某湿陷性黄土场地岩土工程勘察实例分析与评价

李 培

（山东鲁岩勘测设计有限公司，山东济宁 272000）

1 工程概况

拟建项目位于济南高新东部，西至春秀路，南至规划路，北侧紧邻联东U谷地块，东侧紧邻预留地块。拟建建筑物主要为综合楼、材料库、动力站、化学品库、事故水池、特气站、氢气罐区、芯片封装车间、调试测评楼及地下车库，地下车库1层。各拟建建筑物设计特征详见表1。

表1 拟建建筑物设计特征

2 勘察工作量布置

根据《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)（2009年版）第4.1.15 条的规定，结合各建筑物的特征及场地地质条件，沿各拟建建筑物轮廓线和角点布设钻孔，点、线间距符合规范要求，勘探点间距小于30.00m，共布置80 个钻孔,9 个探井。钻孔类型分为取样孔、标贯孔、标贯与和动探孔、鉴别孔。勘探点设计孔深如下：

综合楼、芯片封装厂房：控制性钻孔孔深20.0m，一般性钻孔孔深15.0m；材料库：控制性钻孔孔深15.0m，一般性钻孔孔深12.0m；化学品库、特气站：控制性钻孔孔深15.0m，一般性钻孔孔深12.0m；动力站：控制性钻孔孔深25.0m，一般性钻孔孔深12.0m；事故水池：钻孔孔深20.0m；氢气罐区：钻孔孔深12.0m；测评楼：控制性钻孔孔深28.0m，一般性钻孔孔深25.0m；地下车库：钻孔孔深15.0m；探井深度：深度6.3～8.7m，以实际揭穿黄土为准。

3 场地工程地质条件

3.1 地形、地貌

场地区域属于自燕山期地壳运动上升成陆地后形成的鲁中泰沂隆起带西北部的北倾单斜构造边缘地带，与华北沉降带相邻。场地附近区域地质构造主要有港沟断裂及孙村断裂。

拟建场地位于济南市高新区春秀路以东，飞跃大道以北。场地为耕地，地形基本平坦；钻孔孔口标高58.99~62.18m，相对高差3.19m。场地地貌单元为山前冲洪积平原。

3.2 水位地质条件

根据搜集区域水文资料，勘区地下水类型为碳酸盐岩岩溶裂隙水，赋存于溶蚀裂隙、溶洞、岩溶管道中，分布极不均匀。补给方式主要有大气降水入渗补给及第四系松散岩类孔隙水渗透补给。排泄方式主要以泉水排泄、人工开采排泄、补给第四系含水层、表流排泄为主。

勘察期间，于钻孔内未揭示地下水。搜集区域水文地质资料，地下水埋藏较深，据调查地下水位标高低于35.0m，其变化幅度为3.00~10.00m。

3.3 地层岩性

场地地层主要由第四系冲洪积成因的粘性土、碎石，在勘察深度范围内，场地第四系地层自上至下为山前冲洪积成因的粘性土、碎石等，根据钻探揭露、现场鉴别大致分为6 个主层，1 个亚层，现按钻探揭露顺序自上而下分述如下：

①杂填土(Q4ml)：黄褐色，松散，稍湿，主要以粘性土为主，偶见碎石、砖渣等建筑垃圾，局部含量较高。该层厚度：1.00~2.80m,平均1.84m;层底标高:57.29~60.04m,平均58.59m;层底埋深:1.00~2.80m,平均1.84m。

②黄土状粉质粘土(Q4al+pl)：褐黄色，可塑，无摇振反应，稍具光泽反应，干强度及韧性中等，具大孔或针孔结构，可见钙质条纹。场区普遍分布，厚度:4.10~6.60m,平均5.35m;层底标高:51.09~54.98m,平均53.25m;层底埋深:5.70~8.80m,平均7.19m。

