上海地区浅层不良地质勘察注意问题

2018-05-02周黎月

城市道桥与防洪 2018年3期

周黎月

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

0 引言

上海地处长江三角洲冲积平原，为典型的平原感潮河网地区。全市共有河道23787条，平均每平方千米有河道3.75条，河网密度3.41km/km2，河面率8.41%。随着上海市城市化发展，工程建设日益频繁，用地越来越紧张，导致原来部分河流被填埋，形成暗浜。暗浜底部多以淤泥为主，部分地段还含有大量生活垃圾，土性极差。另外，工程建设和居民生活中产生的大量建筑垃圾、弃土、泥浆及生活垃圾，由于清运和处理不当，往往随处堆放和掩埋，形成厚填土。厚填土成分复杂，结构松散，土质极不均匀。随着时间的推移，这些埋藏于地下或堆于地表的不良地质条件逐渐成为后期市政道路、桥梁工程建设中的质量隐患。

道路桥梁工程由于勘察工作未能查清场地的不良地质情况，而造成后期施工处理暗浜和厚填土追加投资、设计方案变更、建设工期延期的案例有很多。分析原因，主要是勘察单位制定的勘察方案不够合理，采用的勘察手段针对性不强，缺乏对不良地质条件勘察经验，因而未能查清暗浜和厚填土的分布情况。对勘察工作而言，合理确定勘察方案并采用有效手段查明拟建道路、桥梁场地不良地质条件的分布及特性，为设计和施工提供充分的地质依据，是勘察工作的重点。

1 暗浜和厚填土对道路、桥梁工程的影响

道路工程一般采用天然地基，主要承受行车荷载作用，要求地基必须密实、均匀、稳定，有足够的承载能力，能经受行车荷载的反复作用而不产生结构性破坏和变形。暗浜由于底部多为淤泥或淤泥质土，富含有机质，局部还有生活垃圾等，渗透性差，很难完成自重固结，强度低、压缩性大。浅层厚填土一般结构松散、均匀性差、强度低、压缩性高。暗浜和厚填土如不进行处理，往往会引起路基产生过大沉降，造成路面结构损坏，影响道路路基的整体稳定性，严重时会导致路基失稳，影响行车安全（见图1）。

图1 道路路面开裂

桥梁工程多采用桩基础，暗浜及厚填土因富含淤泥及生活垃圾等杂质，极为松散，如采用预制桩，容易造成沉桩倾斜，如采用灌注桩，由于成孔施工中钢护桶插入深度不够，上部垃圾等杂质容易掉入孔中，严重影响成桩质量。桥梁承台基坑埋深一般在3m左右，局部大桥的承台埋深可达到7 m以上，需要采用基坑围护措施。由于暗浜和厚填土存在淤泥、生活垃圾、腐植物及大块碎石等，对围护施工影响很大。另外，在桥梁工程建设中，因吊装施工等需采用大型机具设备，对浅层地基承载力要求较高，如暗浜填土未查清，且未进行地基加固处理，容易引发大型设备倾斜，影响吊装质量，严重时会发生吊装设备倾覆等重大安全事故（见图 2）。

图2 施工设备倾倒

由此可见，暗浜和厚填土对道路、桥梁工程建设影响很大，在勘察工作中要引起特别重视。

2 暗浜及厚填土勘察

根据上海规范：上海地区一般采用收集资料、现场踏勘等方法调查拟建场地沿线是否存在暗浜、厚填土等不良地质条件，在调查的基础上有针对性地布置小螺纹钻孔进行探查，必要时可布置静力触探孔、轻便动力触探等查明暗浜和填土的性质，其中小螺纹钻孔布孔间距按不大于15m控制，对边界加密至2～3m。

收集资料方法主要采用收集老版本的地形图，与场地现状地形图进行比对。对原为河浜的区域，如现状地形图显示无河浜，则推断为疑似暗浜；对原场地为建筑物或低洼地等，现为平地或高堆土，则圈定为厚填土。对比对和圈定出的疑似暗浜及厚填土区域，逐处编号，然后进行现场验证。现场踏勘方法主要采用走访查看方式，询问拟建场地沿线当地居民，了解场地有无河道、低洼地填埋及房屋拆迁情况发生，并了解已填埋河道及低洼地的范围、填没时间、回填成分等，为后期暗浜及厚填土勘察工作提供依据。

