山前洪積傾斜平原。根據(jù)1:20地質(zhì)圖，該場(chǎng)地為第四系上更新統(tǒng)～全新統(tǒng)洪積層，巖性主要為中粗砂、礫砂。擬建場(chǎng)地北側(cè)存在一條北西走向的小斷層，但非全新活動(dòng)斷裂，地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定。通過槽探揭露，在勘察深度范圍內(nèi)，地層主要為第四紀(jì)洪積形成的含礫砂土。勘察結(jié)果顯示，該場(chǎng)地不存在滑坡、泥石流、崩塌、活動(dòng)斷裂構(gòu)造等不良地質(zhì)作用?？碧缴疃确秶鷥?nèi)巖土體按其特征及物理力學(xué)性質(zhì)可劃分為2個(gè)地質(zhì)層，現(xiàn)由淺至深分述如下：

雜填土：主要為壓實(shí)填土，該層分布不均勻。場(chǎng)地北側(cè)地表可見水泥地坪，場(chǎng)地分布有煤渣、碎石堆、混凝土塊、木箱、鐵架、鋼管、鐵絲、鋼筋、管線等生活建筑垃圾。

含礫砂層：灰黃色、灰褐色，稍濕，松散～中密，隨埋深增加，粉粒含量增加。該層礫石含量10%～30%，最大粒徑30mm，平均約5mm，角礫呈針狀、薄片狀，磨圓度和分選性均較差，如表2所示。礫石分布不均勻，礫間充填砂質(zhì)、鹽顆粒，局部角礫富集呈條帶狀，厚度達(dá)20cm，鹽漬土鹽晶體在砂層中顆粒狀密集呈現(xiàn)，在角礫富集處以鹽霜狀覆蓋于礫石面，探槽未揭穿該層。（表2）

3.2 場(chǎng)地地下水

根據(jù)焉耆盆地1：20萬(wàn)區(qū)域水文地質(zhì)普查中的鉆探成果，距擬建場(chǎng)地最近的水文鉆孔位于擬建場(chǎng)地北西方向約200m處，靜水位埋深41.32m。擬建場(chǎng)地與該鉆孔同屬一個(gè)水文地質(zhì)單元，參考該鉆孔地下水位數(shù)據(jù)，不考慮地下水對(duì)地基基礎(chǔ)的影響。

4.場(chǎng)地地震效應(yīng)評(píng)價(jià)

4.1 建筑場(chǎng)地類別

根據(jù)該地區(qū)鄰近工程場(chǎng)地經(jīng)驗(yàn)，本場(chǎng)地覆蓋層厚度大于5m。依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)規(guī)定，本場(chǎng)地土的類型為中軟～中硬土，各土層的剪切波速范圍值為500m/s ≥υs ＞150m/s。(表3）

表2 篩析法顆粒分析試驗(yàn)表

表3 土的類型劃分和剪切波速范圍

結(jié)合該場(chǎng)地地基土特征，場(chǎng)地土類型屬中軟～中硬土場(chǎng)地土，根據(jù)區(qū)域資料，覆蓋層厚度大于5m，建筑場(chǎng)地類別屬Ⅱ類(表4）。

表4 各類建筑場(chǎng)地的覆蓋層厚度(m)

4.2 建筑抗震地段的劃分

擬建場(chǎng)地開闊、平坦，場(chǎng)地土類型為中硬土，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)的劃分標(biāo)準(zhǔn)(表5），該建筑場(chǎng)地屬對(duì)建筑抗震一般地段。

表5 有利、一般、不利和危險(xiǎn)地段的劃分

表6 地層中不同深度易溶鹽含量平均值

4.3 抗震設(shè)防烈度、設(shè)計(jì)基本地震加速度和設(shè)計(jì)地震分組

按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)，該場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，設(shè)計(jì)基本加速度為0.10g，特征周期0.40s。

5.場(chǎng)地巖土工程評(píng)價(jià)

5.1 場(chǎng)地鹽漬土評(píng)價(jià)

勘探范圍內(nèi)地層巖性主要為洪積形成的中粗砂、礫砂，地層分布不均勻，工程力學(xué)性質(zhì)較差。

鹽漬土在本場(chǎng)地分布廣泛，整個(gè)場(chǎng)地勘探深度范圍內(nèi)的地層中均可見鹽晶體。此次勘察取易溶鹽測(cè)試土樣5件，由新疆建筑設(shè)計(jì)研究院巖土工程質(zhì)量檢測(cè)站完成易溶鹽相關(guān)測(cè)試試驗(yàn)。地層中不同深度易溶鹽含量平均值見表6。

