沟塘勘察与治理探讨

许汉华 朱涛 槐以高 刘文连 眭素刚

摘 要：场区勘察范围内地貌上整体以剥蚀丘陵为主，局部为岩溶洼地地貌和山间槽谷地貌。在本区域范围内发育有3条大的冲沟，由若干小型支沟组成。在沟内低洼处由冲洪积、沼泽相沉积形成了分布软弱土沟塘，以及后期人工改造的水塘、水库和弃土场，软弱土主要分布于塘内，均分布于机场飞行区的填方区。根据软弱土的埋置深度、分布范围、分布厚度，按一般填土区提出技术可行、经济合理的具体处理措施建议。

关键词：沟塘勘察;软弱土;地形地貌;处理措施;昆明长水国际机场

1 绪论

随着工程建设的发展，勘察行业已取得阶段性可喜的成果，但仍有一些理论尚不成熟。勘察是一项工程基础性工作，涉及的内容多、对象多、范围大，勘察手段是非直观性的，提高勘察水平，充分利用基础地质资料，掌握岩土工程相关的规范规程，才能确保勘察工作的顺利进行[1]。

昆明长水国际机场目前机场共有两条跑道，东跑道长4500m，西跑道长4000m;机位数量（含组合机位）161个。随着旅客吞吐量和货邮吞吐量的激增，现有航站楼、机坪、滑行道等已不能满足机场运营需求，急需进行扩建。本期改扩建将在现状西跑道西侧建设西二、西三跑道及滑行道系统;在现状东跑道东侧建设东二跑道及滑行道;在现航站区以北建设T2航站楼、卫星厅等;配套建设综合交通中心、停车楼、捷运系统等交通设施;配套建设空管、供油、给排水、供电、供冷供热、生产生活辅助设施设备等。

沟、塘勘察技术要求采用小螺纹钻对场地范围内的沟、明（暗）塘的平面位置、范围大小、形态、深度以及淤泥、填土性質进行勘察，并说明其对工程建设的影响。勘探点位置根据现场工程地质调查情况，布置于沟、塘及可能存在暗塘的区域。小螺纹钻间距为20m，孔深3m或至淤泥底部。

2 地形地貌

勘察场地位于昆明市官渡区大板桥镇，占地面积较广，其中飞行区平面为近矩形，面积约12.93km2，长约5.62km，宽约2.85km，北东-南西向展布，净空区平面为近三角形，面积约1.87km2。勘察区最高点位于净空区中国民用航空老巴山雷达站西南侧山峰，高程2347m;最低点位于飞行区东北端葛藤沟沟底，高程2020m，地形最大高差327m。地形整体上呈现出西北高、东南低的态势，在靠近现机场西跑道附近受工程建设影响，一期工程建设，场地挖高填低，形成建设平台，地形稍高，标高约2080m左右。勘察区以F10断裂为界，南部以岩溶地貌为主，可细分为低丘岩溶地貌和溶蚀洼地地貌;北部以构造剥蚀丘陵及山前洪积扇、山间凹地地貌为主，局部如小高坡区域附近为岩溶地貌。岩溶的形成和发育是一个复杂的、特殊的地质现象，如何查明形成岩溶的地质环境，岩溶的空间分布形态及其发展变化规律，为工程设计提供准确可靠的地质资料，是一个十分复杂的系统工程。在岩溶地区勘察工作是在已知岩溶发育进行的，已知岩溶有对其上建筑物产生不利影响，勘探的目的是找出导致产生灾害的土洞、溶洞、岩溶裂隙带后，进行工程设计、治理，防止岩溶灾害出现，是被动的补救式的勘察[2]。

对区域地质的调查和基础地质研究，可以为工程勘察提供地质资料，有效节约勘察的成本。根据地形图及现场调查，地表分水岭与南部岩溶区距离较近，整体上地势北高南低，最高点位于，花箐村南面马鞍山，标高约2160m，最低点位于园艺场附近，标高约2055m，整体高差约100m。大致沿水泥厂生活区～石将军沟与李长路交叉口～洼地32一带为界，标高大致2075～2080m为界，在2080m以上为低丘岩溶地貌，地形坡度相对较大，一般坡度在15～25°，局部达40°，主要发育溶蚀沟槽与石牙，地表水大多向冲沟汇集后向下游径流。南部2075m以下为溶蚀洼地地貌，地形坡度相对较小，一般坡度为5～10°，局部溶蚀漏斗位置坡度大于25°，主要发育溶蚀漏斗溶蚀洼地，地形坡度小，地表水大部分通过溶蚀洼地、漏斗深入地下。

