徐圩港區(qū)泊位工程場址工程地質(zhì)評(píng)價(jià)研究Study on GeologicalEvaluation for Berth ProjectSiteatXuweiPort

毛立杰，羅全偉（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢430071）

徐圩港區(qū)泊位工程場址工程地質(zhì)評(píng)價(jià)研究
Study on GeologicalEvaluation for Berth ProjectSiteatXuweiPort

毛立杰，羅全偉
（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢430071）

以徐圩港池12-17#泊位工程的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)為研究對(duì)象，先介紹了工程地質(zhì)評(píng)價(jià)所采用的方法，包括地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)鉆探、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)，并對(duì)實(shí)施過程進(jìn)行了介紹；通過評(píng)價(jià)方法采用和過程的實(shí)施，獲得了徐圩港區(qū)泊位工程場址的工程地質(zhì)條件；從“巖土單元體工程性質(zhì)、地基均勻性、水不良作用、特殊性巖土、不良地質(zhì)作用、場地穩(wěn)定性、場地適宜性”7個(gè)方面對(duì)徐圩港區(qū)泊位工程場址的工程地質(zhì)進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)論作為接下來設(shè)計(jì)、施工的依據(jù)；最后總結(jié)了場區(qū)工程地質(zhì)的關(guān)鍵問題和技術(shù)，以期為今后同類工程的建設(shè)和評(píng)價(jià)提供有益的借鑒。

港區(qū)；泊位工程；工程地質(zhì)；地基均勻性；水不良作用；特殊性巖土

0　引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、對(duì)外貿(mào)易不斷深化，港口作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾獦屑~和對(duì)外經(jīng)濟(jì)的重要窗口，正發(fā)揮著舉足輕重、不可替代的作用［1-3］。在港口地區(qū)修建碼頭、泊位工程，往往涉及到淤泥、淤泥質(zhì)土等復(fù)雜工程地質(zhì)條件［4-7］，對(duì)這類工程地質(zhì)條件進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，決定著工程建設(shè)和運(yùn)營能否順利進(jìn)行并發(fā)揮作用。本文以徐圩港池12-17#泊位工程為研究背景，通過地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)鉆探、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)等方法，對(duì)其工程地質(zhì)條件展開了評(píng)價(jià)研究，評(píng)價(jià)結(jié)論作為接下來設(shè)計(jì)、施工的依據(jù)，總結(jié)了場區(qū)工程地質(zhì)關(guān)鍵問題和技術(shù)，以期為今后同類工程的建設(shè)和評(píng)價(jià)提供有益的借鑒。

1　工程概況

徐圩港池12-17#泊位工程（陸域形成工程）場址位于江蘇省連云港市徐圩港區(qū)，地處我國沿海中部黃海海州灣西南岸、江蘇省東北部，地理坐標(biāo)為34°37′41″N，119°31′21″E，場址地理位置如圖1所示。該工程陸域形成面積約140ha，陸域北側(cè)為擬建北護(hù)岸，東側(cè)為擬建東護(hù)岸，南側(cè)為連云港港徐圩港區(qū)一港池突堤圍堰。護(hù)岸采用斜坡式實(shí)體結(jié)構(gòu)，分區(qū)域吹填形成陸域，區(qū)域分界采用隔堰進(jìn)行分隔。

圖1　場址地理位置

2　評(píng)價(jià)方法和實(shí)施過程

2.1評(píng)價(jià)方法

本文采用地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)鉆探、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)的方法，并結(jié)合勘區(qū)已有勘察資料，對(duì)徐圩港池12-17#泊位工程場址工程地質(zhì)展開全面評(píng)價(jià)。

2.2實(shí)施過程

（1）地質(zhì)調(diào)查

通過現(xiàn)場踏勘、觀察、測繪，對(duì)場址開展地質(zhì)調(diào)查。

（2）地質(zhì)鉆探

地質(zhì)鉆探通過勘探手段進(jìn)行，勘探點(diǎn)共布置91個(gè)（編號(hào)ZK01-ZK28、SZK01-SZK12、GZK01-GZK09、LZK01-LZK42），全部為海域鉆孔，鉆探總進(jìn)尺3356.15m。各區(qū)域控制性勘探孔要求孔深不小于40m，且進(jìn)入中密砂或可塑狀黏性土以下5m；一般性勘探孔要求孔深不小于35m，且進(jìn)入中密砂或可塑狀黏性土以下3～5m。

（3）原位測試

現(xiàn)場取樣、原位測試應(yīng)滿足《水運(yùn)工程巖土勘察規(guī)范》JTS 133-2013［8］、《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程》JGJ/ T87-2012［9］要求，標(biāo)貫試驗(yàn)鉆孔全段、鉆探技術(shù)鉆孔的砂土層均應(yīng)進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)。鉆孔土體取樣、標(biāo)貫試驗(yàn)間距為1.5～2.0m左右。現(xiàn)場原位測試采用U310型電阻應(yīng)變式十字板剪切儀，十字板剪切試驗(yàn)孔13個(gè)，總測點(diǎn)156個(gè)。