③粉质粘土(Q4al)：褐黄色，可塑，局部硬塑，无摇振反应，稍具光泽反应，干强度及韧性中等，含少量氧化铁，含少量姜石（粒径1~5cm），局部姜石含量可达10%。场区普遍分布，厚度:0.50~7.20m,平均4.53m;层底标高:46.12~53.31m,平均48.72m;层底埋深:6.60~14.50m,平均11.72m。

③-1 碎石(Q4al+pl)：青灰—灰白色，中密，稍湿，母岩成分为灰岩，呈次棱角状，局部呈亚圆形或椭圆形，含量约60%~70%左右，一般粒径2~6cm，最大8cm，褐黄色粘性土及粗砾砂充填。场区普遍分布，厚度:0.50~2.70m,平均1.51m;层底标高:44.52~48.62m,平均46.71m;层底埋深:12.50~14.50m,平均13.48m。

④粉质粘土(Q3al)：棕黄色，硬塑，无摇振反应，稍具光泽反应，干强度及韧性中等，含少量铁锰氧化物，部分含少量碎石（粒径2～5cm）。场区普遍分布，厚度:0.50～5.80m,平均2.56m;层底标高:40.51～47.18m,平均44.33m;层底埋深:15.00～18.90m,平均15.98m。

⑤层碎石(Q3al+pl)：青灰—灰白色，密实，稍湿，母岩成分为灰岩，呈次棱角状，局部呈亚圆形或椭圆形，含量约60%~70%左右，一般粒径2~10cm，最大15cm，棕黄—棕红色粘性土充填，部分胶结呈短柱状及柱状（节长5~20）。场区普遍分布，厚度：1.60~5.40m,平均3.40m;层底标高:36.11~41.84m,平均39.16m;层底埋深:19.50~23.30m,平均21.10m

⑥层粉质粘土(Q3al)：棕红色，硬塑，无摇振反应，切面光滑，干强度及韧性高，含少量铁锰氧化物。场区普遍分布，均未穿透。

3.4 地基土的腐蚀性评价

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）中12.2条，判定场地内地下水水位以上的土层对建筑材料的腐蚀性评价详见表2。

表2 地基土腐蚀性评价表

由表2可见，场区场区地基土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

4 场地地震效应评价

据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)（2016 年版）附录A，济南市历城区抗震设防烈度为Ⅵ度，设计基本地震加速度0.05g，根据《山东省建设工程抗震设防条例》（2020修正）(山东省人民代表大会常务委员会公告(第213号))有关规定，济南市所有新建工程均应按不低于地震烈度Ⅶ度进行抗震设防，场区抗震设防应按照不低于地震动峰值加速度分区值0.10g 确定抗震设防要求。济南市历城区抗震设防烈度按Ⅶ度，设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组为第三组。

拟建建筑物抗震设防类别为丙类，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)（2016年版）第4.1.3条规定，勘察期间进行了波速测试，本场地等效剪切波速介于217~224m/s 之间，波速值范围150＜Vs≤250m/s，场地土类别为中软土，根据调查收集资料，该场地覆盖层厚度约为30~40m 之间，依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)（2016 年版）第4.1.6 条规定，确定建筑场地类别为Ⅱ类。根据场地类别调整后的设计特征周期为0.45s。

5 岩土工程地质条件分析与评价

5.1 场地稳定性和适宜性评价

据区域地质资料，距离拟建场地较近的断裂构造：港沟断裂及孙村断裂，均属于第四纪晚期不活动或弱活动断裂，不会对拟建场地稳定性产生影响；拟建场地地基土主要由人工填土及山前冲洪积形成的粘性土、碎石等组成。拟建建筑物场地，地形较平坦，地貌单一，浅层黄土状粉质粘土需经地基处理，地基主要受力层范围内，不具备形成土洞、塌陷的条件，且周边无临空面或采空区，故此在承载力允许的条件下，本场地建筑物地基稳定。

5.2 黄土湿陷性评价

拟建场区属山前冲洪积平原地貌单元，场区内无河流通过，多呈褐黄色，见少量虫孔、针孔发育，不含有机质、斑状或条状氧化铁，未见砂、砾、岩石碎屑，未见砖瓦陶瓷碎片或朽木片等人类活动的遗物，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025-2018）附录D 中第D.0.1 条判断，该层黄土状粉质粘土不属于新近堆积黄土。

