巖土工程勘察中的地表土問(wèn)題探討
——以昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程為例

許漢華，槐以高，余紹維，龔憲偉，秦勇光，肖經(jīng)光，彭勇勝

（中國(guó)有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051）

1 地表土分類

地表土除按《巖土工程勘察規(guī)范（2009 年版）》（GB50021-2001）[1]進(jìn)行巖土分類外，還根據(jù)《民用機(jī)場(chǎng)勘測(cè)規(guī)范》（MH/T5025-2011）[2]地表植物狀況進(jìn)行分類，其劃分標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)見(jiàn)表1。

表1 地表土劃分標(biāo)準(zhǔn)表

根據(jù)《民用機(jī)場(chǎng)勘測(cè)規(guī)范》（MH/T5025-2011）[2]地表植物狀況分類，結(jié)合場(chǎng)區(qū)實(shí)際情況，昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程按地表土劃分標(biāo)準(zhǔn)分布圖，如圖1 所示。

圖1 昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程按地表土劃分標(biāo)準(zhǔn)分布圖

依據(jù)工程地質(zhì)測(cè)繪，結(jié)合已有的區(qū)域地質(zhì)資料和《民用機(jī)場(chǎng)勘測(cè)規(guī)范》（MH/T5025-2011）[2]表1 以及勘察范圍內(nèi)的實(shí)際情況，將研究區(qū)內(nèi)的地表土劃分為地表素土和植物土兩類。

地表素土主要由褐灰色黏性土混少量植物根莖組成，結(jié)構(gòu)松散～稍密，稍濕，零星分布于場(chǎng)區(qū)范圍，主要分布在居民區(qū)附近及道路。

植物土主要由褐灰、褐紅色黏性土混少量植物根莖組成，結(jié)構(gòu)松散～稍密，稍濕。主要為分布于喬木區(qū)的喬木林區(qū)、灌木區(qū)的灌木林區(qū)表層，淺表層含腐殖質(zhì)；果木區(qū)的土壤改良區(qū)、耕植區(qū)的農(nóng)作物耕植區(qū)、草木區(qū)的草地、洼地、及沖溝底部表層，淺表層含腐殖質(zhì)。

2 地表土的測(cè)試成果及特性評(píng)價(jià)

本次勘察地表土進(jìn)行了地表土物質(zhì)成分X 衍射檢測(cè)分析，對(duì)地表土工程性質(zhì)分析有很大作用。地表土物質(zhì)成分X 衍射檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2 和表3，地表土化學(xué)成分報(bào)告數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析可知，有機(jī)質(zhì)含量低于3%的地表土含水量較高，均勻性差，壓縮性高，密實(shí)度低，結(jié)構(gòu)松散，工程性質(zhì)差，可作為表層綠化覆土；有機(jī)質(zhì)含量3%～5%的地表土和有機(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土含水量高，有機(jī)質(zhì)含量高，壓縮性高，密實(shí)度低，不適合作為場(chǎng)內(nèi)填料，建議直接挖除或集中堆放晾曬，待含水率降低以后作為表層綠化覆土。

表2 地表土物質(zhì)成分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表3 地表土物質(zhì)成分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表4 地表土化學(xué)成分報(bào)告數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

3 地表土分區(qū)

依據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求、《民用機(jī)場(chǎng)勘測(cè)規(guī)范》（MH/T5025-2011）[2]地表土劃分標(biāo)準(zhǔn)表以及勘察范圍內(nèi)的實(shí)際情況，將研究區(qū)內(nèi)的地表土劃分為有機(jī)質(zhì)含量低于3%的地表土、有機(jī)質(zhì)含量3%～5%的地表土、有機(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土三類。其中有機(jī)質(zhì)含量低于3%的地表土多為非農(nóng)林用地、樹身矮小，沒(méi)有明顯主干的灌木林區(qū)、蔬林區(qū)、草木區(qū)、果林區(qū)等；有機(jī)質(zhì)含量3%～5%的地表土和有機(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土多為樹身高大的喬木林區(qū)。

根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求及地表土類別劃分將地表土分為三大區(qū)域：有機(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土區(qū)域（A表示）、有機(jī)質(zhì)含量3%～5%的地表土區(qū)域（B 表示）和有機(jī)質(zhì)含量低于3%的地表土區(qū)域（C 表示）。

由于場(chǎng)區(qū)區(qū)域較大，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室做出的有機(jī)質(zhì)含量將有機(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土區(qū)域劃分為2個(gè)子區(qū)域（A1、A2），有機(jī)質(zhì)含量3%～5%的地表土區(qū)域劃分為5 個(gè)子區(qū)域（B1、B2、B3、B4、B5），有機(jī)質(zhì)含量低于3%的地表土區(qū)域劃分為9 個(gè)子區(qū)域（C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9）。分布情況如圖2 所示（深色區(qū)域?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土分布區(qū)域，淺色區(qū)域?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)含量3%～%的地表土分布區(qū)域，淺灰色區(qū)域?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)含量低于3%的地表土分布區(qū)域）。

