孟加拉国Patuakhali 地区基本地质条件及岩土工程问题初探

孙长帅 秦秀娟 黄香林

(1.山东电力工程咨询院有限公司，山东济南 250100; 2.山东黄河勘测设计研究院，山东济南 250013;3.山东正元建设有限责任公司，山东济南 250100)

0 引言

孟加拉Patuakhali地区是孟加拉国规划建设的重要能源基地，该地区规划建设多个大型火力发电站、液化天然气终端站、海港等重大工程，近年来，该地区已成为我国“一带一路”投资建设的热点区域。博杜阿卡利地区位于世界最大的三角洲——孟加拉三角洲外缘地带，距离孟加拉湾仅20 km左右，特殊的地理位置造就了该区复杂而独特的地质条件，本文以在该区域开展的多个工程项目勘察数据为依托，综合钻探、标准贯入试验、深层静力触探、载荷试验、试桩、室内土工试验等数据，对该区域基本地质条件进行了初步分析，对该区存在的吹填土、软土、地震液化、深层沉降等主要岩土工程问题进行了分析评价，提出了多种的地基处理方案，为该地区同类工程提供参考。

1 自然地理条件

孟加拉国位于南亚次大陆东北部，全境大约85%的国土面积是由恒河、布拉马普特拉河、梅格纳河的三角洲及其冲、洪积层组成的平原地区，全国河道纵横密布，水量充沛［1］。Patuakhali地区位于梅格纳河下游支流Galachlpa河畔，区内河网密布，沼泽发育。

2 区域地质条件

2.1 区域地质概况

孟加拉国是孟加拉盆地的一部分。孟加拉盆地北面为前寒武纪西隆高原，西面为印度高地，东部褶皱隆起带，南面倾入至孟加拉湾。孟加拉盆地是一个外枝准地槽，古地台四周上升使厚厚的岩屑沉积物堆积其中。覆盖在基底上的沉积层厚度，西部为180m，向南东厚度增加，在孟加拉国东部厚度超过18 000m，沉积物固结引起的沉降是该地区普遍的工程地质问题［2-5］。

孟加拉盆地为前陆盆地，西部发育前寒武纪大陆基底，以北东—南西向盆地边缘断裂带为边界;北邻西隆地块，以东西向Dauki断层为界;东与若开山脉接壤，以Disang Flysch造山带为界;南部延伸进入孟加拉深海扇中［6］。

孟加拉盆地自西向东划分为陆架区、前渊区和东部褶皱带。Patuakhali地区位于孟加拉盆地前渊区［7，8］。

2.2 地震

孟加拉和印度东北部各州一直以来是世界上地震活跃地区之一。根据孟加拉国政府灾害管理与救助部网站公布信息，150年内的地震记录显示，孟加拉国和周边地区主要经历了七次大地震(MB＞7)，详细信息见表1。

表1 孟加拉国主要的大地震

近年来，一些中等到严重等级的地震已经发生在孟加拉及周边地区。如锡尔赫特地震(MB=5.6 1997.5.8)、班多尔班地震(MB=6.0 1997.11.21)、莫海什卡利地震(MB=5.1 1999.7.22)和兰加马蒂地震(MB=5.5 2003.7.27)。

根据孟加拉国地震历史记载，Patuakhali地区未发生过震级大于6级的地震，在孟加拉国处于地震影响相对较小区域，地震破坏影响主要来自周边区域地震波及。

2.3 地震动参数

根据孟加拉国国家建筑规范《Bangladesh National Building Code 2010》，该地区位于地震区划的1区，其地震分区参数为Z=0.12(seismic zone coefficient Z=0.12)，对应在岩石场地条件下(剪切波速Vs＞800 m/s)50年超越概率2%的地震动峰值加速度值为0.12g。该数值在孟加拉国位于较低水平，按照国内建筑抗震规范转化，在Ⅱ类场地条件下，设计地震动参数约为0.108g，地震烈度为7度。

