佛山市某水質(zhì)凈化廠建設(shè)工程地質(zhì)特征及適宜性研究

彭新發(fā)，李成雙，梁 暢，杜 瑩

（中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司，湖南長沙 410027）

建設(shè)工程的工程地質(zhì)特性研究以及工程建設(shè)場地的適宜性研究是大型建設(shè)工程項目在項目立項論證階段必要的前置工作[1]。本次研究選擇廣東佛山某水質(zhì)凈化廠建設(shè)工程場地為研究對象，建設(shè)工程包括城市給排水廠站工程以及城市室外管道工程，擬擴建處理廠日處理規(guī)模大于8×104m3/d，擬建排水工程等級屬于大型工程。本次研究在充分搜集和分析原始地形圖、佛山地質(zhì)圖、場地周邊巖土工程勘察資料的基礎(chǔ)上，對建設(shè)場地所處區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境特征進行梳理，通過力學(xué)性能測試，對建設(shè)場地的地基基礎(chǔ)、場地的穩(wěn)定性和適宜性進行了研究，為建設(shè)工程提供了工程地質(zhì)學(xué)評估及基礎(chǔ)的力學(xué)性能參數(shù)，也為相鄰區(qū)域工程建設(shè)提供了參考。

1 地質(zhì)環(huán)境特征

研究區(qū)位于珠江三角洲中部，地勢西北略高，東南稍低，海拔多在0.7～3.5m之間。區(qū)內(nèi)水網(wǎng)密布，地貌類型主要有低緩殘丘臺地、三角洲平原等，地貌單元屬珠江三角洲海陸交互沉積層平原區(qū)[2]。日照時間長，全年平均日照時數(shù)1843h，7～8 月最多，2～4 月最少，年日照百分率42%。氣象災(zāi)害主要有熱帶氣旋（臺風(fēng)）、暴雨，次為洪澇、干旱、寒潮、低溫陰雨和強對流等。年平均雷暴日數(shù)為78.6d，各月均有雷暴出現(xiàn)，其中8 月最多，達到16d。本區(qū)屬臺風(fēng)影響區(qū)，7～9 月為臺風(fēng)季節(jié)，登陸風(fēng)速可達33～38m/s，并伴隨有暴雨。本區(qū)地處華南地震區(qū)東南沿海地震帶的中部，據(jù)記載，公元1045年以來在珠江三角洲地區(qū)小地震不斷，達400余次，其中發(fā)生有感地震達4次，震級小于4級。

1.1 巖土體特征

研究區(qū)范圍內(nèi)地層主要有人工填積層、第四系全新統(tǒng)海陸交互相沉積層、第四系殘積層、震旦系巖層，從上至下為：

人工填積層：雜填土，主要成分為磚塊等建筑垃圾，均勻性較差。

第四系全新統(tǒng)海陸相沉積層中有淤泥、淤泥質(zhì)粉砂、粉細砂、中砂、粉質(zhì)粘土等巖土體單元。淤泥：流塑狀態(tài)，局部軟塑，含少量腐殖質(zhì)，為欠固結(jié)土層，層厚1.10～2.2m，平均厚度1.65m。淤泥質(zhì)土：流塑狀態(tài)，局部軟塑，高壓縮性，為欠固結(jié)土層，具高靈敏性，該層場地內(nèi)均有分布，層厚0.80～13.2m，平均厚度2.41m。淤泥質(zhì)粉砂：松散，局部稍密，飽和，石英質(zhì)，局部為細砂或中砂，該層場地內(nèi)均有分布，層厚1.00～15.10m，平均厚度7.84m。為地震可液化土層。粉細砂：稍密，局部松散，飽和，成分以石英長石為主，局部為細砂或中砂，該層場地內(nèi)均有分布，層厚0.60～8.90m，平均厚度2.55m。為地震可液化土層。中砂：稍密，成份以石英長石為主，砂質(zhì)不均，夾少量粘粒，分選性一般。該層全場少量分布，層厚0.70～4.00m，平均厚度2.70m。礫砂：中密，局部稍密，飽和，主要成份為石英質(zhì)，約含10%～20%粘性土，層厚1.90～3.20m，平均厚度2.55m。粉質(zhì)粘土：軟可塑狀態(tài)，土質(zhì)較均勻，含較多粉細砂或中粗砂，該層場地內(nèi)均有分布，層厚0.80～11.80m，平均厚度4.66m。

第四系殘積層：砂質(zhì)粘性土，堅硬，切面不平整，韌性較低，搖振無反應(yīng)，手捏易碎，遇水易軟化、崩解，砂礫質(zhì)含量約5%～15%，為花崗巖殘積土，該層場地內(nèi)均有分布，層厚1.90～20.20m，平均厚度11.18m。

