甘肃省兰州市隧道窑项目岩土工程特性及场地适宜性评价

张政 于燕燕

摘要：拟建场地位于兰州市红古区方大炭素厂区内，北临109国道，南临湟水河，工程重要性等级为二级，岩土工程勘察等级为乙级。根据钻孔揭露，该场地地层主要为第四系冲洪积层及新近系泥岩，场地地层分为5个主层。③卵石工程力学性能较好，承载力较高，是拟建建筑物理想的基础持力层。④层砂岩、⑤层泥岩厚度大，承载力高，是拟建场地内良好的基础下卧层。该建筑场地属于基本稳定场地，较适宜拟建建筑物建设。研究结果为工程设计与建设提供可靠的地质依据。

关键词：甘肃省兰州市；隧道窑项目；岩土工程

1.工程地质条件

1.1场地地质构造

拟建场地地貌单元属湟水河Ⅱ级阶地。场地地形整体平坦，地势西北高东南低，自西北向东南逐渐倾斜。勘察区在区域构造上，地处祁吕贺山字形构造的两翼与青藏歹字型构造体系和陇西旋卷构造的交汇地带，次级构造较复杂，断层、断裂褶皱一般发育。场地内主要为第四系全新统（Qh）地层，场地内部无第四系构造活动迹象。

1.2地层岩性特征

根据钻孔揭露，该场地地层主要为第四系冲洪积层及新近系泥岩。根据土层的岩性特征及物理力学性质的差异，将场地地层分为5个主层。现按从上至下的顺序将各层土的岩性特征分述如下：（1）素填土（Qhml，层序号①）：杂色，土质不均，表层0.5m～3m厚度为硬化混凝土面层，下部主要由卵、砾石组成，含少量粉土，中密。分布连续，层厚1.3m～7.7m，层位变化较大；（2）粉土层（Qhal-pl，层序号②）：黄褐色，场地内仅10处勘探点内揭露，土质不均，孔隙较发育，切面较光滑，稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等，稍湿～湿，中密。埋深1.3m～3.8m，层厚0.4m～4.5m；（3）卵石层（Qhal+pl，层序号③）：杂色，分布连续，一般粒径30mm～100mm，最大粒径220mm，粒径大于20mm的颗粒含量约占总质量的65%～80%，母岩成分主要为石英岩、砂砾岩、花岗岩等，分选性一般，磨圆度较好，呈亚圆—圆状，偶含漂石，粒间以中粗砂及少量泥质充填，中密—密实；层厚为5m～9.2m，埋深2.5m～8.0m；（4）砂岩（N，层序号④）：新近系沉积物，局部钻孔揭露，层厚为0.3m～5.2m，橘红色，细粒结构，厚层状构造，矿物成分以石英、长石为主，岩芯呈短柱状；（5）泥岩（N，层序号⑤）：新近系沉积物，本层未揭穿，最大揭露厚度5.7m，橘红色，泥质结构，厚层状构造，锤击易碎，岩芯多呈短柱状，该层在场地内均有分布。

1.3场区地下水

本次勘察在拟建场地内勘探深度范围内均揭露有地下水。该场地内地下水为孔隙潜水，主要赋存于卵石层中，接受大气降水及侧向径流的补给，沿河谷向下游排泄，受补给源的影响，水位随季节变化，年波动幅度在1.5m～2.5m左右。勘察期间地下水的埋深为6.1m～9.0m之间。

2.场地岩土特性综合分析评价

2.1地基土的物理力学性质

（1）室内试验

本次勘察在②粉土层中采取原状土样进行了土常规试验，共6件，现将其统计如表1。

依据表1，②粉土孔隙比e0为0.62～0.73之间，平均值0.67，②粉土层密实度为密实。

（2）标准贯入试验

本次勘察在①层素填土和②粉土中进行了标准贯入试验，现对其进行统计，结果见表2。

依据表2，①层素填土，标准贯入锤击数平均值为10.6，密实度为稍密；②粉土层标准贯入锤击数平均值为11.7，考虑原状土取土器对土层的扰动，综合考虑地区经验，综合判断②层粉土密实度中密。