在分水岭以北的范围内地貌上整体以剥蚀丘陵为主，局部为岩溶洼地地貌和山间槽谷地貌。地形上整体西北高，东南低，根据现场调查，在净空区及飞行区的山顶及山脊部位一般成宽缓弧线形，纵坡一般在5～15°左右，横坡一般3～12°;山体半坡受地质构造影响，在东北坡向上，一般坡度在10～25°间，局部大于30°，在西南坡向上，主要是净空区，地形坡度一般在30～50°，局部大于60°;沟谷中上部地形纵坡一般在10～30°，横坡一般在25～45°，局部大于55°，沟谷下游或沟谷出口附近，主要位于飞行区，一般纵坡坡度小于10°，局部仅3～5°。

3 沟、塘的分布特征

3.1 沟、塘概况

根据现场调查、现场钻探揭露及工程地质测绘成果，勘察区范围内发育有6条主要的冲沟，现场编号为CG01～CG06。其中，CG01、CG02、CG05、CG06冲沟规模较大，除主沟外，还由若干小型支沟组成，整体冲沟呈树枝状结构。

根据塘的出露形式，把塘分为现状下看得见，能够进行形状测量、深度测量的坑塘称为明塘，如水库、鱼塘、泥塘、采坑等;在现状条件下看不见其形状、分布范围，但通过早期地形图及钻探揭露地层反应出的坑塘，被后期填埋的坑塘称为暗塘。根据现场钻探揭露及工程地质测绘成果，在场地的不同地段还分布有11个塘，有明塘也有暗塘，还有部分为岩溶漏斗被填埋后形成。

3.2 沟、塘的分布特征

勘察范围内冲沟主要受地形条件限制，CG1属于宝象河流域，CG2、CG3、CG4、CG5、CG6属于花庄河流域。根据现场调查及钻探揭露，场地内有软弱土分布的沟塘共计11个。受地形条件限制，坑塘主要集中在冲沟CG1、CG2、CG5、CG6的中下游地段，主要位于拟建项目的飞行区范围，沟、塘平面分布图如图所示。其中暗塘主要分布在三个地段，地段一为冲沟CG1的中下游，CG1与其支沟交汇部位，沟塘GT2、GT3分布在此地段;地段二为CG2与CG2-4交汇部位的CG2-4下游地段（GT5）和CG2下游地段;地段三位CG5下游出口附近，沟塘GT8、GT9分布。明塘分布相对比较分散，多为近期人类工程活动形成，其中GT1、GT10的坑塘、水库。

3.3 沟、塘内软弱土的分布特征

根据工程地质测绘、勘探揭露、原位测试、室内试验成果，粉质粘土③2-3，④2-3，⑥2-3为沟、塘内分布的软弱土，软弱土主要分布在沟内的坑塘部位，其分布特征统计于表1。

3.4 沟、塘地下水

地下水是岩土体的部分及水文地质的主要元素，影响岩土工程的特性。既影响基础工程，也影响稳定性和耐久性，由于地下水升降变化、地下水动水压力作用有可能造成岩土工程危害。岩土水理性质为岩土和地下水相互作用时显示出来的性质，如：给水性、软化性、胀缩性、透水性、崩解性等将影响岩土的强度和变形、建筑物的稳定性，其中崩解性与土的颗粒成分、矿物成分、结构等关联性大[3]。

沟、塘处于场地低洼地段，地下水为孔隙潜水，地下水埋深较浅，变化幅度大，特别雨季期间，地下水位平地表或接近地表。沟、塘内主要由粘性土组成，透水性弱，富水性弱，水量不大。沟塘地下水主要由大气降水和和周围浅部孔隙水、裂隙水补给，向沟、塘下游排泄。沟、塘不仅为周围地下水排泄区，也是雨季地表水的汇集区。雨季期，沟、塘内地表水对开挖、填土等施工影响较大。

