新疆库车民用机场迁建工程地质条件及地基处理分析

2017-08-28侯谦儒

地下水 2017年4期

关键词：库车场区粉土

侯谦儒，刘平，王庆

(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一水文工程地质大队，新疆乌鲁木齐 830091)

新疆库车民用机场迁建工程地质条件及地基处理分析

侯谦儒，刘平，王庆

(新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一水文工程地质大队，新疆乌鲁木齐 830091)

新疆库车民用机场迁建工程建设项目场区属于库车河冲洪积平原中游洪泛区，场地内地下水水位埋深较浅，对场区地基土含盐量、场区地下水埋深及富水性、场区溶陷性及湿陷性地基土的承载力和变形特征等对场区内水文地质与环境地质条件进行分析，查明场地大部分地段地基土对混凝土、钢筋和钢结构均有不同程度的强腐蚀作用，地基土按含盐量分类为强—中盐渍土。场地地基土不适宜做为天然地基，需对场地地基进行地基处理，应对地下水位线以上土层采用强夯法和分展碾压法进行地基处理，提高地基承载力，改善地基均匀性，为建设工程提供基础条件。

库车河冲洪积平原中游洪泛区；岩土工程勘察；工作方法；认识

1 场地工程地质条件

1.1 地形地貌

库车民用机场迁建工程建设项目位于库车县城西南约8 km，南疆水利指挥部以东约500 m处,为库车河冲洪积平原中游洪泛区。地势相对平缓，北高南低，坡降5‰～13‰，场区内植被主要以芦苇、骆驼刺为主，场地东部有小型沙丘和沙垄分布。

1.2 地层

该区内地基土从上到下一般分布规律为：粉土—中砂—粉土—细砂。从西向东，沉积物颗粒由细变粗。场地地下水位埋深变化较明显，水位从西侧到东侧逐渐增高。通过跑道区勘探孔揭露，可将该区地基土在竖向上分层如下：

1.2.1 粉细砂

主要分布于场区以东，地层岩性为细砂、粉砂，该层在勘察区分布不连续，在地表分布不稳定，多呈链状，多为固定半固定沙丘，通过勘探孔揭露，结合地形测量成果分析，该层厚度多在4～8 m，砾砂层呈灰白色—青灰色，干燥，结构稍密—中密，主要成分：石英、云母。

1.2.2 粉土

土黄色，干燥—稍湿，属低液限粉土，富含植物根系，韧性中等，刀切面光滑。在水平上分布相对均匀，该段粉土层分布深度在1.2～6.3 m之间。

1.2.3 中砂

灰黄色，干燥，结构稍密—中密，主要成分：石英、云母。粘粒含量约占3%，主要分布于跑道区西侧。该层分布不连续，主要分布在ZK73、ZK74、ZK65以西，该层厚度0.8～5.10 m。

1.2.4 粉土

土黄色，该层分布大多在水位以下，多为湿—饱和，属低液限粉土，富含植物根系，韧性中等，刀切面光滑。在水平上分布相对均匀，深度在2.10～15.00 m之间，该层厚度0.6～10.20 m。

1.2.5 细砂

灰白色—青灰色，湿—饱和，结构中密—密实，主要成分：石英、云母。粘粒含量约占3%，含少量砾石。该层贯穿于整个场地，为主要的工程地质层，不同地段夹有粉土、中砂、砾砂及少量圆砾的透镜体，在水平上分布相对均匀，该层最大揭露厚度14 m。

2 水文地质与环境地质条件

2.1 水文地质条件

场地内地下水类型为第四系松散岩类孔隙水，地下水含水层具有潜水-承压水双层结构的特性。地下水的主要补给来源为库车河上游地段地表水(河流、渠系、田间灌溉以及暴雨洪流)渗入补给，以地下迳流的方式向下游地段迳流排泄。据区域水文地质成果资料结合我单位2007—2008年完成的库车县地下水资源评价钻孔长观资料分析，场地内地下水位年变幅在0.46～0.55 m。场地内地下水水位受地势高差影响自西向东水位埋深由浅变深，埋深由1.0 m渐变为6.7 m。地下水迳流方向为北东向南西。

2.2 环境地质条件

通过对场区进行简单的环境地质调查，拟建场内分布一季节性洪水冲沟，呈南北向分布，最宽可达30 m，深1～2 m，属季节性泄洪冲沟。在降水集中的丰水期会发生季节性洪流，洪流经泄洪冲沟向南汇入跃进水库，对场区产生一定的影响。场区东侧，沙丘分布较多，沙化现象较严重。

3 地基勘察步骤

场地地基土存在交通条件较差，沙丘分布较多，场地沙化现象较严重，地基土具有盐胀性及湿陷性，地下水位埋深较浅，场地地表土富含植物根系且场地土存在点状液化等问题，应重点查清场区地基土含盐量、场区地下水埋深及富水性、场区溶陷性及湿陷性地基土的承载力和变形特征等。主要勘察应包括：资料收集、工程测量、综合地质测绘、勘探、原位测试、室内土工试验和资料整理及报告编写等步骤。

3.1 资料收集

对建设场地范围内及周边地区的水文地质与工程地质资料进行分析，确定建设场地的基础地质条件、水文地质条件及工程地质条件，特别是场地周边地区地基土的工程地质特性基础数据。