另根据附录D 中第D.0.2 条计算，R= -68.45e+10.98α-7.16γ+1.18ω该场地范围内分布第②层黄土状粉质粘土，e=0.74，α=0.31MPa-1，γ=18.85kN/m3，ω=22.9%，R=-155.19，R0=-154.80。R＜R0，第②层黄土状粉质粘土不属于新近堆积黄土。

经人工挖探井取土样进行湿陷性试验分析，部分土样的湿陷系数δs≥0.015，判断第②层黄土状粉质粘土具湿陷性，湿陷程度为轻微—中等，济南地区黄土状粉质粘土或黄土状粉土为非自重湿陷性黄土。湿陷起始压力（Psh）可按120kPa考虑。

根据探井所在位置，结合建筑物基础埋深，按照《湿陷性黄土地区建筑标准》（GB 50025-2018）第4.4.4条公式（4.4.4）计算地基总湿陷量Δs，取β=1.5；各建筑物地基的总湿陷量Δs，芯片封装厂房总湿陷量Δs=225.75mm，湿陷等级Ⅰ级；测评楼总湿陷量Δs=26.78mm，湿陷等级Ⅰ级；综合楼总湿陷量Δs=250.51mm，湿陷等级Ⅰ级；材料库总湿陷量Δs=193.01mm，湿陷等级Ⅰ级；化学品库总湿陷量Δs=207.15mm，湿陷等级Ⅰ级；特气站总湿陷量Δs=128.55mm，湿陷等级Ⅰ级；氢气罐区总湿陷量Δs=128.55mm，湿陷等级Ⅰ级；事故水池总湿陷量Δs=72.01mm，湿陷等级Ⅰ级；动力站总湿陷量Δs=62.55mm，湿陷等级Ⅰ级。

综述，按照《湿陷性黄土地区建筑标准》GB50025-2018 有关规定，综合评定：拟建拟建化学品库、氢气罐区抗震设防类别重点设防类，为乙类建筑，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微），处理深度不应小于地基压缩层深度的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不应小于100kPa。

拟建其他建筑物为标准设防类，为丙类建筑，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微），地基处理厚度不小于1m，且下部未处理湿陷性黄土层的湿陷起始压力值不下于100kPa。

6 基础方案

6.1 各岩土层地基承载力及变形指标

根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)等规范，参照《工程地质手册》(第五版)，根据原位测试数据、岩土试验成果及现场鉴别，在借鉴了附近区域建筑经验的基础上确定各岩土层的地基承载力特征值fak、压缩模量Es1-2建议值建议值见表3。

表3 各岩土层的地基承载力特征值fak、压缩模量Es参数建议值表

6.2 地基基础方案评价

（1）拟建芯片封装厂房，为标准设防，丙类建筑，单位面积荷载80kPa，基底标高约60.5m，持力层为第①层杂填土，局部高于现状地面，且下部第②层黄土状粉质粘土，具轻微湿陷性，地基处理厚度不小于1m，综合确定，建议采用强夯地基处理方案。

（2）拟建测评楼，为标准设防，丙类建筑，单位面积荷载130kPa，基底标高约55.3m，持力层为第②层黄土状粉质粘土，由于该层具轻微湿陷性，建议采用灰土换填或者强夯地基处理方案。

（3）拟建综合楼，为标准设防，丙类建筑，单位面积荷载130kPa，基底标高约59m，持力层为第①层杂填土，且下部第②层黄土状粉质粘土，具轻微湿陷性，地基处理厚度不小于1m，综合确定，建议采用强夯地基处理方案。

（4）拟建动力站，为标准设防，丙类建筑，单位面积荷载120kPa，基底标高约61.5~56.0m，持力层为第①层杂填土，地下一层部位为第②层黄土状粉质粘土，地基处理厚度不小于1m，综合确定，建议采用强夯地基处理方案。

