曹 陽(yáng)

（陽(yáng)泉新宇巖土工程有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

1 工程概況

陽(yáng)泉礦區(qū)采煤沉陷區(qū)位于陽(yáng)泉市礦區(qū)原平坦垴村，區(qū)域東部為北山中路，西部緊鄰洪城河路，西部為郊區(qū)職業(yè)中學(xué)，北部為巨興小區(qū)，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較為均勻，穩(wěn)定。為恢復(fù)地面基礎(chǔ)建設(shè)，提高場(chǎng)地利用率，現(xiàn)擬對(duì)該采煤沉陷區(qū)進(jìn)行綜合治理，開發(fā)古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)，為保證道路地基的穩(wěn)定性，確保施工安全，現(xiàn)對(duì)古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)進(jìn)行巖土工程詳細(xì)勘察。

擬建項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)區(qū)域構(gòu)造簡(jiǎn)單，基本構(gòu)造形態(tài)為單斜結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上又發(fā)育次一級(jí)的寬緩褶曲，地層傾角在5°～25°之間，場(chǎng)區(qū)地下伏基巖為二疊系山西組和石炭系太原組地層，區(qū)域內(nèi)無全新世活動(dòng)斷裂構(gòu)造。該區(qū)域?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)氣候。年均氣溫在11.3℃左右；年均氣壓為931.3hPa；年均降水量為515.8mm，凍結(jié)期主要集中于每年的11 月至次年的3月，標(biāo)準(zhǔn)凍土深度為0.68m，古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)無地表水分布，根據(jù)鉆探揭露，確定該區(qū)域地下水為基巖面表層風(fēng)化裂隙水，水量較小，水源補(bǔ)給主要為大氣降水，水位埋深在10.80～16.00m 之間，靜止水位標(biāo)高為692.85 ～707.68m，水位變化幅度小于1.0m。

2 勘察方案

2.1 勘探點(diǎn)布置

根據(jù)野外勘探資料，確定古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)的地基復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)勘探點(diǎn)按建筑物周邊線和角點(diǎn)布置，各勘探點(diǎn)的間距為15～30m。根據(jù)項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)地形特點(diǎn)以及周邊地層揭露情況顯示，擬建高層住宅樓控制孔深度在25～37m 之間，一般孔深度在20～32m 之間，多層住宅樓控制孔深度為18m，一般孔深度為15m，古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)探井深度為10.0m，為探明擬建場(chǎng)區(qū)下伏可采煤層的埋藏深度及開采情況，根據(jù)前期勘探揭露情況，確定本次勘探煤層孔深度范圍在80～100m 之間。

2.2 取樣孔、原位測(cè)試孔的布置

根據(jù)該區(qū)域工程地質(zhì)條件（區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、穩(wěn)定）及建筑施工情況，擬對(duì)取樣孔以及原位測(cè)試孔進(jìn)行均勻布置，考慮到測(cè)試數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的離散性，設(shè)置每組數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)數(shù)量應(yīng)達(dá)到統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的3 倍以上[1]。

2.3 物探勘察

為探明擬建場(chǎng)區(qū)下伏可采煤層的埋藏深度及開采情況，擬通過瞬變電磁法對(duì)場(chǎng)區(qū)區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行物探勘查，根據(jù)物探圈定的異常區(qū)，確定在該區(qū)域布置3 個(gè)物探驗(yàn)證孔，鉆孔深度至15#煤層底板以下0.5m 位置處。物探勘察采用的技術(shù)手段主要包括：工程地質(zhì)調(diào)查、巖土工程勘探、物探、原位測(cè)試等。

3 勘察工程量

對(duì)古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)的勘察工程分階段進(jìn)行，整個(gè)勘察過程歷經(jīng)5 個(gè)月零12 天，勘探共施工勘探點(diǎn)70 個(gè)，總進(jìn)尺2350.63m：其中施工鉆孔62個(gè)，鉆探進(jìn)尺2003.78m；施工物探驗(yàn)證孔3 個(gè)，物探進(jìn)尺316.15m，施工探井5 個(gè)，探井總延米30.70mm，勘探作業(yè)共實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)161 次、重型動(dòng)力觸探4.1m，觀測(cè)穩(wěn)定地下水位8 次，探測(cè)瞬變電磁物理點(diǎn)497 個(gè)，分別對(duì)原狀土樣（90 個(gè)）、擾動(dòng)樣（8個(gè)）、腐蝕性土樣（2 個(gè)）以及地下水水樣（1 個(gè)）選取并進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，室內(nèi)各巖樣試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 室內(nèi)巖樣試驗(yàn)情況統(tǒng)計(jì)表