（3）动力触探试验

本次勘察在③卵石层中进行了重型动力触探试验，现按岩土工程勘察规范杆长修正后将其进行统计，结果见表3，试验结果表明：③卵石层密实度为中密。

2.2地基土的压缩性评价

依据表1统计结果，②层粉土的压缩系数a1- 2= 0.19MPa- 1～0.27MPa- 1，平均0.22MPa- 1；压缩模量Es= 6.35MPa～8.66MPa，平均7.70MPa。该土层具有中压缩性。

2.3地基土的湿陷性评价

场地内②粉土湿陷系数小于0.015，场地土无湿陷性。

2.4地下水的腐蚀性评价

勘察期间场地地下水埋深6.1m～9.0m，若采用桩基础，存在水对混凝土结构和混凝土结构中钢筋的腐蚀；本次勘察在场地内取地下水取樣6件进行了水质分析，主要指标见表4。场地按I类环境，本场地地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替条件下具有弱腐蚀性，在长期浸水条件下具有微腐蚀性。

2.5地基土的腐蚀性评价

本次勘察在钻孔中取扰动样3件进行含盐量分析，统计结果列于表5。场地环境类型为Ⅲ类，判定地基土对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。

2.6地基土综合评价

由以上分析结果，根据地基土的分布情况和拟建物特点，综合评价如下：

①素填土：土质不均，主要以卵、砾石和粉土组成，分布连续，层位差别大，厚度变化大，呈稍密状态；工程力学性能较好，承载力一般，不经处理不宜作为场地基础持力层。

②粉土：分布不连续，层位高差较大，厚度变化较大，工程力学性能一般，承载力一般，不宜作为场地基础持力层。

③卵石：分布连续，层位稳定，厚度变化较大，颗粒不均，工程力学性能较好，承载力较高，是拟建建筑物理想的基础持力层。

④层砂岩、⑤层泥岩：该层在拟建场地内均有分布，厚度大，本次勘察未揭穿，承载力高，是拟建场地内良好的基础下卧層。

2.7地基土承载力特征值的确定

根据原位测试及室内土工试验指标，参考已有建筑经验，综合分析给定地基土的承载力特征值及变形模量（压缩模量）值：见表6。

3.持力层的选择及基础类型的建议

依据拟建工程特点、平面布置及场地地基条件，结合已有的建筑经验，对拟建建构筑物基础持力层及基础类型建议如下：

浅基础：建议以清除表层水泥地坪后的①层素填土为基础持力层，对厂房、低压配电室、值班室及热煤炉房等基础类型建议采用独立基础或条形基础，对液态沥青储罐、冷水池建议采用筏形基础。地基处理建议：清除水泥地坪后，采用砂砾石换填至设计标高。

桩基础：拟建液态沥青储罐、冷水池基础类型也可采用桩基础，以③层卵石为基础持力层，桩端宜进入③层卵石1倍以上桩径，且不小于0.5m。

成桩建议采用钻孔灌注或旋挖桩。桩的极限侧阻力标准值qsik及桩的极限端阻力标准值qpk建议按表7选取。

4.场地稳定性和适宜性评价

根据以上综合分析，拟建场地内及附近无活动性断裂发育；场地内地形开阔平缓，无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用及地质灾害发育；属对建筑抗震的一般地段。该建筑场地属于基本稳定场地。拟建场地基本稳定；场地内地形平坦，地貌简单，地面坡度小于10%；场地内岩土种类较多，分布较均匀，工程性质较好；各钻孔内未揭露地下水位，地表排水条件良好。该场地较适宜拟建建筑物建设。采用浅基础时，基槽开挖在局部可放坡地段建议放坡坡比不陡于1∶1，不具备放坡条件地段建议采用土钉墙支护。

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