震旦系花崗巖層包含全風(fēng)化和強風(fēng)化兩種花崗巖巖土體單元。全風(fēng)化花崗巖：可見殘留花崗結(jié)構(gòu)，原巖主要由長石、石英、云母及暗色礦物組成，呈砂土狀，遇水易軟化、崩解，該層場地內(nèi)均有分布。層厚1.70～7.50m，平均厚度3.28m。強風(fēng)化花崗巖：主要礦物成分為長石、石英，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化強烈，多呈碎塊狀，部分呈砂礫狀，最大揭示厚度5.30m[3]。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于華南褶皺系粵中坳陷帶，區(qū)域上處于北東向廣州—從化斷裂帶東南側(cè)，該斷裂距研究區(qū)約34km；北西向白坭—沙灣斷裂帶西南側(cè)，該斷裂運動早期主要表現(xiàn)為平移逆斷層性質(zhì)，后期有拉張活動，距研究區(qū)約10km；北西向順德斷裂帶東側(cè)，該斷裂切割白堊系地層，但未見錯動全新統(tǒng)地層，距研究區(qū)約3.4km。

1.3 地表水與地下水

地表水：水質(zhì)凈化處理廠西側(cè)有面積大約在4600m2的水塘，東側(cè)及南側(cè)均緊鄰地表水渠。

地下水：主要有第四系松散層中的孔隙水和基巖裂隙水[4]?？紫端饕x存于上部填土和第四系覆蓋層中，受降雨影響，其水位經(jīng)常處于變動狀態(tài)，變化幅度一般在1.00～2.00m左右，本次勘察測得孔隙潛水水位埋深0.80～3.60m 左右，相當(dāng)于標高1.07～2.11m（1985 國家高程基準）?；鶐r裂隙水主要賦存于花崗巖風(fēng)化巖中。由于風(fēng)化程度不同，風(fēng)化裂隙和連通性差異較大，其透水性具不均勻性，因埋藏較深總體上富水性和透水性弱。

1.4 不良地質(zhì)作用

研究區(qū)范圍內(nèi)無全新活動斷裂通過，第四系覆蓋層相對穩(wěn)定，但屬于液化場地，后期如基坑施工采取抽吸地下水或其他原因?qū)е滤幌陆?，可能會?dǎo)致地面沉降，其他未發(fā)現(xiàn)巖溶、滑坡、危巖、崩塌、泥石流、采空區(qū)等影響工程穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害。

2 巖土體的工程性能

2.1 巖土體力學(xué)性能分析

通過力學(xué)性能測試，各土層、巖層的承載力特征值fak及壓縮模量Es1-2確定見表1。

表1 地基承載力特征值及變形參數(shù)表

2.2 建設(shè)工程影響分析

研究區(qū)擬建場地建筑物基礎(chǔ)埋深0.5～13.60m，地下水位埋深0.8～03.60m 不等，考慮到建筑物的抗浮穩(wěn)定性，需采取抗浮措施；基坑開挖時，地下水可能會導(dǎo)致基坑失穩(wěn)，應(yīng)采取工程措施。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和地區(qū)工程經(jīng)驗，擬建場地各土層等效剪切波速均大于90m/s，可不考慮軟土震陷。地震作用下地面建筑物的破壞程度除與地震烈度、建筑物的抗震等級有關(guān)外，還與場地工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、地質(zhì)構(gòu)造和基巖特征有關(guān)，應(yīng)考慮地震作用下的橫向擴展影響。擬建位于順德區(qū)主體處于三角洲平原—殘丘臺地區(qū)，全區(qū)超過95%是西、北江三角洲平原及其支流的沖積平原，擬建區(qū)域地勢平坦，地震作用下不會發(fā)生崩塌和滑坡。

3 地基基礎(chǔ)評價

3.1 地基均勻性評價

擬建場地為珠江三角洲中部，場地地形較平坦，基底以下地層主要為雜填土、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)砂土、粉細砂、中砂、礫砂、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘性土、花崗巖風(fēng)化巖。各地層層厚不一，地層埋藏深度稍有起伏，局部起伏大，屬不均勻地基。

3.2 建筑物之間差異沉降

擬建單體建筑物選擇不同的地基巖土層作為基礎(chǔ)持力層，或采用不同基礎(chǔ)型式時，因地基巖土層之間的差異性，施工圖設(shè)計時需進行地基沉降變形驗算并注意協(xié)調(diào)其差異沉降[5]。

當(dāng)同一整體大面積基礎(chǔ)上建有多棟建筑，宜考慮上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基共同作用進行變形計算。當(dāng)場地內(nèi)多個建（構(gòu)）筑物連成一體時，應(yīng)合理布設(shè)沉降縫或施工后澆帶及其位置、施工后澆帶的澆筑時間等，減小不均勻沉降。

