某濕陷性黃土場(chǎng)地巖土工程勘察實(shí)例分析與評(píng)價(jià)

李 培

（山東魯巖勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，山東濟(jì)寧 272000）

1 工程概況

擬建項(xiàng)目位于濟(jì)南高新東部，西至春秀路，南至規(guī)劃路，北側(cè)緊鄰聯(lián)東U谷地塊，東側(cè)緊鄰預(yù)留地塊。擬建建筑物主要為綜合樓、材料庫(kù)、動(dòng)力站、化學(xué)品庫(kù)、事故水池、特氣站、氫氣罐區(qū)、芯片封裝車(chē)間、調(diào)試測(cè)評(píng)樓及地下車(chē)庫(kù)，地下車(chē)庫(kù)1層。各擬建建筑物設(shè)計(jì)特征詳見(jiàn)表1。

表1 擬建建筑物設(shè)計(jì)特征

2 勘察工作量布置

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)（2009年版）第4.1.15 條的規(guī)定，結(jié)合各建筑物的特征及場(chǎng)地地質(zhì)條件，沿各擬建建筑物輪廓線(xiàn)和角點(diǎn)布設(shè)鉆孔，點(diǎn)、線(xiàn)間距符合規(guī)范要求，勘探點(diǎn)間距小于30.00m，共布置80 個(gè)鉆孔,9 個(gè)探井。鉆孔類(lèi)型分為取樣孔、標(biāo)貫孔、標(biāo)貫與和動(dòng)探孔、鑒別孔。勘探點(diǎn)設(shè)計(jì)孔深如下：

綜合樓、芯片封裝廠(chǎng)房：控制性鉆孔孔深20.0m，一般性鉆孔孔深15.0m；材料庫(kù)：控制性鉆孔孔深15.0m，一般性鉆孔孔深12.0m；化學(xué)品庫(kù)、特氣站：控制性鉆孔孔深15.0m，一般性鉆孔孔深12.0m；動(dòng)力站：控制性鉆孔孔深25.0m，一般性鉆孔孔深12.0m；事故水池：鉆孔孔深20.0m；氫氣罐區(qū)：鉆孔孔深12.0m；測(cè)評(píng)樓：控制性鉆孔孔深28.0m，一般性鉆孔孔深25.0m；地下車(chē)庫(kù)：鉆孔孔深15.0m；探井深度：深度6.3～8.7m，以實(shí)際揭穿黃土為準(zhǔn)。

3 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

3.1 地形、地貌

場(chǎng)地區(qū)域?qū)儆谧匝嗌狡诘貧み\(yùn)動(dòng)上升成陸地后形成的魯中泰沂隆起帶西北部的北傾單斜構(gòu)造邊緣地帶，與華北沉降帶相鄰。場(chǎng)地附近區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造主要有港溝斷裂及孫村斷裂。

擬建場(chǎng)地位于濟(jì)南市高新區(qū)春秀路以東，飛躍大道以北。場(chǎng)地為耕地，地形基本平坦；鉆孔孔口標(biāo)高58.99~62.18m，相對(duì)高差3.19m。場(chǎng)地地貌單元為山前沖洪積平原。

3.2 水位地質(zhì)條件

根據(jù)搜集區(qū)域水文資料，勘區(qū)地下水類(lèi)型為碳酸鹽巖巖溶裂隙水，賦存于溶蝕裂隙、溶洞、巖溶管道中，分布極不均勻。補(bǔ)給方式主要有大氣降水入滲補(bǔ)給及第四系松散巖類(lèi)孔隙水滲透補(bǔ)給。排泄方式主要以泉水排泄、人工開(kāi)采排泄、補(bǔ)給第四系含水層、表流排泄為主。

勘察期間，于鉆孔內(nèi)未揭示地下水。搜集區(qū)域水文地質(zhì)資料，地下水埋藏較深，據(jù)調(diào)查地下水位標(biāo)高低于35.0m，其變化幅度為3.00~10.00m。

