濕陷性黃土地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)巖土工程勘察技術(shù)要點(diǎn)分析

摘要：為保障濕陷性黃土地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的順利進(jìn)行，巖土工程勘察必須要保證具有較高的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。針對(duì)某風(fēng)電勘察項(xiàng)目，采取了工程地質(zhì)調(diào)查、鉆探、探井、室內(nèi)土工試驗(yàn)等多種技術(shù)方法，對(duì)巖土層的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及選用，并進(jìn)行黃土濕陷性評(píng)價(jià)，從而在此基礎(chǔ)上對(duì)后續(xù)的設(shè)計(jì)施工提出了建議，也為相關(guān)地區(qū)的項(xiàng)目建設(shè)工作提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：黃土地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)巖土工程勘察濕陷性評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：P642

KeyPointsAnalysisofGeotechnicalEngineeringSurveyTechnologyforWindFarmsinCollapsibleLoessAreas

LIZi'an1，2WANGYong1，2

1.NorthChinaEngineeringInvestigationInstituteCo.，Ltd.，Shijiazhuang，HebeiProvince，050021China;2.TechnologyInnovationCenterforGroundwaterDisasterPreventionandControlEngineeringforMetalMines，MinistryofNaturalResourcesofPeople’sRepublicofChina，Shijiazhuang，HebeiProvince，050021China

Abstract：Inordertoensurethesmoothconstructionofwindfarmincollapsibleloessarea，geotechnicalengineeringsurveysmustbehighlyaccurateandscientific.Inthispaper，engineeringgeologicalsurvey，drilling，explorationwell，indoorsoiltestandothertechnicalmethodsareadoptedforawindpowerexplorationproject.Theparametersofrockandsoillayerarecountedandselected，andthecollapsibilityofloessisevaluated.Basedonthis，suggestionsareputforwardforsubsequentdesignandconstruction，andreferenceisprovidedforprojectconstructionworkinrelatedareas.

KeyWords：Loessregion;Windfarms;Geotechnicalengineeringsurvey;Evaluationofcollapsibility

巖土工程勘察是工程建設(shè)前期階段中至關(guān)重要的一環(huán)，在該工作的加持下，工程項(xiàng)目能夠獲得更準(zhǔn)確的各類(lèi)地質(zhì)參數(shù)，為后續(xù)設(shè)計(jì)施工等提供參考依據(jù)[1-3]。為保障濕陷性黃土地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的順利進(jìn)行，巖土工程勘察是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，在濕陷性黃土地區(qū)條件下，巖土工程勘察技術(shù)必須要保證具有較高的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。對(duì)于巖土工程勘察技術(shù)來(lái)說(shuō)，涉及到了多方面的勘察內(nèi)容，包括地質(zhì)地形環(huán)境、巖層種類(lèi)、外觀地貌、成分結(jié)構(gòu)、性質(zhì)特點(diǎn)等，如果不能全面掌握這些信息，會(huì)阻礙后續(xù)工作的順利開(kāi)展[4]。因此，在正式應(yīng)用巖土工程勘察技術(shù)時(shí)，首先要做好相關(guān)分析和研究工作，制訂完善的施工方案，重點(diǎn)把控勘察點(diǎn)間距、深度、地基承載力指標(biāo)等[5]，確保巖土工程勘察技術(shù)在濕陷性黃土地區(qū)下發(fā)揮出自身應(yīng)有作用。

某風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)位于山西省南部，海拔為460～950m。項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)位于公路兩側(cè)區(qū)域，交通較為便利。場(chǎng)地?cái)M建風(fēng)機(jī)共20座，風(fēng)機(jī)輪轂高度為160m，單機(jī)容量為5.0MW，每臺(tái)風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)箱式變壓器?？辈祀A段為詳細(xì)勘察。根據(jù)《陸上風(fēng)電場(chǎng)工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（NB/T31030—2022）、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021—2001）（2009年版）的規(guī)定，風(fēng)電場(chǎng)地基等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地復(fù)雜程度為二級(jí)，機(jī)組類(lèi)型為1級(jí)，工程重要性等級(jí)為一級(jí)，綜合確定風(fēng)電場(chǎng)巖土工程勘察等級(jí)為甲級(jí)。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)內(nèi)露地層巖性主要為第四系上、中更新統(tǒng)黃土。1風(fēng)電場(chǎng)巖土工程勘察技術(shù)方法