4 沟、塘对工程建设影响分析评价

岩土工程测试含原位测试、室内土工试验、岩石试验及现场监测等。测试成果是分析评价的基础，没有可靠准确的数据支撑，分析評价都是纸上谈兵。岩土体是非均质体，部分存在各向异性，所取样品是否有代表性值得商榷。

粉质黏土③2-3层：灰孔隙比e=0.90，天然含水量w=39%，液性指数Il=0.77，标准贯入试验N=3.7，力学性能较差。在钻探过程中取芯、样品制备包装、送样运输过程及原位测试等过程中，均会有不同程度的扰动，对测试数据成果影响不小。该土工试验测试数据结果其压缩性相对较好，可能是样品失水，导致压缩性能试验结果失真。

粉质黏土④2-3层：灰孔隙比e=1.03，天然含水量w=35%，液性指数Il=0.81，压缩系数a1-2=0.51，高压缩性土，压缩模量Es1-2=4.1，标准贯入试验N=2.7，力学性能较差。十字板剪切试验Cu=20.7KPa，Cu=7.0KPa，灵敏度St=3.0，低灵敏度土。静力触探锥尖阻力加权平均值qc=0.615MPa，侧摩阻力加权平均值fs=18.5kPa。

粉质黏土⑥2-3层：软塑状态，未取到原状土样，位于基岩顶面，含水量偏高，压缩性中等。

根据钻探及现场调查，场地内未分布有淤泥质土、淤泥类的软土，但分布有软塑状态的粉质粘土③2-3，④2-3，⑥2-3层。其状态为软可塑～软塑状态。软弱土主要分布于塘内，均分布于机场飞行区的填方区。冲沟内的软弱土主要分布于沟底位置，厚度和范围不大。

根据埋置深度分为浅埋型和深埋型，浅埋型主要地层为：粉质粘土③2-3、④2-3层，整体分布分为小，厚度小，其中的粉质黏土③2-1为沟塘内软土失水硬化后形成，雨季沟塘蓄水后会再次软化，且含一定量的有机质，对工程建设的主要影响主要表现为地基不均匀沉降。目前表层软弱土分布的沟塘中，仅GT5、GT6、GT9沟塘有水;GT5目前水面面积约3747m2，水深0.5～1.5m，GT6目前水面面积约4936m2，水深约3.5m;GT10沟塘有水，水面面积约612m2，水深约0.7m，其余地段的沟塘内勘察期间基本没有水，仅在雨季时会形成少量的地表积水。由于该软弱土主要分布于地表附近，厚度相对较小，可直接清除。

深埋型主要地层为粉质黏土④2-3，⑥2-3层，为早期洪水冲积形成，如果不进行处理，工程建设过程中，在上覆土层的压力作用下将会产生较大的沉降，从而引发不均匀沉降。因其埋深相对较大，上部存在一定厚度的其他地层，采用直接挖出的方式处理费工费时，效果也较差，影响工程进度及造价。

5 处理措施

对于埋深小于3.0m坑塘内的软弱土建议进行清除，对埋深大于3.0m的软弱土，根据其堆积体积，建议按下列方式处理：对于将来埋深大，软弱土范围小的软弱土，将来对工程建设影响小，建议不进行处理，对于体积较大的软弱土，建议采用深层搅拌水泥土法进行处理或采用CFG桩进行处理，CFG桩由于水泥的胶结作用，具有一定的凝结强度，较小的荷载下无侧向变形，在软土中可将应力传递至深层，起到类似刚性桩的作用，是适用于软土且较为经济的地基处理方法之一[4]，避免在后续填土后引发不均匀沉降，具体处理措施建议参考表2进行处理。

参考文献：

[1]邢广锐.探析基础地质在岩土工程勘察中的应用[J].黑龙江科技信息，2010（36）：40.

[2]秦美前，刘晓军，商南南.岩溶地区的工程地质勘察与稳定性分区[J].采矿技术，2004（01）：67-68.

[3]李能芬.工程地质勘察中水文地质问题的危害探讨[J].甘肃科技，2011，27（12）：34-35+91.

[4]郭书泰.工程地质勘察与岩土工程技术发展现状与展望[J].探矿工程（岩土钻掘工程），1999（01）：3-5.

作者简介：许汉华（1989— ），男，福建龙岩人，工程师，毕业于中国地质大学（武汉）地质学基地班，长期从事岩土工程勘察、设计、施工及地质灾害治理等相关方面工作。