芜湖常春汽车内饰件有限公司厂房场地工程地质分区探讨

殷帅,马淑芝,盛红星(．芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司,安徽芜湖 4000; ．中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉 430074)

芜湖常春汽车内饰件有限公司厂房场地工程地质分区探讨

殷帅1∗,马淑芝2,盛红星1
(1．芜湖市勘察测绘设计研究院有限责任公司,安徽芜湖 241000; 2．中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉 430074)

摘 要:工程地质分区是保证区域土地合理利用、建筑物经济安全的重要前提,工程场地作为区域的规划单元,根据其所具有的复杂工程地质条件,进行工程地质分区,有助于正确评价工程场地的适宜性及地基基础方案的合理性,对保证工程建设的安全经济有十分重要的意义。本文以芜湖市常春汽车内饰件有限公司厂房工程场地为例,结合勘探、土工试验成果研究,建立工程地质分区模型,依据场地地层岩性及分布特征等要素对该场地进行工程地质分区,为该工程的设计提供合理可行的建议。

关键词:规划单元；地层岩性；地层分布；工程地质模型；工程地质分区

1　引 言

工程地质分区是在所研究的区域内,依据工程地质条件相似或相近的基本原则进行的区域划分,其目的是结合工程类型和分布进行工程地质分区评价,保证区域土地合理利用、建筑物的经济和安全。已有众多学者对区域工程地质分区进行了研究[1～4]。区域是宏观范畴,规划单元是属微观范畴,规划单元是指一个依据土地用途划分的场地单元,工程场地作为区域的规划单元[5],当其具有复杂工程地质条件时,尽管占地面积小但复杂的工程地质条件也同样影响工程建设。针对该情况如若进行工程地质分区,将有助于正确评价工程场地的适宜性及地基基础方案的合理性,对保证工程建设的安全经济有十分重要的意义。

芜湖常春汽车内饰件有限公司厂房建设场地就属于规划单元内具有复杂工程地质条件的例子,本文以该工程为例探讨规划单元内工程地质分区的应用,结合勘探、土工试验成果,建立工程地质分区模型,依据场地地层岩性及分布特征等要素对所在规划单元的工程地质条件进行详细划分,为该工程的设计提供合理可行的建议,指导复杂工程地质条件的规划单元进行工程建设。

2　工程概况

芜湖常春汽车内饰件有限公司厂房场地位于芜湖市经济技术开发区龙山街道银湖北路东侧。场地西邻长江(直线距离约2．2 km),东侧为龙山(直线距离约0．5 km),南西侧为芜湖市区最高海拔的四褐山(132．0 m,直线距离约2．0 km)。

厂房平面尺寸为187．0×97．0 m2,主要由1F、2F厂房及3F办公楼组成,最大建筑高度为12．5 m。1F厂房结构形式采用单层钢架结构、2F厂房及3F建筑物采用钢筋混凝土框架结构,安全等级为二级,单柱最大荷载为1 500 kN。

3　工程地质条件

3．1地质构造及地形地貌特征

芜湖地区位于扬子地台坳沿江拱起断裂褶皱带内[6],处于宁芜火山岩盆地南端边缘,本区所在地隶属“扬铜”地震带,为中弱震发震区,区内地震活动较弱,最强未超过4．3级[7]。

场地的地形地貌系长江中下游平原、散落零星低残丘的组成部分,地貌单元为阶地,在河流的侵蚀堆积作用下冲坳沟发育,后被松散沉积物堆积形成宽平的“U”型谷,地面高程一般为6．8 m～8．5 m,现场地局部受人工堆土影响高程有所变化,最高处达11．0 m,如图1所示。

图1　工程地质平面图

3．2地层岩性

场地内地层呈多层结构且连续性差,主要为侏罗系(J)及第四系(Q4),如图2所示,从上到下依次为:①杂填土,杂色,主要成分为黏性土等,含砖块、碎石及大混凝土块等,分布广泛,松散,局部饱水,土质不均匀。②淤泥质粉质黏土,灰色-青灰色,含少量粉细砂及有机质,局部夹有软塑-可塑状粉质黏土及粉细砂,局部缺失。软塑-流塑状,高压缩性。③粉质黏土,灰色-灰绿色、灰黄色,含有钙质结核及粉细砂,稍湿,干强度高,韧性高,该层分布广泛,硬-可塑状,中-低压缩性。③-1粉质黏土夹粉土,灰黄色-黄色,含有钙质结核及粉细砂,粉土呈稍密-中密状,局部有摇振反应,干强度低,韧性低,局部缺失,硬-可塑状。④砂岩风化层,灰色-青灰色、灰黄色,呈中密-密实状,上部为全风化层,下部为强风化层,遇水易软化,局部夹有砂岩碎石,分布广泛,未揭穿。