上海规范对暗浜和厚填土的勘察要求比较明确，但在实际勘察工作中，如勘察方案针对性不足，手段缺乏有效性，且不重视调查方法，勘察工作仍旧会存在较多问题。

3 暗浜勘察中应注意的问题

3.1 勘察方案的针对性

市政道路、桥梁是长线路工程，暗浜勘察宜先进行调查工作，在充分调查的基础上再进行勘察方案布置。现在很多勘察单位不重视现场调查工作，单纯地沿场地两侧按15m间距全线布置小螺纹钻孔，或者在拟建线路范围内按15m间距网格状布置小螺纹钻孔，造成工作量巨大。由于上海地区很多河道宽度小于15m，按此方法进行勘察，极有可能漏掉宽度和范围较小的暗浜，造成工程质量隐患。大量工程实践也证明，采用该方案缺乏针对性，不但大大增加了勘探工作量，而且并不能够查清暗浜分布情况。因此，建议暗浜勘察工作宜在充分调查的基础上，有针对性地对调查出的疑似暗浜布置勘探工作量。

3.2 收集资料的时效性

收集资料主要是收集老版本的地形图。由于上海地区人类活动和建设比较频繁，往往导致河道会经常变迁或改道，而且这种变化随时间也会有变化。如果单凭某一时期的地形图与现状地形图来比对确定是否有暗浜分布，往往会产生遗漏。例如上海S3道路先行段新建工程，线路长度约3km，场地位于城郊结合部。勘察中采用20世纪70年代版本的地形图与现状地形图进行初次比对，发现疑似暗浜6处，后采用80年代及90年代版本地形图与现状地形图再次比对，又发现疑似暗浜4处。尽管该工程场地暗浜分布众多，但由于采用了不同时期多种版本的地形图进行比对，工作做得比较细致，未发生暗浜遗漏情况，而且这些暗浜在施工开挖验槽过程中也逐一得到了验证。该工程案例说明，采用收集地形图来调查暗浜分布时，要尽量多收集不同时期、不同版本的地形图，与现状地形图进行比对，可以大大减少暗浜遗漏的风险。

3.3 调查工作的全面性

市政道路、桥梁工程一般线路较长，在现场踏勘走访工作中一定要做到全面细致，防止遗漏。例如上海顾村拓展区市政道路配套工程，该项目位于上海市宝山区与嘉定区交界处，场地现状以农田为主，跨越多条明浜，部分区域有现状厂房等建筑物。勘察期间建筑物尚未拆迁，调查工作仅重点关注了空旷场地区域，忽略了已有建筑物区域。后期施工队伍进场进行开挖施工作业时，在已拆迁场地区域下面发现多处暗浜（见图3、图4）。经过勘察单位进一步补充勘察，发现该场地主要为填浜区，最大深度为4m左右，含有大量的生活垃圾。由于范围较大，涉及处理的土方量较大，对设计施工方案产生了很大影响。

图3 拆迁场地揭示有暗浜

图4 开挖揭露的暗浜

该工程案例启示我们在进行现场走访调查工作时，一定要细心全面，对存在有建筑物的区域也不能有遗漏，可多走访当地居民，以充分了解场地变迁情况。

3.4 勘察手段的有效性

上海地区暗浜勘察主要手段为小螺纹钻孔，有时候辅以静力触探、轻型动力触探等。一般小螺纹钻孔以控制暗浜边界为主，浜中小螺纹钻孔与静力触探孔或轻型动力触探孔可间隔布置，起到相互验证，综合评价的效果。但在实际勘察工作中，由于暗浜场地下往往填有大块碎石等建筑垃圾（见图5），或场地为厚层混凝土路面，采用小螺纹钻孔往往难以探摸。一般会在勘察成果报告中把小螺纹钻孔标注成未施工孔，不再进行探摸，仅在报告中建议施工时加强疑似暗浜场地的验槽工作。另外，采用静力触探及轻型动力触探孔，一方面实施困难，另一方面也不能完全揭示暗浜填土的成分。故通常这几种勘察手段并不能有效查清暗浜情况，从而对设计施工处理方案的确定带来很大影响。