（4）室內(nèi)試驗(yàn)

①常規(guī)試驗(yàn)：針對(duì)黏性土，進(jìn)行天然含水量、天然重度、飽和重度、相對(duì)密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、塑限指數(shù)、液限指數(shù)、直剪快剪、固結(jié)快剪、壓縮系數(shù)、壓縮模量、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；針對(duì)砂土，實(shí)施顆粒分析試驗(yàn)。

②特殊試驗(yàn)：對(duì)于淤泥等軟土，進(jìn)行前期固結(jié)壓力試驗(yàn)；對(duì)于黏性土，實(shí)施滲透系數(shù)（垂直，水平）、固結(jié)系數(shù)（垂直，水平）試驗(yàn)。

3　工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

要對(duì)徐圩港區(qū)泊位工程場址的工程地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，需先獲取場址的工程地質(zhì)條件。通過上述地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)鉆探、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)等方法的實(shí)施，得到了徐圩港區(qū)泊位工程場址的工程地質(zhì)條件。

3.1地質(zhì)構(gòu)造

工程評(píng)價(jià)區(qū)位于秦嶺-大別-云臺(tái)山變質(zhì)巖帶，區(qū)域內(nèi)主要斷裂構(gòu)造有盱眙-響水?dāng)嗔选⒑Ｖ?泗陽斷裂，整體來看，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較為穩(wěn)定。

3.2地震概況

該區(qū)域位于一級(jí)大地構(gòu)造單元秦嶺造山帶武當(dāng)-大別隆起區(qū)的東延部分-蘇膠隆起之上。工程區(qū)設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.1g，如圖2所示。

圖2　場區(qū)地震動(dòng)峰值加速度圖

3.3巖土地層

根據(jù)鉆探結(jié)果并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，工程區(qū)基底為中-上元古界海州群云臺(tái)組第三巖性段的變質(zhì)巖組成。其上覆土層自下而上依次為第四系全新統(tǒng)海洋沉積形成的海相積層（Q4m）和海陸交互沉積層（Q4mc）地層。表層及上部主要為淤泥及淤泥質(zhì)土層；中部以可塑狀粉質(zhì)黏土及中密狀-密實(shí)狀粉細(xì)砂為主，其間有厚度不等的粉土層的透鏡體構(gòu)造；下部以密實(shí)狀粉細(xì)砂和可塑狀粉質(zhì)黏土為主。依據(jù)該次鉆探資料及土工試驗(yàn)成果、原位測試等數(shù)據(jù)資料分析，自上而下可分為第四系全新統(tǒng)海相沉積層、第四系全更新統(tǒng)海陸交互相沉積層兩類。

3.4特殊性巖土

工程評(píng)價(jià)區(qū)的特殊性巖土主要為軟土，據(jù)鉆探揭示，場地淤泥及淤泥質(zhì)土層較為深厚，由上到下依次為：淤泥、淤泥質(zhì)黏土。該區(qū)域軟土層具有厚度大、天然含水量高、呈流變性的共性，因此其承載力低、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低，滲透性低，具有流變、觸變的特征，易導(dǎo)致地基的沉降和失穩(wěn)。且在正常固結(jié)完成后，會(huì)產(chǎn)生次固結(jié)，對(duì)建構(gòu)筑物的穩(wěn)定產(chǎn)生一定影響。

3.5不良地質(zhì)

工程區(qū)上部地層為海相沉積的淤泥及淤泥質(zhì)土，為第四系沉積物，沉積年代較短，分布穩(wěn)定，揭露層厚大，淤泥及淤泥質(zhì)土均為欠固結(jié)土，呈絮狀結(jié)構(gòu)。中上部地層中局部地段的粉土及粉細(xì)砂在Ⅶ度地震時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生液化現(xiàn)象。

3.6水文地質(zhì)條件

工程區(qū)所在連云港地區(qū)的地表水資源主要受控于大氣降水。據(jù)調(diào)查資料，連云港多年平均降水量為882.6mm，屬濕潤帶。該區(qū)地下水含水層主要為中部及下部的第四系全新統(tǒng)粉細(xì)砂層。兩者均有分布，厚度較大，分布連續(xù)，貫通性好，地下水賦存量較大。地下水主要為中下部的承壓水。主要賦存于粉細(xì)砂及粉土層中，其上下隔水層一般為淤泥、黏性土；從水動(dòng)力條件分析，海水為其主要補(bǔ)給來源。因黏性土隔水層的隔阻封蓋，而導(dǎo)致該層水具弱承壓性。地下水主要接受海水的下滲補(bǔ)給。