1.1工作量布設(shè)

本次勘察根據(jù)規(guī)范相關(guān)條款布置勘察工作量，以工程地質(zhì)調(diào)查、鉆探取土、探井、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、電阻率測(cè)試、剪切波速測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)為主要手段開(kāi)展工作。

勘探點(diǎn)主要布置在擬建風(fēng)機(jī)位中心點(diǎn)上。風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)地內(nèi)共布置鉆孔20個(gè)，孔深為16～55m。為查明場(chǎng)地內(nèi)濕陷性黃土厚度，在每個(gè)風(fēng)機(jī)點(diǎn)位處布置1個(gè)探井，共20個(gè)，井深為10～25m。

2.2勘查工作方法

2.2.1工程地質(zhì)調(diào)查

在收集、分析工作區(qū)域地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)部門(mén)提供的地形圖，對(duì)項(xiàng)目區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查。對(duì)地貌基本特征、表層土體性質(zhì)、地表水、地下水等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)查，初步查明地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地震動(dòng)參數(shù)、不良地質(zhì)作用、特殊性巖土的類(lèi)型及分布特征，調(diào)查結(jié)果滿足詳勘階段要求。

2.2.2鉆探及取樣技術(shù)

勘察使用XY-200型工程鉆機(jī)，鉆探方法回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，巖芯管取芯，開(kāi)孔直徑127mm，終孔直徑108mm；施工過(guò)程中嚴(yán)格控制回次進(jìn)尺，每回次進(jìn)尺不大于2m，確保分層精度不低于±5cm，黏土巖芯采取率≥90%，粉土巖芯采取率≥85%。另外，投入60型機(jī)械洛陽(yáng)鏟1臺(tái)，鉆探方法全井干作業(yè)成井，穿透濕陷性黃土層，孔徑500mm。投入背包鉆機(jī)1臺(tái)，鉆探方法回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，巖芯管取芯，孔徑32mm。

本次勘察場(chǎng)地土以黃土狀粉土、黃土狀粉質(zhì)黏土、粉土及少量砂土為主，鉆孔采集原狀土和擾動(dòng)土試樣，原狀土樣級(jí)別為Ⅱ級(jí)，擾動(dòng)土樣級(jí)別為Ⅳ級(jí)。為了評(píng)價(jià)黃土的濕陷性，在探井中人工挖取原狀土，試樣級(jí)別為Ⅰ級(jí)。

2.2.3室內(nèi)試驗(yàn)

本工程室內(nèi)試驗(yàn)由具備相應(yīng)資質(zhì)的試驗(yàn)室承擔(dān)，室內(nèi)土工試驗(yàn)方法嚴(yán)格依照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123—2019）的規(guī)定執(zhí)行。試驗(yàn)所用儀器經(jīng)檢定合格，并在有效期之內(nèi)。室內(nèi)試驗(yàn)項(xiàng)目根據(jù)樣品種類(lèi)、土類(lèi)、基坑開(kāi)挖深度及其影響范圍確定，試驗(yàn)項(xiàng)目有天然含水率、密度、液塑限、飽和快剪、固結(jié)試驗(yàn)、濕陷系數(shù)、顆粒分析、易溶鹽分析、巖石點(diǎn)荷載試驗(yàn)等，可以查明巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及均勻性和地基土腐蝕性。3風(fēng)電場(chǎng)巖土工程勘察重要參數(shù)選取

3.1巖土參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、選用

根據(jù)地基土物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)指標(biāo)，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)提出場(chǎng)地地基巖土體物理力學(xué)參數(shù)建議值，由于探井土樣等級(jí)相對(duì)更高，原狀性保持更好，故其中②黃土狀粉土、③黃土狀粉質(zhì)黏土、④黃土狀粉土層的指標(biāo)采用探井土樣的試驗(yàn)指標(biāo)，⑤粉土、⑥1粉砂、⑥2粉砂、⑦1強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r、⑦2中風(fēng)化灰?guī)r層的指標(biāo)采用鉆機(jī)OJXYGyXQSvPKoB6G9Z8dKA==土樣的試驗(yàn)指標(biāo)，土的常規(guī)指標(biāo)和壓縮指標(biāo)選用平均值，剪切指標(biāo)選用標(biāo)準(zhǔn)值。各工程地質(zhì)層巖土參數(shù)建議值見(jiàn)表1。