图2　工程地质剖面图

3．3水文地质条件

场地内地表径流主要受降雨量控制,地表水受季节影响较大,地势低洼易积水且不易自然径流入江,浅部揭露地下水位较浅,类型主要为上层滞水及潜水,主要赋存在①、②层土,③、③-1层土为相对隔水层,故③-1及④层土以下地下水具有微承压性的特点。

3．4新构造运动及不良地质作用

芜湖区域[6]内涉及长江河谷沉降区和江南差异隆起区两个新构造单元。该地区自中生代的侏罗纪开始,进入滨太平洋边缘活动带阶段。进入新生代以来,构造运动和岩浆活动渐趋微弱。古新纪经历了一个相当长的稳定时期。新近纪以来,构造运动有所增强,以升降差异运动为主,断裂活动和褶皱作用不明显,主要受间歇性的以下降性质为主的新构造运动制约。

场地内未发现岩溶、滑坡、泥石流等不良地质现象。

4　场地工程地质分区及评价

4．1工程地质模型

工程地质模型能够较形象直观地表达工程与地质条件相互依存的关系,深化工程地质条件的研究,便于抓住影响工程建设的关键条件[7]。

该工程类型、地形地貌等如图1所示;场地地层岩性及分布特征、环境要素即地下水分布等如图2所示;根据室内土工试验并结合土力学研究,主要土层物理力学性质指标统计值如表1所示,在忽略取样及试验所造成的误差,将试验结果同区域的经验值对比分析,②层淤泥质粉质黏土的主要力学指标(如C、Φ值)较经验值要高。其属软土范畴、特殊性土层,强度低、灵敏度高、受压缩后易变形,工程地质性质较差,易对基础、承台、基坑的稳定造成影响,当地年长的工程师通常称其为“弹簧土”,在工程建设中应特别引起高度的重视;③层粉质黏土与③-1层粉质黏土夹粉土的主要力学指标与经验值相当,呈硬-可塑状,强度高、力学性质好,往往作为良好的浅基础持力层使用。

按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定的对土层等效剪切波波速估算公式进行估算(计算深度为20．0 m),可判断该场地土层波速范围在100．0 m/ s～193．0 m/ s,其属中软-软弱类型土层。

主要土层物理力学性质指标平均值 表1

4．2详细工程地质分区

场地应根据场地的成分、质量等级、特征等级进行分类,这是进行工程地质分区的重要程序与基础[3]。如上分析,该工程类型为工业厂房及办公楼建设、单柱荷载较大,该场地的微地形地貌较平坦起伏较小、所在环境如地下水分布等变化不大,但主要岩土层分布不连续且厚度变化较大、工程性质变化明显,主要体现在②层特殊性土的分布不连续、厚度变化大、承载力特征值较低,③层粉质黏土局部缺失、承载力特征值较高,④层砂岩风化层的顶面起伏较大,钻孔土层剪切波速估算值幅度变化较大等。

本文将依据场地成分及特征进行详细工程地质分区,地形地貌、环境等要素影响较小而不能成为分区主要依据,地层岩性及分布特征、土层工程性状等要素影响较大而成为主要分区依据,且这三个要素的变化主要由土层等效剪切波波速估算值的变化体现出来,依据工程地质条件相近的基本原则将本工程场地详细划分为三个分区,分别为Ⅰa区、Ⅰb区、Ⅰc区,如表2、图3所示。