圖2 昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程地表土分區(qū)示意圖

4 地表土儲(chǔ)量估算

4.1 計(jì)算方法

因場(chǎng)區(qū)內(nèi)地表土地層厚度變化不大且鉆孔密度較大，所以采用平均厚度法計(jì)算地表土方量。平均厚度取值為所圈定區(qū)域內(nèi)所有鉆孔地表土厚度的平均值，平均厚度法其特點(diǎn)是計(jì)算方便快捷，當(dāng)鉆孔數(shù)量越多，網(wǎng)格越密時(shí)，計(jì)算的精度越高。

土方量計(jì)算采用投影面積乘以視厚度的原則計(jì)算，通過(guò)換算得知，采用投影面積乘以視厚度計(jì)算出來(lái)的方量與通過(guò)坡體面積乘以真厚度通過(guò)換算兩者得到的方量計(jì)算結(jié)果一致。

4.2 估算結(jié)果

根據(jù)平均厚度法，通過(guò)采用投影面積乘以視厚度的計(jì)算原則，對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)地表土進(jìn)行方量估算，通過(guò)計(jì)算得出：有機(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土土方量為1506263m3，有機(jī)質(zhì)含量3%～5%的地表土土方量為1007250m3，有機(jī)質(zhì)含量低于3%的地表土土方量為2322185m3，地表土總土方量為4835699m3。詳見(jiàn)表5、表6 和表7。

表5 有機(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土方量估算表

表6 有機(jī)質(zhì)含量3%～5%植物土方量估算表

表7 有機(jī)質(zhì)含量小于3%的地表土方量估算表

5 地表土工程評(píng)價(jià)

1）場(chǎng)地內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土主要分布凈空區(qū)樹身高大的喬木林區(qū)表面，以松樹、雜木為主，該土多為巖石風(fēng)化形成，松樹、雜木等植物根系發(fā)育深度主要為0～0.6m，植物根系主要發(fā)育于該土上部，使得該土含水量大，有機(jī)質(zhì)含量高，不可作為場(chǎng)區(qū)回填料，建議直接清除或挖出后集中堆放晾曬，待含水率降低后可作為飛行區(qū)土面區(qū)及航站區(qū)、工作區(qū)及邊坡區(qū)的表層綠化覆土，對(duì)于下部隨著植物根系發(fā)育減少，含水量隨之減小，主要為全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖性質(zhì)，因此可作為對(duì)飛行區(qū)土面區(qū)的填料。

2）場(chǎng)地內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量3%～5%的地表土主要分布在喬木林區(qū)中，以雜木為主，挖方區(qū)、填方區(qū)、飛行區(qū)、凈空區(qū)內(nèi)地層表面均有分布，分布面積較廣而大，上部0.1～0.2m 植物根系發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散，建議挖出后直接作為飛行區(qū)的土面區(qū)及航站區(qū)、工作區(qū)及邊坡區(qū)的表層綠化覆土。下部植物根系發(fā)育較少，挖方區(qū)、填方區(qū)、飛行區(qū)部分主要表現(xiàn)為粘性土性質(zhì)，凈空區(qū)部分主要表現(xiàn)為全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖性質(zhì)，均可作為土面區(qū)填料。

3）場(chǎng)地內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量低于3%的地表土主要分布于灌木林、草木區(qū)、農(nóng)作物耕植區(qū)中，以板栗、櫻桃、蔬菜、核桃、草地等為主，，主要位于擬建場(chǎng)地南部，雜填土主要分布在居民區(qū)周圍，分布范圍較小，建議直接挖除；場(chǎng)地內(nèi)素填土主要分布在居民區(qū)附近及道路，其中，居民區(qū)附近素填土主要為黏性土組成，為新近覆土，其結(jié)構(gòu)松散，含大量植物根系，建議挖出后直接作為飛行區(qū)土面區(qū)及航站區(qū)、工作區(qū)及邊坡區(qū)的表層綠化覆土。道路路基主要為黏性土及碎石組成，上部0～0.3m 范圍植物根系發(fā)育較多，結(jié)構(gòu)松散，建議直接清除處理；0.3m 以下植物根系發(fā)育較少，結(jié)構(gòu)中密～密實(shí)，多位于填方區(qū)、飛行區(qū)，部分位于挖方區(qū)，可不進(jìn)行特殊處理。

4）通過(guò)地表土物質(zhì)成分?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表分析，地表素土或植物土的伊利石和高嶺石的含量均較低，研究區(qū)內(nèi)地表土不具膨脹性或膨脹性弱，地表土可不考慮膨脹性的影響。

5）依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）[3]6.3.6 第5 條規(guī)定，不得使用淤泥、耕土、凍土、膨脹性土以及有機(jī)質(zhì)含量大于5%的土。故場(chǎng)區(qū)內(nèi)淤泥、耕土以及有機(jī)質(zhì)含量大于5%的地表土不能用于填土地基填筑。其中，黏土不能直接作為填料使用，必須摻和一定碎石或粗顆粒土混合使用。用粉質(zhì)粘土做填料時(shí)，其含水量宜為最優(yōu)含水量。