3.2黃土濕陷性評(píng)價(jià)

本次勘察對(duì)場(chǎng)地內(nèi)分布的②黃土狀粉土、③黃土狀粉質(zhì)黏土、④黃土狀粉土層黃土進(jìn)行了濕陷性測(cè)試，根據(jù)土工試驗(yàn)成果，場(chǎng)地內(nèi)②黃土狀粉土、③黃土狀粉質(zhì)黏土、④黃土狀粉土層黃土層大部分樣品濕陷系數(shù)大于0.015，屬濕陷性土，應(yīng)進(jìn)行濕陷性評(píng)價(jià)。

式（1）、式（2）中：Δzs為自重濕陷量，單位為㎜；δzsi為第i層土的自重濕陷系數(shù)；Δs為濕陷量，單位為㎜；δsi為第i層土的濕陷系數(shù)；hi為第i層土的厚度，單位為m；β0為因場(chǎng)區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)，本地區(qū)屬Ⅲ區(qū)，取0.90；β為考慮地基土的受力狀態(tài)及地區(qū)等因素的修正系數(shù)，基底下0～5m深度內(nèi)取1.5；5～10m深度在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地取1.0，在非自重濕陷性黃土場(chǎng)地取β0；10m以下在自重濕陷性黃土場(chǎng)地取β0；α為浸水機(jī)率系數(shù)，基礎(chǔ)底面下深度0～10m深度內(nèi)取1，深度10～20m深度內(nèi)取0.9，深度20～25m深度內(nèi)取0.6，深度25m以下取0.5。

通過(guò)對(duì)探井T01-T20的計(jì)算，得到場(chǎng)地內(nèi)累計(jì)濕陷量Δs為55.58～773.91mm，累計(jì)自重濕陷量Δzs為29.70～493.65mm，濕陷類(lèi)型除T14為非自重濕陷外均為自重濕陷，濕陷程度為一般～嚴(yán)重，濕陷等級(jí)T12、T14為Ⅰ級(jí)，T06、T10、T11為Ⅱ級(jí)，T17為Ⅳ級(jí)，濕陷下限深度為9.5～25.5m。其中探井T01、T05、T07、T08及T14未穿透濕陷性黃土層下限，濕陷量計(jì)算時(shí)，濕陷土層厚度按該探井揭露的最大厚度計(jì)算。本場(chǎng)地部分風(fēng)機(jī)點(diǎn)位處濕陷下限深度大于20m，為大厚度濕陷性黃土場(chǎng)地。

4濕陷性黃土地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)巖土工程分析評(píng)價(jià)

4.1場(chǎng)地穩(wěn)定性和建設(shè)適宜性

擬建場(chǎng)地內(nèi)未見(jiàn)滑坡、崩塌、泥石流、地震液化及新近活動(dòng)斷裂等不良地質(zhì)作用與地質(zhì)災(zāi)害，場(chǎng)地穩(wěn)定性屬基本穩(wěn)定，但場(chǎng)地土具濕陷性，為嚴(yán)重自重濕陷性風(fēng)機(jī)點(diǎn)位時(shí)，擬建場(chǎng)地適宜性差；一般為自重濕陷性風(fēng)機(jī)點(diǎn)位時(shí)，擬建場(chǎng)地較適宜。

4.2地基基礎(chǔ)工程評(píng)價(jià)

4.2.1天然地基評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地分布厚層濕陷性黃土，濕陷程度屬一般～嚴(yán)重，所有風(fēng)機(jī)點(diǎn)位場(chǎng)地均存在較大濕陷性，部分點(diǎn)位處濕陷下限深度大于20m，為大厚度濕陷性黃土場(chǎng)地，因此本工程擬建建（構(gòu)）筑物不宜采用天然地基作為基礎(chǔ)持力層。

4.2.2地基處理評(píng)價(jià)