3.3 地層巖性

場(chǎng)地地層主要由第四系沖洪積成因的粘性土、碎石，在勘察深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地第四系地層自上至下為山前沖洪積成因的粘性土、碎石等，根據(jù)鉆探揭露、現(xiàn)場(chǎng)鑒別大致分為6 個(gè)主層，1 個(gè)亞層，現(xiàn)按鉆探揭露順序自上而下分述如下：

①雜填土(Q4ml)：黃褐色，松散，稍濕，主要以粘性土為主，偶見(jiàn)碎石、磚渣等建筑垃圾，局部含量較高。該層厚度：1.00~2.80m,平均1.84m;層底標(biāo)高:57.29~60.04m,平均58.59m;層底埋深:1.00~2.80m,平均1.84m。

②黃土狀粉質(zhì)粘土(Q4al+pl)：褐黃色，可塑，無(wú)搖振反應(yīng)，稍具光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性中等，具大孔或針孔結(jié)構(gòu)，可見(jiàn)鈣質(zhì)條紋。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度:4.10~6.60m,平均5.35m;層底標(biāo)高:51.09~54.98m,平均53.25m;層底埋深:5.70~8.80m,平均7.19m。

③粉質(zhì)粘土(Q4al)：褐黃色，可塑，局部硬塑，無(wú)搖振反應(yīng)，稍具光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性中等，含少量氧化鐵，含少量姜石（粒徑1~5cm），局部姜石含量可達(dá)10%。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度:0.50~7.20m,平均4.53m;層底標(biāo)高:46.12~53.31m,平均48.72m;層底埋深:6.60~14.50m,平均11.72m。

③-1 碎石(Q4al+pl)：青灰—灰白色，中密，稍濕，母巖成分為灰?guī)r，呈次棱角狀，局部呈亞圓形或橢圓形，含量約60%~70%左右，一般粒徑2~6cm，最大8cm，褐黃色粘性土及粗礫砂充填。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度:0.50~2.70m,平均1.51m;層底標(biāo)高:44.52~48.62m,平均46.71m;層底埋深:12.50~14.50m,平均13.48m。

④粉質(zhì)粘土(Q3al)：棕黃色，硬塑，無(wú)搖振反應(yīng)，稍具光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性中等，含少量鐵錳氧化物，部分含少量碎石（粒徑2～5cm）。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度:0.50～5.80m,平均2.56m;層底標(biāo)高:40.51～47.18m,平均44.33m;層底埋深:15.00～18.90m,平均15.98m。

⑤層碎石(Q3al+pl)：青灰—灰白色，密實(shí)，稍濕，母巖成分為灰?guī)r，呈次棱角狀，局部呈亞圓形或橢圓形，含量約60%~70%左右，一般粒徑2~10cm，最大15cm，棕黃—棕紅色粘性土充填，部分膠結(jié)呈短柱狀及柱狀（節(jié)長(zhǎng)5~20）。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度：1.60~5.40m,平均3.40m;層底標(biāo)高:36.11~41.84m,平均39.16m;層底埋深:19.50~23.30m,平均21.10m

⑥層粉質(zhì)粘土(Q3al)：棕紅色，硬塑，無(wú)搖振反應(yīng)，切面光滑，干強(qiáng)度及韌性高，含少量鐵錳氧化物。場(chǎng)區(qū)普遍分布，均未穿透。

3.4 地基土的腐蝕性評(píng)價(jià)

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版）中12.2條，判定場(chǎng)地內(nèi)地下水水位以上的土層對(duì)建筑材料的腐蝕性評(píng)價(jià)詳見(jiàn)表2。

表2 地基土腐蝕性評(píng)價(jià)表

由表2可見(jiàn)，場(chǎng)區(qū)場(chǎng)區(qū)地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

4 場(chǎng)地地震效應(yīng)評(píng)價(jià)

據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)（2016 年版）附錄A，濟(jì)南市歷城區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.05g，根據(jù)《山東省建設(shè)工程抗震設(shè)防條例》（2020修正）(山東省人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)公告(第213號(hào)))有關(guān)規(guī)定，濟(jì)南市所有新建工程均應(yīng)按不低于地震烈度Ⅶ度進(jìn)行抗震設(shè)防，場(chǎng)區(qū)抗震設(shè)防應(yīng)按照不低于地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)值0.10g 確定抗震設(shè)防要求。濟(jì)南市歷城區(qū)抗震設(shè)防烈度按Ⅶ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組。