详细工程地质分区 表2

图3　详细工程地质分区图

4．3分析、评价及结果

通过详细工程地质分区后,该工程场地的主要工程地质问题已很明显,Ⅰa区、Ⅰb区与Ⅰc区场地土类型不同,其中Ⅰa、Ⅰb区为中软土场地土,Ⅰc区为软弱土场地土,按照场地土类型划分,设计基本地震加速度为0．05 g,设计地震分组第一组,Ⅰc区为建筑抗震不利地段;②层淤泥质粉质黏土主要分布在Ⅰa、Ⅰc区内,顶面埋深较浅,其底面呈斜坡状变化,厚度1．3 m ～17．6 m,厚度变化大且其承载力不满足浅基础要求;④层砂岩风化层广泛分布,在Ⅰc区内顶面受侵蚀作用影响起伏相差大,顶面呈斜坡状变化,虽易软化但仍然是良好的深基础持力层;③层粉质黏土主要分布在Ⅰb区内,埋深较浅且物理力学性质较好,是良好的浅基础持力层,结合工程性状分析提出如下建议:

(1)Ⅰa、Ⅰc区若采用浅基础,需要进行地基处理,满足设计要求后方可采用;若采用桩基础,可以④层砂岩风化层为基础持力层,但应特别注意其遇水易软化的特性。

(2)Ⅰb区可采用以③层粉质黏土为基础持力层的浅基础。

一般情况下,同一建筑物下采用两种或以上的基础形式,易导致建筑物出现不均匀沉降引起开裂而影响正常使用。该工程在同一种基础形式不满足实际的情况下,工程设计时考虑并采纳了工程地质分区后的基础形式与持力层选择的建议:

(1)Ⅰa区内办公用房基础形式采用桩基。

(2)Ⅰb区内厂房基础形式采用浅基础。

(3)Ⅰc区内厂房基础形式采用水泥土搅拌桩复合地基。

为考虑有效减轻不均匀沉降的危害,设计时特别设置了连系梁,基础施工及完成时对桩基和复合地基分别进行检测,承载力满足要求、沉降满足要求,工程竣工后沉降满足要求。

5　结 论

(1)本文主要依据地层岩性及分布特征、土层工程性状等要素分析对场地进行详细工程地质分区,这三个要素的变化主要体现在土层等效剪切波波速估算值的变化上。

(2)根据要素分析,并依据工程地质条件相近的基本原则将本工程场地详细划分成三个分区,分别为Ⅰa区、Ⅰb区、Ⅰc区。

(3)若Ⅰa、Ⅰc区采用浅基础,需要进行地基处理,满足设计要求后方可采用;若采用桩基础,可以④层砂岩风化层为基础持力层,但应特别注意其遇水易软化的特性。Ⅰb区可采用以③层粉质黏土为基础持力层的浅基础。工程设计时采纳了工程地质分区后的基础形式与持力层选择的建议。

(4)针对具有复杂工程地质条件的规划单元,应形成从注重野外细致的勘探到室内土工试验及土力学研究到建立工程地质分区模型,依据主要要素进行分析对工程场地进行详细分区,最后提出合理可行的建议来解决工程地质问题的工作模式。

参考文献

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[10] 《工程地质手册》编写委员会．工程地质手册(第四版) [M]．北京:中国建筑工业出版社,2007．

Study on Engineering Geological Zoning with the Site of the Factory of Wuhu Changchun Automotive Interior Parts Company Limited

Yin Shuai1,Ma Shuzhi2,Sheng Hongxing1
(1．Wuhu Geotechnical and Survey Design Institute Co．,Ltd,Wuhu 241000,China; 2．School of Engineering,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan 430074,China)

Abstract:Engineering geological zoning is the important premise of regional rational land use and economic security of structure,engineering fields as regional planning unit,partitioning engineering geological zoning according to complex engineering geological conditions,be conducive to correct evaluation of engineering site suitability and the rationality of the foundation scheme,has very important significance to ensure the safety of the engineering construction economy．Taking the engineering site of the factory of Wuhu changchun automotive interior parts company limited as an example,combining with the exploration and geotechnical test results,setting up engineering geological zoning model,partitioning engineering geological zoning according to the field of formation lithology and other elements of the site,for the feasible suggestions to the designer．

Key words:planning unit;formation lithology;stratigraphic distribution;engineering geological model;engineering geological zoning

文章编号:1672-8262(2015)05-159-04中图分类号:P642,TU412

文献标识码:B

收稿日期:∗2015—05—22

作者简介:殷帅(1986—),男,硕士,工程师,主要从事岩土工程勘察技术工作。