4　工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

在獲得了場址工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，對(duì)徐圩港區(qū)泊位工程場址的工程地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.1地基均勻性評(píng)價(jià)

工程區(qū)①層為人工填土層，其工程性能極差且不均一；②-1、②-2層淤泥層厚度較大，層位相對(duì)穩(wěn)定，但局部工程性能亦存在一定差異性；③、③-1、④-1、④-2、⑤、⑥-1、⑥-2、⑦、⑦-1層具有明顯的海陸交互相沉積特點(diǎn)，反映在空間分布上縱向和橫向上變化較大，反映在部分物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)上具較大的離散性，屬于不均勻地基土，上部淤泥及淤泥質(zhì)土層為建筑抗震不利地段。

4.2水不良作用評(píng)價(jià)

地下水對(duì)擬建工程影響較大的主要為④單元富集的砂土承壓水，其埋深在20m左右，位于淤泥層以下，將來在上部軟土處理時(shí)，應(yīng)保留一定安全距離，以免貫通排水通道，影響處理效果。依《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009版）［10］有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)場地環(huán)境類型為Ⅱ類，水的接觸類型為A型。場地海水按Ⅱ類場地環(huán)境類型條件下，對(duì)混凝土具中等腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋在長期浸水條件下具弱腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋在干濕交替條件下具強(qiáng)腐蝕性。

4.3特殊性巖土評(píng)價(jià)

工程區(qū)場地內(nèi)表層及上部地層分布有厚度較大的淤泥及淤泥質(zhì)土，屬軟土，具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、抗剪強(qiáng)度低，靈敏度高的特點(diǎn)，在Ⅶ度地震力作用下可能產(chǎn)生震陷，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以關(guān)注。

4.4不良地質(zhì)作用評(píng)價(jià)

工程區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育，特殊性巖土主要為上部的淤泥及淤泥質(zhì)土，其揭露厚度大，平均厚度為14.4m。該層具有含水量高、力學(xué)強(qiáng)度低及靈敏度高等不良工程地質(zhì)特性，易產(chǎn)生沉降及不均勻沉降，在Ⅶ度地震作用下易產(chǎn)生震陷，其工程力學(xué)性質(zhì)差劣。中上部地層中局部地段的③-1粉土及④-1粉細(xì)砂，在Ⅶ度地震時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生液化現(xiàn)象，其液化等級(jí)為輕微，液化土層一般埋深大于15m，且分布較零星，對(duì)工程建設(shè)的影響不大。除此之外未發(fā)現(xiàn)巖溶、滑坡、泥石流、采空區(qū)、地面沉降、活動(dòng)斷裂等不良地質(zhì)作用。

4.5場地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

工程場區(qū)近現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不強(qiáng)烈，附近未見明顯活動(dòng)跡象，區(qū)內(nèi)現(xiàn)處于相對(duì)穩(wěn)定階段。場地在勘探深度內(nèi)，地層結(jié)構(gòu)簡單，沉積韻律強(qiáng)；區(qū)域構(gòu)造簡單，未見到影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象，場地穩(wěn)定性良好；場區(qū)淺部地層②-1淤泥及②-2淤泥在Ⅶ度地震作用下雖有產(chǎn)生震陷的可能性，但在經(jīng)過處理，提高該層軟土工程力學(xué)性質(zhì)或清除該層后，地基穩(wěn)定性可以得到保證。場地地下水富水性一般，不會(huì)在施工期間產(chǎn)生邊坡滑塌、潛蝕，管涌、流砂等不良工程問題。另據(jù)地面調(diào)查和鉆探結(jié)果，勘區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有古河道、暗浜、地下洞穴等對(duì)工程不利的地下埋藏物。綜上，場區(qū)穩(wěn)定性良好。

4.6場地適宜性評(píng)價(jià)

工程區(qū)屬于淤泥質(zhì)淺灘，地形平緩，場區(qū)穩(wěn)定性良好，未見不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，亦未見不良地質(zhì)體的分布。因此，場地適宜性良好，適宜工程建設(shè)。