针对常规勘察手段不能有效查清暗浜分布的区域，建议可采用100型钻机全芯取样，人工开挖样槽，挖机辅助开挖探摸等手段（见图6），以充分揭示暗浜填土情况。

图5 暗浜填土中的碎石

图6 挖机辅助探摸暗浜

4 厚层填土勘察中应注意的问题

4.1 重视厚层填土的组成性质

上海地区地表遍布人工填土，主要是人为填埋和堆填形成。厚填土的成分比较复杂，均匀性差，厚度变化大，对道路工程建设影响较大，一般未经处理不宜直接作为路基持力层。在道路建设中，针对填土的不同性质和厚薄情况，需要采用不同的地基处理措施。对厚度较薄的杂填土，可采用换填方式处理，但对厚度较大的厚层杂填土，由于换填处理费用较大，需根据组成性质进行不同的处理方式：对堆积年限较长的素填土或由建筑垃圾组成的厚层杂填土，当成分较均匀时可通过压实等加固处理后作为天然地基；对有机质含量较高的生活垃圾和有腐蚀性的工业废料组成的杂填土，不能作为天然地基，必需进行换填处理；对改建道路原路基范围内的压实填土，一般清除表层后可直接作为路基持力层。

填土处理对工程建设影响较大，因填土的性质未查清楚而导致工程费用增加的案例有很多。例如上海曲埠路道路改建工程，该场地位于城区，周边环境复杂，实施勘察工作难度较大，故勘察单位主要以收集资料为主，仅实施了部分静力触探孔。通过集资料和原位测试成果资料揭示场地局部存在厚层杂填土，但由于未实施钻孔且未采取其他勘察手段，故对其成分未能了解清楚。后期施工单位进场平整场地时，发现厚层杂填土下存在大量生活垃圾和有机质（见图7、图8），需要进行换填处理，大大增加了地基处理措施费，也延误了工程建设进度。

图7 开挖揭露的厚层填土

因此在道路勘察中，对场地存在的厚填土，一定要注意查明其组成成分，判别填土的均匀性和密实性，为地基处理方案提供依据。

4.2 重视场地的特殊地形

厚填土勘察工作中，对拟建场地存在的特殊地形如高堆土、低洼地等要特别注意，需要了解其形成原因，并针对性地布置勘察工作量，以查明其性质状况。例如上海嘉闵高架道路工程：勘察期间在场地范围内发现有高约3m的带状堆土，勘察时按照常规要求，未进行加密布置工作量；在堆土区范围内虽然布置了小螺纹钻孔，但由于填土较厚而未能探摸下去，也未采用其他手段做进一步探查工作，因而未能查清堆土中填土的具体性质。虽然在报告中提示该区域填土厚度较大，成分复杂，需进行后期补勘或验槽工作，但由于勘察时没有查清厚层填土的性质，未能引起设计重视，设计仍然按照常规经验采用浅部填土换填下部压实的处理方案。后期施工单位进行平整场地时，发现在堆土下埋有大量的生活垃圾和工业垃圾（见图9、图10），需要全部挖除换填处理，其道路路基设计方案也要进行重大变更，最终导致了工程建设费用增加，延误了工程建设进度。

图10 堆土下掩埋的垃圾

上述案例提醒勘察单位，在厚层填土的勘察工作中，对含有生活垃圾、疏松的杂填土、未经压实的厚层填土等分布的特殊地段，应重视现场踏勘和调查工作，在此基础上加密布置勘探点，可采用钻探取样、静力触探、小螺纹钻相结合的方法。对小螺纹钻孔难以探摸的地段，可采用100型钻机钻探、人工或机械挖探的手段进一步查明填土的情况，不宜留到施工阶段进行补勘或验槽。

4.3 重视收集资料的真实准确

在市区道路改建及桥梁建设中，由于场地周边环境复杂，勘察单位多采用收集周边已有勘察资料，以减少实际勘探工作量。需注意收集的勘察资料往往是较早时期完成的，当时场地较为空旷，而现状场地变化较大，尤其是浅部地层情况。例如上海前滩ES4单元核心区域二层连廊工程，该工程位于地铁8号线东方体育中心站站区两侧，需新建人行连接天桥。由于场地环境条件复杂，勘探孔实施困难，故勘察成果主要利用周边已建工程的勘察资料。后期施工单位进场施工时，发现场地下部存在大量障碍物，严重影响施工作业。勘察单位再次进场进行补勘后发现：场地填土较厚，平均为4.0m，局部达到7.5m，表层主要为沥青、混凝土路面，下部为杂填土，含砖块、碎石、混凝土块、钢筋等建筑垃圾，并形成浅层障碍物，对桩基承台开挖和沉桩有较大影响。根据进一步调查了解，收集的勘察资料显示原拟建场地为农田，而现状场地内分布有地铁车站及市政道路，经过多年来的开发建设，浅层地层已经发生较大变化，由素填土变成了厚层杂填土。

该工程案例启示我们，在利用已有勘察资料的时候，对资料的真实性和准确性要加以判别，尤其是浅部土层。