（5）拟建化学品库、氢气罐区为重点设防设防，乙类建筑，单位面积荷载23~30kPa，基底标高约60.5m，持力层为第①层杂填土，由于下部第②层黄土状粉质粘土，具湿陷性，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微），处理深度不应小于地基压缩层深度的2/3，综合确定，建议采用强夯地基处理方案。

（6）拟建事故水池为标准设防，丙类建筑，单位面积荷载80kPa，基底标高约56.7m，持力层为第②层黄土状粉质粘土，具轻微湿陷性，地基处理厚度不小于1m，综合确定，建议采用强夯地基处理方案。

（7）拟建材料库、特气库、门卫，为标准设防，丙类建筑，单位面积荷载25～30kPa，基底标高约60.10~60.5m，持力层为第①层杂填土，持力层为第①层杂填土，局部高于现状地面，由于下部第②层黄土状粉质粘土，具湿陷性，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微），地基处理厚度不小于1m，综合确定，建议采用强夯地基处理方案。

7 基坑支护

拟建测评楼及动力站局部为地下一层，开挖深度约4.0～5.5m，其他建筑物开挖深度均小于1.5m，基坑周边地形平坦，离周边道路及已有建筑物较远，环境条件相对简单。开挖深度范围内地层为第四系山前冲洪积地层，基坑侧壁岩土层主要为①层杂填土、②层黄土状粉质粘土、③层粉质粘土。勘察期间，于钻孔内未揭示地下水。基坑开挖时可不考虑地下水对基坑开挖影响。《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120－2012) 第3.1.3条的规定，本工程基坑支护结构安全等级为二级。

根据拟建建筑物基础埋深、周边建筑物情况及场区工程地质条件、水文地质条件，结合场地施工条件，从经济合理的角度，建议采用土钉墙+挂网喷砼支护方案并结合适当的坡率放坡或采用土钉墙支护。

根据原位测试数据、岩土试验成果，充分考虑和借鉴附近区域同类工程建筑经验，确定基坑支护设计参数，见表4。

表4 各岩土层基坑支护设计参数建议值表

8 结论与建议

（1）场区属山前冲洪积平原地貌单元。场地内及周边无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用，属基本稳定场地，较适宜进行本工程建设。

（2）拟建建筑抗震设防烈度按7 度，设计基本地震加速度按0.10g，设计地震分组为第三组。根据本次钻探和区域地质资料，由波速测试成果分析，覆盖层20m深度内等效剪切波速度150≤vse≤250m/s，覆盖层厚度为30~40m 之间，按《建筑抗震设计规范》有关规定，Ⅱ类建筑场地，特征周期值为0.45s。

（3）场地环境类型为Ⅲ类，根据场区土的易溶盐试验成果分析评价，场区场区地基土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

（4）地基基础方案建议：

①拟建芯片封装厂房，建议采用强夯地基处理方案。

②拟建测评楼，建议采用灰土换填或者强夯地基处理方案。

③拟建综合楼建议采用强夯地基处理方案。

④拟建动力站建议采用强夯地基处理方案。

⑤拟建化学品库、氢气罐区，建议采用强夯地基处理方案。

⑥拟建事故水池为标准设防，建议采用强夯地基处理方案。

⑦拟建材料库、特气库、门卫，建议采用强夯地基处理方案。

（5）拟建场地内分布有第②层黄土状粉质粘土不属于新近堆积黄土。经人工挖探井取黄土进行湿陷性试验分析，具湿陷性，湿陷程度为湿陷性轻微—中等，湿陷性等级Ⅰ级（轻微）。该层黄土为非自重湿陷性黄土，湿陷起始压力（Psh）可按120kPa考虑。

（6）本工程基坑最大开挖深度在现地表下约4.0~5.5m，本工程基坑支护结构安全等级为二级，属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，建议采用自然放坡或土钉墙支护的支护方式，拟建场地地下水位埋置较深，可不考虑地下水对基坑施工的影响，但应注意当雨季时，在基坑开挖过程中，地表瞬时来水通过基坑上部渗透进入基坑的情况。