3.2 工程测量

对航站区、跑道东端及跑道西端、DVOR/DME台址方圆300m地段进行1：500或1：1000的地形测量。并对所有工程勘探点进行统一测放。

3.3 综合工程地质测绘

采用1：2000比例尺对拟建库车迁建机场场区区域范围进行了工程地质测绘。

3.4 勘探

本次工作勘探主要为钻探、井探及物探，通过钻探和井探工作，有效地揭露建设场地的地层岩性，同时在勘探点进行原位测试及取样工作，了解和确定场地土的工程地质特性。

3.5 原位测试

主要包括标准贯入试验、重型动力触探试验、载荷试验孔内波速测试等目的是为确定场地工程地质物理力学参数及地基承载力提供原始数据。

动探及标贯：根据不同地基的土质，采用重型动探以及标准贯入试验，判定土的基本物理力学性质指标。

载荷试验：对重要建(构)筑物，根据不同基础埋深和地基土质进行载荷试验，直接取得土的力学性质指标特征值。载荷试验深度依据基础埋深设计为2 m。目的是为确定场地土体岩土工程物理力学参数及地基承载力提供原始数据。

静力触探试验：为估算土的塑性状态或密实度、强度、压缩性、地基承载力，进行液化判别等，在勘察区布置静力触探试验工作。

3.6 抽水试验

为取得场地土相应的水文地质参数，可能存在的地基处理及工程降水等工程的设计提供了必要的基础资料和相关参数，在规划设计的拟建机场跑道、停机坪及航站楼地段，控制性选择钻孔扩孔成井至水文孔，按照规范要求进行抽水试验工作。

3.7 室内土工试验

本次室内土工试验主要为土常规试验项目和土特殊试验项目。

1)土常规试验项目：密度、比重、天然含水率、孔隙比、饱和度、液性指数、塑性指数、内摩擦角、内聚力、压缩系数、压缩模量等。

2)土特殊试验项目：直剪、湿陷性试验、重型击实试验、易溶盐、颗粒分析试验等。

3.8 资料整理及报告编写

资料整理分为两个阶段，第一阶段为野外资料整理，主要对井探、钻探的地质资料进行整理、检查、审核；第二阶段为室内资料整理，主要是对地质资料、原位测试资料进行计算机成图，分析野外测试参数的变异性及规律性。在上述两个阶段后进行综合分析、系统研究、编写岩土工程勘察报告。

4 地基处理的必要性及方法分析

场地地层岩性主要以中砂、粉土和粉细砂为主，地层厚度变化小，属中软场地。据标贯、载荷试验确定地基土承载力特征值：水位以上粉土层承载力特征值fak=135 kPa；水位以下粉土②层承载力特征值fak=115 kPa；中砂层地基土承载力特征值fak=150 kPa；细砂层地基土承载力特征值fak=150 kPa。场地地基土-2 m承载力特征值fak=150 kPa。场区东侧风积沙丘根据标准贯入试验成果和静力触探成果，综合确定该层承载力特征值为fak=130 kPa。

航站楼区：依据标准贯入试验分析，场地不内存在液化。场地表层粉土厚度1.0 m范围内存在盐胀性，场地水位以上的地基土具有轻微湿陷性，通过第一阶段和本次勘察原状土测试结果分析，场地土具有轻微(Ⅰ级)的湿陷性，湿陷量在17.25～238.5 mm，为非自重湿陷性场地。通过勘察水位以下存在饱和粉土和砂土，水位以下粉土层承载力较低。

跑道区：依据标准贯入试验成果结合静力触探成果分析，场地不内存在液化。通过勘察跑道区地下水位埋深较浅，特别是西段，水位达到1 m，水位以下存在饱和粉土和砂土，地基承载力较低，场地表层粉土厚度1.0 m范围内存在盐胀性，场地水位以上的地基土具有轻微湿陷性。

整个场区内液化判别标准贯入锤击数临界值大部分小于标准贯入实测锤击数，不存在砂土液化，个别孔经判别不同深度存在砂土液化，均为零星的液化点，场地液化点无论在水平分布范围还是垂直分布范围均无连续性，尤其在竖向分布上均为单点液化，与同一孔上下试验点对比无规律性，液化等级多为轻微，只有1点为中等，该场地地层以Q3为主，地层沉积较稳定，充分利用我单位区域地质资料并结合库车当地经验确定，本次地基处理对场地单点液化土层可不做针对性处理。场地地基土不适宜做为天然地基，需对场地地基进行地基处理。

图1 土工布包裹砂石隔离法结构示意图

针对该场地工程地质条件较复杂，涉及到的地基处理工程较复杂，考虑到本建设工程为重要工程，影响较重大，借鉴国内机场频发工程问题，项目(特别是机场)运行过程中频发道面盐胀或下沉等问题。提出了既简单又合理的地基处理方案：挖除表层1 m深度内的盐渍土层并建议采用复合土工布做隔盐处理(见图1)，以消除其盐胀性和湿陷性。对地下水位线以上的土层建议采用强夯法和分层碾压法进行地基处理，提高地基承载力，改善地基土的均匀性。