地質(zhì)勘察期間，由中國(guó)兵器工業(yè)北方勘察設(shè)計(jì)研究院對(duì)擬建區(qū)域進(jìn)行了的波速測(cè)試工作。測(cè)試儀器為規(guī)格為RS-1616K（s）型工程檢測(cè)儀及三分量檢波器，波速測(cè)試采用單孔檢層法，震源采用叩板法[2-3]，測(cè)試共布置ZK10#、ZK22#、ZK32#、ZK49#4 個(gè)鉆孔，各鉆孔的間距為1m，深度為20m，累計(jì)進(jìn)行波速測(cè)試試驗(yàn)77m。各鉆孔波速測(cè)試成果情況如圖1～圖4 所示。

由波速測(cè)試可知，古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)ZK10#孔9m 深度范圍內(nèi)等效剪切波速為195m/s，ZK22#孔10m 深度范圍內(nèi)等效剪切波速為233m/s，ZK32# 孔20m 深度范圍內(nèi)等效剪切波速為198m/s，ZK49# 孔20m 深度范圍內(nèi)等效剪切波速為222m/s。

圖1 鉆孔ZK10#孔波速測(cè)試成果圖

圖2 鉆孔ZK22#孔波速測(cè)試成果圖

圖3 鉆孔ZK32#孔波速測(cè)試成果圖

圖4 鉆孔ZK49#孔波速測(cè)試成果圖

4 巖土工程條件評(píng)價(jià)

4.1 地下水、土的腐蝕性評(píng)價(jià)

本次勘探工作對(duì)古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)ZK9#鉆孔的地下水水樣進(jìn)行腐蝕性檢測(cè)，水質(zhì)檢測(cè)成果如表2 所示。

表2 水質(zhì)檢測(cè)成果表

根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)成果可以得出：古城小區(qū)所屬區(qū)域?yàn)棰耦惌h(huán)境場(chǎng)地，無干濕交替作用，通過對(duì)水樣中各元素的濃度以及PH 值的分析可知，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)存在一定的腐蝕性，但程度較弱。

本次勘探工作分別對(duì)古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)ZK12#、ZK37#鉆孔的土樣進(jìn)行腐蝕性檢測(cè)，土質(zhì)檢測(cè)成果如表3 所示。

表3 土質(zhì)檢測(cè)成果表

根據(jù)土檢測(cè)成果可以得出：古城小區(qū)所屬區(qū)域?yàn)棰耦惌h(huán)境場(chǎng)地，通過對(duì)水土樣中各元素的濃度以及PH 值的分析可知，地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有一定的微腐蝕性。

4.2 濕陷性評(píng)價(jià)

本次勘探分別選取T1、T2、T3、T4、T6 這5 個(gè)探井中的原狀土樣進(jìn)行濕陷性試驗(yàn)，確定得出：擬建場(chǎng)地2# 層粉土為濕陷性粉土，其濕陷系數(shù)δs 在0.017～0.032 之間，濕陷性程度為輕微～中等，預(yù)計(jì)對(duì)區(qū)域埋設(shè)的管路會(huì)造成一定影響。各探井土樣濕陷量計(jì)算成果如表4 所示。

表4 濕陷量計(jì)算成果表

根據(jù)濕陷量計(jì)算成果可以看出：古城小區(qū)所屬區(qū)域?yàn)榉亲灾貪裣菪詧?chǎng)地，地基濕陷程度輕微濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)。

4.3 采空區(qū)評(píng)價(jià)

通過對(duì)勘探區(qū)域的探煤層孔和物探驗(yàn)證孔的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，確定出：擬建場(chǎng)地區(qū)域地下賦存的主要煤層為石炭系太原組的12#、13#、14#以及15#煤，其中，12#煤賦存深度在676.79～691.44m 之間，煤層厚度為0.8 ～1.4m；13# 煤賦存深度在648.99～661.04m 之間，煤層厚度為0.2～0.7m；14#煤賦存深度在638.24～638.94m 之間，煤層厚度為0.7m；15#煤賦存深度在604.35～626.44m 之間，煤層厚度為5.6～6.55m。利用瞬變電磁法對(duì)勘探區(qū)域進(jìn)行探查，共確定有7 處高阻異常區(qū)與5 處低阻異常區(qū)，其中，高阻異常區(qū)為不充水的巖溶裂隙發(fā)育區(qū)，低阻異常區(qū)為充水的巖溶裂隙發(fā)育區(qū)，場(chǎng)地下伏無采空區(qū)。

4.4 承載力的確定

本次勘探分別對(duì)③-1 層礫砂、③-2 層碎石土層進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，各土層重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5 所示。

表5 重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

5 地基方案分析

5.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)

通過對(duì)古城小區(qū)工程項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)勘探結(jié)果可知：該擬建場(chǎng)區(qū)總體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，部分建筑基段不均勻，場(chǎng)區(qū)周圍未出現(xiàn)有影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的活動(dòng)斷裂、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)特征的存在，適宜作為開發(fā)基地，實(shí)施建筑工程。