3.3 地基穩(wěn)定性

擬建場地范圍內(nèi)無全新活動斷裂通過，場地內(nèi)主要地層因海陸相沉積，分布不連續(xù)、穩(wěn)定，場地及沿線也未發(fā)現(xiàn)滑坡、危巖、崩塌、泥石流、采空區(qū)等影響工程穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用。但場地內(nèi)分布填土、淤泥、淤泥質(zhì)土等特殊性巖土和嚴重液化的粉細砂不良地質(zhì)作用，工程地質(zhì)條件差。

擬建場地地貌單元為海陸相沉積層，地形平坦、開闊。擬建建（構(gòu)）筑物未建造在斜坡及邊坡附近，地基不具備臨空滑動面；擬建建（構(gòu)）筑物無承受較大的水平荷載或傾斜荷載；但地層變化大，工程特性差異顯著；地基持力層底面或相鄰基底標高的坡度大于10%，可判定場地地基為不均勻地基。擬建場地的地質(zhì)環(huán)境條件一般。

綜合分析，擬建場地的地基穩(wěn)定性較差，當(dāng)采用合理的設(shè)計方案及處理措施后，可避免或減小上述不利條件對建筑物的影響，可進行本工程建設(shè)。

4 場地穩(wěn)定性和適宜性評價

4.1 場地穩(wěn)定性評價

研究區(qū)范圍內(nèi)場地穩(wěn)定性從有無活動斷裂、抗震地段劃分、不良地質(zhì)作用的發(fā)育程度三個方面進行判別。擬建場地及附近無全新活動性斷裂，但發(fā)育軟弱土及液化土，平面分布上成因、巖性、狀態(tài)明顯不均勻，擬建工程場地屬“抗震不利地段”。

擬建水質(zhì)凈化廠及主干管段場地不良地質(zhì)作用（液化）發(fā)育嚴重，危害性中等，可判定擬建場地為穩(wěn)定性差場地。

4.2 工程建設(shè)適宜性評價

擬建水質(zhì)凈化廠及主干管段場地在工程地質(zhì)與水文地質(zhì)方面：場地分布有松散—稍密的填土、淤泥質(zhì)土及淤泥質(zhì)粉砂地基和液化嚴重的粉細砂層，其在平面和深度上分布極不均勻，工程性能差；地下水對工程建設(shè)影響較大，基坑開挖需采取措施降低地下水對周邊環(huán)境的影響，地表排水條件一般；場地治理的難易程度上：地基條件差，地基處理及基礎(chǔ)工程費用較高，工程建設(shè)誘發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害的幾率較大，需采取較大規(guī)模的工程防護措施，地質(zhì)災(zāi)害治理難度較大，綜合判定擬建場地適宜性差。

4.3 不良地質(zhì)作用及地質(zhì)災(zāi)害評價

研究區(qū)大地構(gòu)造上位于南嶺緯向構(gòu)造帶南緣，地處新華夏系隆起帶的次一級斷陷沉降區(qū)，高要—惠來構(gòu)造帶和恩平—新豐斷裂帶的復(fù)合部位。區(qū)域上構(gòu)造活動頻繁，加里東、印支、燕山、喜馬拉雅運動均有不同程度的顯示。

本區(qū)在新構(gòu)造時期的區(qū)域性升降運動主要表現(xiàn)在地形地貌及第四系沉積上，反映區(qū)域性上升標志主要有多級夷平面、多級河流階地、海積階地及多級海蝕平臺等；反映區(qū)域性下降的標志有第四紀沖積平原下的多層溶洞、鄰近海域水下分布的多級海底平臺等?？傮w上，該區(qū)域性升降運動，在新近紀—中更新世早期以上升為主，中更新世中晚期以后珠江三角洲總體上以下降為主。近場區(qū)內(nèi)斷層在新構(gòu)造時期以來已無強烈的活動，在地質(zhì)地貌上也沒有晚第四紀明顯活動的跡象，無全新活動跡象，本場地區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性屬基本穩(wěn)定。場地內(nèi)主要地層分布雖不連續(xù)，是海陸相沉積所致，未發(fā)生過破壞性地震，場地沿線也未發(fā)現(xiàn)滑坡、危巖、崩塌、泥石流、采空區(qū)等影響工程穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害。場地內(nèi)不良地質(zhì)作用主要為地面沉降、砂土液化。

擬建水質(zhì)凈化廠及主干管段場地砂土液化嚴重，液化對地基穩(wěn)定性影響中等，其地質(zhì)危害性中等。

5 結(jié)論

（1）擬建工程場地地貌屬三角洲海陸交互沉積層平原區(qū)，處于地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定區(qū)，但場地分布有較厚軟土和嚴重的砂土液化砂層，建筑場地為對建筑抗震不利地段，故擬建場地穩(wěn)定性差。

（2）場地地形平坦、巖土分布不均勻，地下水對工程建設(shè)有影響，地表排水條件一般，巖土工程地質(zhì)條件較復(fù)雜，在充分考慮不良地質(zhì)因素前提下，并采取工程措施后，可以建造該擬建工程。