擬建建筑物抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)（2016年版）第4.1.3條規(guī)定，勘察期間進(jìn)行了波速測(cè)試，本場(chǎng)地等效剪切波速介于217~224m/s 之間，波速值范圍150＜Vs≤250m/s，場(chǎng)地土類(lèi)別為中軟土，根據(jù)調(diào)查收集資料，該場(chǎng)地覆蓋層厚度約為30~40m 之間，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)（2016 年版）第4.1.6 條規(guī)定，確定建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。根據(jù)場(chǎng)地類(lèi)別調(diào)整后的設(shè)計(jì)特征周期為0.45s。

5 巖土工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

5.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性和適宜性評(píng)價(jià)

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，距離擬建場(chǎng)地較近的斷裂構(gòu)造：港溝斷裂及孫村斷裂，均屬于第四紀(jì)晚期不活動(dòng)或弱活動(dòng)斷裂，不會(huì)對(duì)擬建場(chǎng)地穩(wěn)定性產(chǎn)生影響；擬建場(chǎng)地地基土主要由人工填土及山前沖洪積形成的粘性土、碎石等組成。擬建建筑物場(chǎng)地，地形較平坦，地貌單一，淺層黃土狀粉質(zhì)粘土需經(jīng)地基處理，地基主要受力層范圍內(nèi)，不具備形成土洞、塌陷的條件，且周邊無(wú)臨空面或采空區(qū)，故此在承載力允許的條件下，本場(chǎng)地建筑物地基穩(wěn)定。

5.2 黃土濕陷性評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)區(qū)屬山前沖洪積平原地貌單元，場(chǎng)區(qū)內(nèi)無(wú)河流通過(guò)，多呈褐黃色，見(jiàn)少量蟲(chóng)孔、針孔發(fā)育，不含有機(jī)質(zhì)、斑狀或條狀氧化鐵，未見(jiàn)砂、礫、巖石碎屑，未見(jiàn)磚瓦陶瓷碎片或朽木片等人類(lèi)活動(dòng)的遺物，根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025-2018）附錄D 中第D.0.1 條判斷，該層黃土狀粉質(zhì)粘土不屬于新近堆積黃土。

另根據(jù)附錄D 中第D.0.2 條計(jì)算，R= -68.45e+10.98α-7.16γ+1.18ω該場(chǎng)地范圍內(nèi)分布第②層黃土狀粉質(zhì)粘土，e=0.74，α=0.31MPa-1，γ=18.85kN/m3，ω=22.9%，R=-155.19，R0=-154.80。R＜R0，第②層黃土狀粉質(zhì)粘土不屬于新近堆積黃土。

經(jīng)人工挖探井取土樣進(jìn)行濕陷性試驗(yàn)分析，部分土樣的濕陷系數(shù)δs≥0.015，判斷第②層黃土狀粉質(zhì)粘土具濕陷性，濕陷程度為輕微—中等，濟(jì)南地區(qū)黃土狀粉質(zhì)粘土或黃土狀粉土為非自重濕陷性黃土。濕陷起始?jí)毫Γ≒sh）可按120kPa考慮。

根據(jù)探井所在位置，結(jié)合建筑物基礎(chǔ)埋深，按照《濕陷性黃土地區(qū)建筑標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50025-2018）第4.4.4條公式（4.4.4）計(jì)算地基總濕陷量Δs，取β=1.5；各建筑物地基的總濕陷量Δs，芯片封裝廠(chǎng)房總濕陷量Δs=225.75mm，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)；測(cè)評(píng)樓總濕陷量Δs=26.78mm，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)；綜合樓總濕陷量Δs=250.51mm，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)；材料庫(kù)總濕陷量Δs=193.01mm，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)；化學(xué)品庫(kù)總濕陷量Δs=207.15mm，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)；特氣站總濕陷量Δs=128.55mm，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)；氫氣罐區(qū)總濕陷量Δs=128.55mm，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)；事故水池總濕陷量Δs=72.01mm，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)；動(dòng)力站總濕陷量Δs=62.55mm，濕陷等級(jí)Ⅰ級(jí)。