3 基本地质条件

3.1 地形地貌

根据孟加拉国地貌分区图［2］，位于孟加拉国潮汐和河口洪积平原区，该区域地貌类型为平地，地势开阔，地形平坦，地面高程一般为1.00 m～1.50 m，区域内分布有众多河流，水量充沛。

3.2 地层岩性

根据区域内地表下60 m深度范围内工程勘察资料，本区地层主要为第四系全新统冲积层()。岩性主要为粉质粘土、粉砂、粉土，部分区域分布有淤泥质土。主要地层特征描述如下:

①粉质粘土:黄褐色，软塑～可塑，压缩性中等 ～高，层厚2.00 m ～4.80 m。

②粉砂:灰褐色，稍密～中密为主，含云母，局部松散，与粉质粘土呈互层状，压缩性中等 ～高，层厚一般为8.70 m～16.00 m。

②-1淤泥质土:深灰色，软塑～流塑，压缩性高，饱和，稍有腥味，层厚6.00 m ～8.90 m，局部区域分布。

③粘土:灰色，软塑～可塑，土质较均匀，局部相变为淤泥质粉质粘土，夹粉砂、粉土薄层，压缩性高，层厚一般为5.30 m～11.80 m。

④粉砂:灰、灰褐等色，密实，含云母，砂质较均匀，局部含粘性土，压缩性中等～低，层厚一般为8.50 m～16.70 m。

⑤粉质粘土:灰色，软塑～可塑，饱和，土质不均，与粉砂、粉土呈互层状分布，压缩性中等 ～高，层厚一般为8.50 m～20.90 m。

⑥粉细砂:灰褐、黄褐等色，密实，饱和，含少量云母，压缩性中等 ～低，层厚一般为10.00 m～14.80 m。

3.3 水文地质条件

该区域地下水类型为第四系孔隙潜水，主要赋存于第四系砂土、粉土层中，大气降水、地下径流、河流侧向补给为其主要补给来源，地面蒸发、地下径流以及人工取水为其主要排泄方式。

该区域地下水位埋深一般为0.30 m～1.80 m，常年最高地下水位可达地表，地下水位变幅在2 m左右。在湿交替条件下，地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。长期浸水条件下，对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。

3.4 土层物理力学参数

该区域土层主要物理力学性质指标建议值见表2。

表2 地基土的主要物理力学性质指标建议值

4 主要岩土工程问题

Patuakhali地区所处区域受潮汐和河流冲积双重沉积作用影响，工程地质条件复杂，致使该地区工程建设活动遇到诸多岩土工程问题，对工程项目的安全性和经济性造成不利影响，这些岩土工程问题主要有以下几种:

1)松散吹填土层。

该区域原始地面海拔较低，受河水泛滥和风暴潮影响，工程场地建设项目常采用吹填的方式进行回填，吹填面积较大，填土厚度较厚，填土主要成分为粉细砂，结构松散，均匀性差，需要进行场地预处理。

2)软弱土和高压缩性土层。

该区域存在的粘性土、淤泥质土等土层，地层强度低，压缩性高，在建筑物荷载作用下，沉降量大，压缩固结时间长，天然地基难以满足建(构)筑物的要求。粘性土层多具较高的压缩性，作为桩端持力层或下卧层时易引起较大的沉降变形。

3)地震液化和震陷。

该区域上部分布有粉砂，且地下水位埋深比较浅，地基土存在发生液化的可能，局部区域分布的淤泥质土有震陷的可能性。

4)深层沉降。

该区域第四系覆盖层厚度巨大，根据土工试验成果可知，该区域许多土层孔隙比大和压缩模量低，具有较高的压缩性。场地大面积回填后，在堆载的作用下，压缩下部土层，引起场地长时间、大范围的沉降，桩周土层压密固结下沉导致桩基具有负摩阻力。