由表6可知，該場(chǎng)地地層中易溶鹽含量為0.764%～0.962%，均大于0.3%。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021- 2009)，鹽漬土按含鹽化學(xué)成分分類和按含鹽量分類分別為硫酸鹽漬土和中鹽漬土。

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2009) (表7），參考本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，擬建場(chǎng)地環(huán)境類別按Ⅲ類考慮。

表7 場(chǎng)地環(huán)境類型分類

表8 按環(huán)境類型水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評(píng)價(jià)

根據(jù)土化學(xué)分析結(jié)果，擬建場(chǎng)地3.0m 深度范圍內(nèi)，硫酸鹽含量分布范圍為4259.5 ～5875.2mg/(kg 土)，鎂鹽含量分布范圍為24.5 ～159.1mg/(kg 土)，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2009)，考慮基礎(chǔ)埋置深度，場(chǎng)地土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)為中腐蝕(表8）。

擬建場(chǎng)地土中的Cl-含量分布范圍為241.4mg/kg ～ 582.2mg/kg，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2009)，場(chǎng)地土對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕等級(jí)為弱腐蝕(表9)。

擬建場(chǎng)地土pH 值為9.2，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2009)，場(chǎng)地土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕等級(jí)為微腐蝕( 表10）。

5.2 場(chǎng)地地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地地形平坦，在勘察范圍內(nèi)無(wú)滑坡及地下天然洞穴等不良地質(zhì)作用，地基土無(wú)液化土層。場(chǎng)地凍土屬季節(jié)性凍土，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)，依據(jù)中國(guó)季節(jié)性凍土標(biāo)準(zhǔn)凍深線圖，場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為1.2m。根據(jù)易溶鹽分析報(bào)告，場(chǎng)地鹽漬土主要為硫酸鹽漬土(中鹽漬土)，由于硫酸鈉含量小于1%，可不考慮鹽脹性?？紤]到場(chǎng)地鹽漬土遇水承載力降低，會(huì)對(duì)建筑局部或整體造成破壞，在工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須予以考慮，要做好地基和路基導(dǎo)、阻及排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)地基土的巖性特征、埋藏條件、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果等，按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)和《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2009)，并結(jié)合地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)，通過重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，擬建場(chǎng)地人為擾動(dòng)較大，地層承載力變化較大。場(chǎng)地內(nèi)堆有、埋有大量廢棄物和建筑垃圾(煤渣、碎石堆、混凝土塊、木箱、鐵架、鋼管、鐵絲、鋼筋、管線等)，地層極其不均勻。根據(jù)動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果，擬建場(chǎng)地自然地表下0m ～1.5m 地層天然狀態(tài)下承載力建議取值120kPa；自然地表下1.5m ～2.0m 地層天然狀態(tài)下承載力值建議取值160kPa。建議對(duì)填土層進(jìn)行換填處理。參考距擬建場(chǎng)地最近的水文鉆孔的地下水位和第四系覆蓋層厚度數(shù)據(jù)，地基土的液化判別可不考慮飽和土液化問題。（表11）

表9 對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性評(píng)價(jià)

表10 土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕性評(píng)價(jià)

表11 探坑重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

6.結(jié)論

(1)擬建場(chǎng)地地形平坦，地貌單一，受人為擾動(dòng)影響，地基土分布不均勻，地表鹽堿化。勘探深度范圍內(nèi)地層分兩層：其中，第一層為人工堆積的雜填土；第二層為含礫砂層。場(chǎng)地地層中，粉細(xì)砂、礫砂透鏡狀形狀不規(guī)則狀、分布不連續(xù)。

(2)場(chǎng)地地基承載力特征值變化較大，擬建場(chǎng)地自然地表下0m ～1.5m 地層天然狀態(tài)下承載力建議取值120kPa；自然地表下1.5m ～2.0m 地層天然狀態(tài)下承載力值建議取值160kPa。建議對(duì)地基進(jìn)行換填處理。

(3)對(duì)于擬建工程基礎(chǔ)埋深位于地下水位以上，可不考慮地下水對(duì)地基基礎(chǔ)的影響。場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為1.2m。

(4)勘探范圍內(nèi)無(wú)活動(dòng)斷裂構(gòu)造通過，不存在滑坡、泥石流、崩塌等不良地質(zhì)作用。

(5)依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，該場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，地震分組為第二組，特征周期0.40s，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，場(chǎng)地屬建筑抗震設(shè)計(jì)一般地段。

(6)根據(jù)土化學(xué)分析結(jié)果，場(chǎng)地環(huán)境類別按Ⅲ類考慮，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》，場(chǎng)地土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)為中腐蝕；對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕等級(jí)為弱腐蝕；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)為微腐蝕。

(7)在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，建議考慮鹽漬土地基和路基導(dǎo)、阻及排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。