5.2 基處理技術(shù)手段

1）局部換填法。對(duì)于擬建場(chǎng)區(qū)地層由土巖組合、土層厚度≦3m 的地段，通過局部換填法對(duì)地基進(jìn)行處理，換填材料可選用毛石砼，通過與基巖面錯(cuò)臺(tái)搭接，作為地基持力層。

2）夯擴(kuò)混凝土灌注樁復(fù)合地基法。對(duì)于擬建場(chǎng)區(qū)地層基巖面坡度較小的地段，通過夯擴(kuò)混凝土灌注樁對(duì)地基進(jìn)行處理，樁端持力層選用中等風(fēng)化基巖，樁端采用正方形或梅花形布置，樁頂與基礎(chǔ)之間設(shè)置150～300mm 的褥墊層，形成復(fù)合地基[4]，樁徑選擇規(guī)格在350～600mm 之間。

3）鋼筋混凝土灌注樁。對(duì)于擬建場(chǎng)區(qū)地層基巖面坡度較大的地段，可通過鋼筋混凝土灌注樁對(duì)地基進(jìn)行處理[5]，樁端持力層選用中等風(fēng)化基巖，樁型可采用嵌巖樁或端承樁，保證樁端進(jìn)入中等風(fēng)化基巖深度≧2m，樁徑選擇規(guī)格在800～1200mm 之間。

6 基坑支護(hù)技術(shù)手段

對(duì)于基坑標(biāo)高為700m、基坑深度為11.5m 的擬建區(qū)域，對(duì)其西側(cè)、北側(cè)的地段宜采用自然放坡法進(jìn)行開挖，坡率確定于1∶0.5～1∶0.75 之間，東側(cè)宜采用分級(jí)自然放坡法進(jìn)行開挖，土層部分坡率確定在1∶0.5～1∶0.75 之間，基巖部分坡率確定在1∶0.3～1∶0.5 之間，同時(shí)在地層土巖結(jié)合部位留設(shè)1.5～2.5m 的平臺(tái)。

對(duì)于基坑標(biāo)高為703.7m、基坑深度為14.4m 的擬建區(qū)域，其北側(cè)的地段宜采用排樁+錨索支護(hù)法進(jìn)行開挖，其南側(cè)的地段宜采用分級(jí)放坡+土釘墻支護(hù)法進(jìn)行開挖。

對(duì)于基坑標(biāo)高為695.9m、基坑深度為15.5m 的擬建區(qū)域，其東側(cè)的地段宜采用分級(jí)自然放坡法+土釘墻+錨桿支護(hù)法進(jìn)行開挖，土層部分坡率確定在1∶0.3～1∶0.5 之間，基巖部分坡率確定在1∶0.25～1∶0.3 之間，同時(shí)在地層土巖結(jié)合部位留設(shè)1～2m 的平臺(tái)，通過土釘墻對(duì)土層進(jìn)行支護(hù)，利用錨桿對(duì)基巖層段進(jìn)行支護(hù)。

對(duì)于基坑標(biāo)高為695.5m、基坑深度為16m 的擬建區(qū)域，其北側(cè)的地段宜采用自然放坡法進(jìn)行開挖，土層部分坡率確定在1∶0.3～1∶0.5 之間，同時(shí)在地層土巖結(jié)合部位留設(shè)2～3m 的平臺(tái)。其西側(cè)宜沿?fù)鯄Ρ澈笾苯娱_挖至基底標(biāo)高。

基坑開挖過程中，考慮到區(qū)域地下局部賦存裂隙水，因此，為確保地基的穩(wěn)定性與地下管路、管線的安全性，需要在坑底布置集水坑，對(duì)出現(xiàn)的積水進(jìn)行及時(shí)排出，以保證建筑施工的安全性。

7 結(jié) 論

針對(duì)陽(yáng)泉礦區(qū)采煤沉陷區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘測(cè)，勘探成果如下：

1）勘探所屬區(qū)域?yàn)棰耦惌h(huán)境場(chǎng)地，無干濕交替作用，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)存在一定的腐蝕性，但程度較弱，地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有一定的微腐蝕性，該區(qū)域?yàn)榉亲灾貪裣菪詧?chǎng)地，地基濕陷程度輕微濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)；

2）擬建場(chǎng)地區(qū)域地下賦存的主要煤層為石炭系太原組的12#、13#、14#以及15#煤，區(qū)域共確定有7處高阻異常區(qū)與5 處低阻異常區(qū)，其中，高阻異常區(qū)為不充水的巖溶裂隙發(fā)育區(qū)，低阻異常區(qū)為充水的巖溶裂隙發(fā)育區(qū)，場(chǎng)地下伏無采空區(qū)；

3）擬建場(chǎng)區(qū)總體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，適宜作為開發(fā)基地，實(shí)施建筑工程；

4）針對(duì)擬建場(chǎng)區(qū)的地層特征，提出通過局部換填法、夯擴(kuò)混凝土灌注樁復(fù)合地基法以及鋼筋混凝土灌注樁的地基處理方法以及基坑支護(hù)技術(shù)手段。