上海地區(qū)淺層不良地質(zhì)勘察注意問(wèn)題

周黎月

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

0 引言

上海地處長(zhǎng)江三角洲沖積平原，為典型的平原感潮河網(wǎng)地區(qū)。全市共有河道23787條，平均每平方千米有河道3.75條，河網(wǎng)密度3.41km/km2，河面率8.41%。隨著上海市城市化發(fā)展，工程建設(shè)日益頻繁，用地越來(lái)越緊張，導(dǎo)致原來(lái)部分河流被填埋，形成暗浜。暗浜底部多以淤泥為主，部分地段還含有大量生活垃圾，土性極差。另外，工程建設(shè)和居民生活中產(chǎn)生的大量建筑垃圾、棄土、泥漿及生活垃圾，由于清運(yùn)和處理不當(dāng)，往往隨處堆放和掩埋，形成厚填土。厚填土成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)極不均勻。隨著時(shí)間的推移，這些埋藏于地下或堆于地表的不良地質(zhì)條件逐漸成為后期市政道路、橋梁工程建設(shè)中的質(zhì)量隱患。

道路橋梁工程由于勘察工作未能查清場(chǎng)地的不良地質(zhì)情況，而造成后期施工處理暗浜和厚填土追加投資、設(shè)計(jì)方案變更、建設(shè)工期延期的案例有很多。分析原因，主要是勘察單位制定的勘察方案不夠合理，采用的勘察手段針對(duì)性不強(qiáng)，缺乏對(duì)不良地質(zhì)條件勘察經(jīng)驗(yàn)，因而未能查清暗浜和厚填土的分布情況。對(duì)勘察工作而言，合理確定勘察方案并采用有效手段查明擬建道路、橋梁場(chǎng)地不良地質(zhì)條件的分布及特性，為設(shè)計(jì)和施工提供充分的地質(zhì)依據(jù)，是勘察工作的重點(diǎn)。

1 暗浜和厚填土對(duì)道路、橋梁工程的影響

道路工程一般采用天然地基，主要承受行車(chē)荷載作用，要求地基必須密實(shí)、均勻、穩(wěn)定，有足夠的承載能力，能經(jīng)受行車(chē)荷載的反復(fù)作用而不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞和變形。暗浜由于底部多為淤泥或淤泥質(zhì)土，富含有機(jī)質(zhì)，局部還有生活垃圾等，滲透性差，很難完成自重固結(jié)，強(qiáng)度低、壓縮性大。淺層厚填土一般結(jié)構(gòu)松散、均勻性差、強(qiáng)度低、壓縮性高。暗浜和厚填土如不進(jìn)行處理，往往會(huì)引起路基產(chǎn)生過(guò)大沉降，造成路面結(jié)構(gòu)損壞，影響道路路基的整體穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致路基失穩(wěn)，影響行車(chē)安全（見(jiàn)圖1）。

圖1 道路路面開(kāi)裂

橋梁工程多采用樁基礎(chǔ)，暗浜及厚填土因富含淤泥及生活垃圾等雜質(zhì)，極為松散，如采用預(yù)制樁，容易造成沉樁傾斜，如采用灌注樁，由于成孔施工中鋼護(hù)桶插入深度不夠，上部垃圾等雜質(zhì)容易掉入孔中，嚴(yán)重影響成樁質(zhì)量。橋梁承臺(tái)基坑埋深一般在3m左右，局部大橋的承臺(tái)埋深可達(dá)到7 m以上，需要采用基坑圍護(hù)措施。由于暗浜和厚填土存在淤泥、生活垃圾、腐植物及大塊碎石等，對(duì)圍護(hù)施工影響很大。另外，在橋梁工程建設(shè)中，因吊裝施工等需采用大型機(jī)具設(shè)備，對(duì)淺層地基承載力要求較高，如暗浜填土未查清，且未進(jìn)行地基加固處理，容易引發(fā)大型設(shè)備傾斜，影響吊裝質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生吊裝設(shè)備傾覆等重大安全事故（見(jiàn)圖 2）。

圖2 施工設(shè)備傾倒

由此可見(jiàn)，暗浜和厚填土對(duì)道路、橋梁工程建設(shè)影響很大，在勘察工作中要引起特別重視。

2 暗浜及厚填土勘察

根據(jù)上海規(guī)范：上海地區(qū)一般采用收集資料、現(xiàn)場(chǎng)踏勘等方法調(diào)查擬建場(chǎng)地沿線是否存在暗浜、厚填土等不良地質(zhì)條件，在調(diào)查的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地布置小螺紋鉆孔進(jìn)行探查，必要時(shí)可布置靜力觸探孔、輕便動(dòng)力觸探等查明暗浜和填土的性質(zhì)，其中小螺紋鉆孔布孔間距按不大于15m控制，對(duì)邊界加密至2～3m。