綜述，按照《濕陷性黃土地區(qū)建筑標(biāo)準(zhǔn)》GB50025-2018 有關(guān)規(guī)定，綜合評(píng)定：擬建擬建化學(xué)品庫(kù)、氫氣罐區(qū)抗震設(shè)防類(lèi)別重點(diǎn)設(shè)防類(lèi)，為乙類(lèi)建筑，地基濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)（輕微），處理深度不應(yīng)小于地基壓縮層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ挡粦?yīng)小于100kPa。

擬建其他建筑物為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類(lèi)，為丙類(lèi)建筑，地基濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)（輕微），地基處理厚度不小于1m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始?jí)毫χ挡幌掠?00kPa。

6 基礎(chǔ)方案

6.1 各巖土層地基承載力及變形指標(biāo)

根據(jù)《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)、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)等規(guī)范，參照《工程地質(zhì)手冊(cè)》(第五版)，根據(jù)原位測(cè)試數(shù)據(jù)、巖土試驗(yàn)成果及現(xiàn)場(chǎng)鑒別，在借鑒了附近區(qū)域建筑經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定各巖土層的地基承載力特征值fak、壓縮模量Es1-2建議值建議值見(jiàn)表3。

表3 各巖土層的地基承載力特征值fak、壓縮模量Es參數(shù)建議值表

6.2 地基基礎(chǔ)方案評(píng)價(jià)

（1）擬建芯片封裝廠(chǎng)房，為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，丙類(lèi)建筑，單位面積荷載80kPa，基底標(biāo)高約60.5m，持力層為第①層雜填土，局部高于現(xiàn)狀地面，且下部第②層黃土狀粉質(zhì)粘土，具輕微濕陷性，地基處理厚度不小于1m，綜合確定，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

（2）擬建測(cè)評(píng)樓，為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，丙類(lèi)建筑，單位面積荷載130kPa，基底標(biāo)高約55.3m，持力層為第②層黃土狀粉質(zhì)粘土，由于該層具輕微濕陷性，建議采用灰土換填或者強(qiáng)夯地基處理方案。

（3）擬建綜合樓，為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，丙類(lèi)建筑，單位面積荷載130kPa，基底標(biāo)高約59m，持力層為第①層雜填土，且下部第②層黃土狀粉質(zhì)粘土，具輕微濕陷性，地基處理厚度不小于1m，綜合確定，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

（4）擬建動(dòng)力站，為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，丙類(lèi)建筑，單位面積荷載120kPa，基底標(biāo)高約61.5~56.0m，持力層為第①層雜填土，地下一層部位為第②層黃土狀粉質(zhì)粘土，地基處理厚度不小于1m，綜合確定，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

（5）擬建化學(xué)品庫(kù)、氫氣罐區(qū)為重點(diǎn)設(shè)防設(shè)防，乙類(lèi)建筑，單位面積荷載23~30kPa，基底標(biāo)高約60.5m，持力層為第①層雜填土，由于下部第②層黃土狀粉質(zhì)粘土，具濕陷性，地基濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)（輕微），處理深度不應(yīng)小于地基壓縮層深度的2/3，綜合確定，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

（6）擬建事故水池為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，丙類(lèi)建筑，單位面積荷載80kPa，基底標(biāo)高約56.7m，持力層為第②層黃土狀粉質(zhì)粘土，具輕微濕陷性，地基處理厚度不小于1m，綜合確定，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

（7）擬建材料庫(kù)、特氣庫(kù)、門(mén)衛(wèi)，為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，丙類(lèi)建筑，單位面積荷載25～30kPa，基底標(biāo)高約60.10~60.5m，持力層為第①層雜填土，持力層為第①層雜填土，局部高于現(xiàn)狀地面，由于下部第②層黃土狀粉質(zhì)粘土，具濕陷性，地基濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)（輕微），地基處理厚度不小于1m，綜合確定，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