基礎(chǔ)位于②層黃土狀粉土中。②層黃土狀粉土及以下分布的③層黃土狀粉質(zhì)黏土及④層黃土狀粉土均具有濕陷性，濕陷程度屬一般～嚴(yán)重，濕陷等級(jí)大多屬Ⅲ-Ⅳ的自重濕陷性場(chǎng)地，應(yīng)依據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025—2018）相關(guān)條文對(duì)基底以下濕陷性黃土進(jìn)行地基處理；地基處理建議采用灰土擠密樁法；地基處理施工質(zhì)量應(yīng)滿足有關(guān)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，以處理后的地層為基礎(chǔ)持力層。同時(shí)需做好場(chǎng)地防水、散水工作，嚴(yán)禁地表水對(duì)地基土的浸泡，以免造成地基的不均勻沉降。

4.2.3樁基礎(chǔ)

場(chǎng)區(qū)土層具有自重濕陷性，除采取結(jié)構(gòu)措施及地基處理外，還可考慮采用樁基礎(chǔ)，穿透濕陷性黃土層，以非濕陷性黃土層⑤層作為樁端持力層，樁型選擇干成孔（旋挖）灌注樁或預(yù)制樁。本項(xiàng)目中風(fēng)機(jī)上部承載力較高，建議選用樁基礎(chǔ)。

由于擬建場(chǎng)地濕陷土層厚、濕陷等級(jí)高，建議采用干作業(yè)成孔（擴(kuò)底）灌注樁，樁基持力層建議選擇⑤層粉土、⑥1層粉砂或⑥2層細(xì)砂，樁基施工過(guò)程中，做好淺部土層孔壁支護(hù)以防塌孔，并要考慮濕陷性引起的負(fù)摩阻力影響。對(duì)于有砂土地層的風(fēng)機(jī)點(diǎn)位，在施工時(shí)需要在開(kāi)挖后盡快灌注，以防發(fā)生竄孔。若采用混凝土預(yù)制樁，樁基持力層建議選擇⑤層粉土，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮建筑物對(duì)基礎(chǔ)荷載要求以便確定樁的類(lèi)型選擇和深度要求。

4.3工程風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境因素分析

（1）黃土具有塊狀結(jié)構(gòu)、垂直節(jié)理發(fā)育、孔隙大等特點(diǎn)，當(dāng)其在一定壓力和水的作用下發(fā)生濕陷時(shí)，土體結(jié)構(gòu)會(huì)快速破壞，承載力急劇下降，從而對(duì)工程施工安全造成嚴(yán)重危害。首先應(yīng)采取防水措施，其次保證地基處理或樁基施工質(zhì)量，并且在雨季期間要加強(qiáng)對(duì)場(chǎng)區(qū)沉降量的監(jiān)測(cè)，以防出現(xiàn)不均勻沉降等工程風(fēng)險(xiǎn)。

（2）開(kāi)挖深度較大，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)失效帶來(lái)的坑壁整體失穩(wěn)或局部大變形，因此可考慮采用土釘墻或鋼板樁支護(hù)等方案進(jìn)行預(yù)防。

（3）建設(shè)廠區(qū)周?chē)话憔o鄰村莊，可能會(huì)產(chǎn)生噪音、空氣污染等對(duì)居民生活的不利影響，同時(shí)居民平時(shí)的耕地等生產(chǎn)生活，也可能會(huì)導(dǎo)致工程建設(shè)期間的安全風(fēng)險(xiǎn)增加。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，巖土工程勘察技術(shù)在濕陷性黃土地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用，尤其體現(xiàn)在針對(duì)濕陷性黃土的探井取樣、土工試驗(yàn)及巖土工程分析評(píng)價(jià)等方面。因此，為了保證工程的可行性和安全性，在濕陷性黃土地區(qū)條件下進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，需要運(yùn)用先進(jìn)且正確的技術(shù)手段和方法。在未來(lái)的工程實(shí)踐中，我們也應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新技術(shù)手段，不斷完善質(zhì)量管理體系，以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境條件，為巖土工程的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。參考文獻(xiàn)[1] 肖乾.巖土工程勘察質(zhì)量控制與評(píng)價(jià)方法研究[D].合肥：安徽建筑大學(xué)，2020.

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