5　工程地質(zhì)問題分析

在對(duì)徐圩港區(qū)泊位工程這類巖土工程地質(zhì)問題進(jìn)行研究，將研究結(jié)論應(yīng)用于實(shí)際工程的過程中，應(yīng)注重研究結(jié)論與接下來的設(shè)計(jì)工作進(jìn)行有效銜接，研究結(jié)論的落腳點(diǎn)應(yīng)能給設(shè)計(jì)工作、施工工作提供直接有效的指導(dǎo)。本文經(jīng)過總結(jié)，提出了一些關(guān)鍵問題和技術(shù)：（1）工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.45S，抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定綜合考慮；（2）表層和上部地層為海積的②-1、②-2淤泥，此類土厚度大且均屬軟土，具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高的特點(diǎn)，在Ⅶ度地震力作用下可能產(chǎn)生震陷，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)特別注意；（3）為獲得有參考價(jià)值的巖土設(shè)計(jì)參數(shù)，實(shí)際中應(yīng)根據(jù)原位測試、室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析后綜合獲取；（4）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)法判別，上部地層中局部地段的③-2粉土及④-1粉細(xì)砂，在Ⅶ度地震時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生液化現(xiàn)象，此類現(xiàn)象，應(yīng)通過加強(qiáng)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理；（5）上部地層主要為淤泥及淤泥質(zhì)土，該土層物理力學(xué)性質(zhì)劣差，不宜直接作為護(hù)岸及隔堰基礎(chǔ)的持力層，護(hù)岸及隔堰基礎(chǔ)施工宜采用爆破填石擠淤方案或袋裝砂堤加堆載插板的方法，并選擇第③層粉質(zhì)黏土及黏土或第③-1層粉土作為圍堰基礎(chǔ)的持力層，在進(jìn)行大范圍爆破擠淤施工之前，應(yīng)先在有代表性的地段進(jìn)行試驗(yàn)，待取得最佳參數(shù)后再進(jìn)行大面積爆破擠淤施工；（6）徐圩港區(qū)正在進(jìn)行大規(guī)模疏浚，疏浚土量充足且價(jià)格低廉，可利用疏浚港池、航道淤泥土同時(shí)輔以部分回填山皮土；（7）上部流泥及淤泥層厚度大，承載力低，不能滿足上部荷載的要求，在長期地面荷載作用下被壓縮變形，可產(chǎn)生大量地基沉降，特別是地基的不均引起的不均勻沉降問題更加突出，應(yīng)在吹填區(qū)采用真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法進(jìn)行地基處理，在進(jìn)行大面積地基處理之前，應(yīng)先在有代表性的地段進(jìn)行試驗(yàn)，待取得最佳地基處理參數(shù)后再進(jìn)行大面積地基處理；（8）地基處理過程中會(huì)產(chǎn)生較大沉降和較長時(shí)間的工后沉降，特別是若采用堆載預(yù)壓法施工時(shí)，在堆載施工過程中，如堆載量過大，可能造成下伏軟土層剪切破壞而發(fā)生隆起或滑移，因此應(yīng)充分考慮加載引起的地基剪切破壞和隆起變形對(duì)臨近工程的影響，合理安排相鄰區(qū)塊的施工順序；（9）為指導(dǎo)軟基處理的施工、保證施工質(zhì)量、評(píng)價(jià)軟基處理的效果，應(yīng)進(jìn)行表層沉降、分層沉降、淤泥層孔隙水壓力的消散及對(duì)土體深層水平位移進(jìn)行監(jiān)測，并在加固前、后分別在各施工分區(qū)內(nèi)鉆孔取土樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)和進(jìn)行現(xiàn)場十字板剪切試驗(yàn)，以檢驗(yàn)地基處理的效果。

6　結(jié)語

本文以徐圩港池12-17#泊位工程為研究背景，采用地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)鉆探、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)的方法，從“巖土單元體工程性質(zhì)、地基均勻性、水不良作用、特殊性巖土、不良地質(zhì)作用、場地穩(wěn)定性、場地適宜性”七個(gè)方面對(duì)徐圩港區(qū)泊位工程場址的工程地質(zhì)進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，獲得了工程場址的建設(shè)適宜性結(jié)果。除此之外，進(jìn)一步將工程區(qū)的工程地質(zhì)問題進(jìn)行了總結(jié)，以便將有價(jià)值信息供同行及同類工程進(jìn)行借鑒。

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責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Based on geologicalevaluation for berth projectsite12-17#at Xuweiport,this paper introduces theevaluationmethodsadopted,including geologicalsurvey，geologicaldrilling，in situ testing and laboratory test,with implementation process stated,and the projectgeological conditions gained. Theengineering geologicalevaluation forberth projectsiteatXuweiport iscarried out from the follow ing seven aspects:geotechnicalpropertiesof unit cellengineering，geologicaluniformity,adverse effectsofwater，special rock and soil,site stability and sitesuitability.The evaluation results serveas the evidence for design and construction following.Lastly,the key issuesand technologies for site engineering geology are summarized in hope of providing somebeneficial references for construction of sim ilar projects in the future.

port;berth project;engineering geology;geologicaluniformity;adverse effectsofwater;special rock and soil

［TU 42］

A

1671-9107（2016）10-0037-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.10.037

2016-07-01

毛立杰（1983-），男，河北張家口人，本科，助理工程師，主要從事土工試驗(yàn)、工程地質(zhì)評(píng)價(jià)方面的工作。