7 基坑支護(hù)

擬建測(cè)評(píng)樓及動(dòng)力站局部為地下一層，開(kāi)挖深度約4.0～5.5m，其他建筑物開(kāi)挖深度均小于1.5m，基坑周邊地形平坦，離周邊道路及已有建筑物較遠(yuǎn)，環(huán)境條件相對(duì)簡(jiǎn)單。開(kāi)挖深度范圍內(nèi)地層為第四系山前沖洪積地層，基坑側(cè)壁巖土層主要為①層雜填土、②層黃土狀粉質(zhì)粘土、③層粉質(zhì)粘土?？辈炱陂g，于鉆孔內(nèi)未揭示地下水。基坑開(kāi)挖時(shí)可不考慮地下水對(duì)基坑開(kāi)挖影響?！督ㄖ又ёo(hù)技術(shù)規(guī)范》(JGJ120－2012) 第3.1.3條的規(guī)定，本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)。

根據(jù)擬建建筑物基礎(chǔ)埋深、周邊建筑物情況及場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件，結(jié)合場(chǎng)地施工條件，從經(jīng)濟(jì)合理的角度，建議采用土釘墻+掛網(wǎng)噴砼支護(hù)方案并結(jié)合適當(dāng)?shù)钠侣史牌禄虿捎猛玲攭χёo(hù)。

根據(jù)原位測(cè)試數(shù)據(jù)、巖土試驗(yàn)成果，充分考慮和借鑒附近區(qū)域同類(lèi)工程建筑經(jīng)驗(yàn)，確定基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)，見(jiàn)表4。

表4 各巖土層基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)建議值表

8 結(jié)論與建議

（1）場(chǎng)區(qū)屬山前沖洪積平原地貌單元。場(chǎng)地內(nèi)及周邊無(wú)滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)作用，屬基本穩(wěn)定場(chǎng)地，較適宜進(jìn)行本工程建設(shè)。

（2）擬建建筑抗震設(shè)防烈度按7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度按0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組。根據(jù)本次鉆探和區(qū)域地質(zhì)資料，由波速測(cè)試成果分析，覆蓋層20m深度內(nèi)等效剪切波速度150≤vse≤250m/s，覆蓋層厚度為30~40m 之間，按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，Ⅱ類(lèi)建筑場(chǎng)地，特征周期值為0.45s。

（3）場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)型為Ⅲ類(lèi)，根據(jù)場(chǎng)區(qū)土的易溶鹽試驗(yàn)成果分析評(píng)價(jià)，場(chǎng)區(qū)場(chǎng)區(qū)地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

（4）地基基礎(chǔ)方案建議：

①擬建芯片封裝廠(chǎng)房，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

②擬建測(cè)評(píng)樓，建議采用灰土換填或者強(qiáng)夯地基處理方案。

③擬建綜合樓建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

④擬建動(dòng)力站建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

⑤擬建化學(xué)品庫(kù)、氫氣罐區(qū)，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

⑥擬建事故水池為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

⑦擬建材料庫(kù)、特氣庫(kù)、門(mén)衛(wèi)，建議采用強(qiáng)夯地基處理方案。

（5）擬建場(chǎng)地內(nèi)分布有第②層黃土狀粉質(zhì)粘土不屬于新近堆積黃土。經(jīng)人工挖探井取黃土進(jìn)行濕陷性試驗(yàn)分析，具濕陷性，濕陷程度為濕陷性輕微—中等，濕陷性等級(jí)Ⅰ級(jí)（輕微）。該層黃土為非自重濕陷性黃土，濕陷起始?jí)毫Γ≒sh）可按120kPa考慮。

（6）本工程基坑最大開(kāi)挖深度在現(xiàn)地表下約4.0~5.5m，本工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，建議采用自然放坡或土釘墻支護(hù)的支護(hù)方式，擬建場(chǎng)地地下水位埋置較深，可不考慮地下水對(duì)基坑施工的影響，但應(yīng)注意當(dāng)雨季時(shí)，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，地表瞬時(shí)來(lái)水通過(guò)基坑上部滲透進(jìn)入基坑的情況。