5)降水难度大。

该区域地下水位埋深较浅，上部分布的砂土层具有较高的透水性，工程建设基坑开挖需要采取适当的降水与基坑支护措施，尤其是雨季施工时，由于降水量充沛，常常发生基坑积水情况，影响工程进度和施工质量。

5 地基处理方案建议

5.1 土壤改良

Patuakhali地区工程建设一般需要经历吹填、土壤改良、桩基施工、上部结构施工等阶段。结合本地区工程实践，综合考虑Patuakhali地区地质条件、场地条件、施工工期、工程投资、处理效果等因素，可采取的土壤改良方案有以下几种:

1)堆载预压。

采用堆载预压方案进行土壤改良，能提高场地吹填土及上部软弱土层承载力，降低其压缩性;可提高上部砂土密实度，降低场地地震液化等级;该方法影响深度大，可降低深部土层压缩性，大大减小大面积回填引起的工后沉降;与场地吹填结合施工，可节约工程投资，缩短工程总工期;预压后影响深度内土层压缩模量，可降低拟建建(构)筑物附加应力引起的沉降变形。

2)强夯方案。

采用强夯法进行场地预处理可以提高表层场地吹填土承载力，降低其压缩性;该方法具有施工速度快，造价低的优势。但是该方法处理深度小，对于提高下部土层的承载力和压缩模量、降低场地液化、降低深层沉降等效果不明显。

3)挤密砂石桩法。

该方法能够完全消除地震液化或部分消除地震液化等级;可提高场地吹填土及上部20 m以内软弱土层承载力，降低其压缩性。但是孟加拉国缺少砂石，采用该方法工程量巨大，工期长，造价高，且不能处理大面积回填引起的深层沉降，采用该方法处理上部土层，挤密后形成硬壳层，下部土层仍未固结稳定，将增加桩基负摩阻力。

5.2 桩基

综合考虑该区域工程地质条件、施工条件及周围环境等因素，该地区适用桩型主要有预应力混凝土管桩、灌注桩以及钢管桩。

PHC管桩具有质量可靠、施工速度快、施工挤土效应可部分消除液化等优势。PHC管桩的缺点主要为孟加拉国内无PHC管桩生产厂家，若采用该桩型，需要从其他国家进口，运输、清关等因素可能对工期造成一定影响;另外，PHC管桩穿越场地密实粉砂层时，可能会遇到沉桩困难的情况。

灌注桩在孟加拉国应用较成熟，钻孔灌注桩和沉管灌注桩在该国均有广泛的应用。但是钻孔灌注桩施工过程中易产生夹泥、缩颈、塌孔等现象，成桩质量难以控制。沉管管桩受施工能力限制，仅能应用于荷载不大的建筑物。

钢管桩具有锤击性能好、穿透力强、承载力高、施工速度快、接头牢靠质量易控制、沉桩过程中排土量小、运输方便、可部分消除液化等优点，其缺点是造价较高、锤击法施工过程中会产生噪声、振动的干扰，对周围环境有一定要求，在荷载大或对沉降敏感的建筑物可考虑采用该桩型。

6 结论与建议

1)Patuakhali地区区域地质稳定性较好，在孟加拉处于地震烈度相对较低位置。

2)Patuakhali地区处于潮汐和冲积平原区，区内上覆第四系土层厚度大，工程性质差，工程建设前应进行详细的岩土工程勘测工作，以查明工程场地地质条件。

3)Patuakhali地区工程建设项目存在的主要岩土工程问题有松散吹填土、软弱土和高压缩性土层、地震液化和震陷、深层沉降、降水难度大等，工程建设时应予以重视。

4)Patuakhali地区可采用的土壤改良方案有堆载预压、强夯、挤密砂石桩等，工程建设时可根据具体工程条件合理选用。

5)Patuakhali地区适用的桩型有预应力混凝土管桩、灌注桩以及钢管桩，不同桩型有各自的优势和劣势，工程建设时可根据具体工程条件合理选用。