收集資料方法主要采用收集老版本的地形圖，與場(chǎng)地現(xiàn)狀地形圖進(jìn)行比對(duì)。對(duì)原為河浜的區(qū)域，如現(xiàn)狀地形圖顯示無(wú)河浜，則推斷為疑似暗浜；對(duì)原場(chǎng)地為建筑物或低洼地等，現(xiàn)為平地或高堆土，則圈定為厚填土。對(duì)比對(duì)和圈定出的疑似暗浜及厚填土區(qū)域，逐處編號(hào)，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。現(xiàn)場(chǎng)踏勘方法主要采用走訪查看方式，詢(xún)問(wèn)擬建場(chǎng)地沿線當(dāng)?shù)鼐用瘢私鈭?chǎng)地有無(wú)河道、低洼地填埋及房屋拆遷情況發(fā)生，并了解已填埋河道及低洼地的范圍、填沒(méi)時(shí)間、回填成分等，為后期暗浜及厚填土勘察工作提供依據(jù)。

上海規(guī)范對(duì)暗浜和厚填土的勘察要求比較明確，但在實(shí)際勘察工作中，如勘察方案針對(duì)性不足，手段缺乏有效性，且不重視調(diào)查方法，勘察工作仍舊會(huì)存在較多問(wèn)題。

3 暗浜勘察中應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1 勘察方案的針對(duì)性

市政道路、橋梁是長(zhǎng)線路工程，暗浜勘察宜先進(jìn)行調(diào)查工作，在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上再進(jìn)行勘察方案布置。現(xiàn)在很多勘察單位不重視現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查工作，單純地沿場(chǎng)地兩側(cè)按15m間距全線布置小螺紋鉆孔，或者在擬建線路范圍內(nèi)按15m間距網(wǎng)格狀布置小螺紋鉆孔，造成工作量巨大。由于上海地區(qū)很多河道寬度小于15m，按此方法進(jìn)行勘察，極有可能漏掉寬度和范圍較小的暗浜，造成工程質(zhì)量隱患。大量工程實(shí)踐也證明，采用該方案缺乏針對(duì)性，不但大大增加了勘探工作量，而且并不能夠查清暗浜分布情況。因此，建議暗浜勘察工作宜在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地對(duì)調(diào)查出的疑似暗浜布置勘探工作量。

3.2 收集資料的時(shí)效性

收集資料主要是收集老版本的地形圖。由于上海地區(qū)人類(lèi)活動(dòng)和建設(shè)比較頻繁，往往導(dǎo)致河道會(huì)經(jīng)常變遷或改道，而且這種變化隨時(shí)間也會(huì)有變化。如果單憑某一時(shí)期的地形圖與現(xiàn)狀地形圖來(lái)比對(duì)確定是否有暗浜分布，往往會(huì)產(chǎn)生遺漏。例如上海S3道路先行段新建工程，線路長(zhǎng)度約3km，場(chǎng)地位于城郊結(jié)合部。勘察中采用20世紀(jì)70年代版本的地形圖與現(xiàn)狀地形圖進(jìn)行初次比對(duì)，發(fā)現(xiàn)疑似暗浜6處，后采用80年代及90年代版本地形圖與現(xiàn)狀地形圖再次比對(duì)，又發(fā)現(xiàn)疑似暗浜4處。盡管該工程場(chǎng)地暗浜分布眾多，但由于采用了不同時(shí)期多種版本的地形圖進(jìn)行比對(duì)，工作做得比較細(xì)致，未發(fā)生暗浜遺漏情況，而且這些暗浜在施工開(kāi)挖驗(yàn)槽過(guò)程中也逐一得到了驗(yàn)證。該工程案例說(shuō)明，采用收集地形圖來(lái)調(diào)查暗浜分布時(shí)，要盡量多收集不同時(shí)期、不同版本的地形圖，與現(xiàn)狀地形圖進(jìn)行比對(duì)，可以大大減少暗浜遺漏的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 調(diào)查工作的全面性

市政道路、橋梁工程一般線路較長(zhǎng)，在現(xiàn)場(chǎng)踏勘走訪工作中一定要做到全面細(xì)致，防止遺漏。例如上海顧村拓展區(qū)市政道路配套工程，該項(xiàng)目位于上海市寶山區(qū)與嘉定區(qū)交界處，場(chǎng)地現(xiàn)狀以農(nóng)田為主，跨越多條明浜，部分區(qū)域有現(xiàn)狀廠房等建筑物。勘察期間建筑物尚未拆遷，調(diào)查工作僅重點(diǎn)關(guān)注了空曠場(chǎng)地區(qū)域，忽略了已有建筑物區(qū)域。后期施工隊(duì)伍進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)挖施工作業(yè)時(shí)，在已拆遷場(chǎng)地區(qū)域下面發(fā)現(xiàn)多處暗浜（見(jiàn)圖3、圖4）。經(jīng)過(guò)勘察單位進(jìn)一步補(bǔ)充勘察，發(fā)現(xiàn)該場(chǎng)地主要為填浜區(qū)，最大深度為4m左右，含有大量的生活垃圾。由于范圍較大，涉及處理的土方量較大，對(duì)設(shè)計(jì)施工方案產(chǎn)生了很大影響。

圖3 拆遷場(chǎng)地揭示有暗浜

圖4 開(kāi)挖揭露的暗浜

該工程案例啟示我們?cè)谶M(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查工作時(shí)，一定要細(xì)心全面，對(duì)存在有建筑物的區(qū)域也不能有遺漏，可多走訪當(dāng)?shù)鼐用瘢猿浞至私鈭?chǎng)地變遷情況。

3.4 勘察手段的有效性

上海地區(qū)暗浜勘察主要手段為小螺紋鉆孔，有時(shí)候輔以靜力觸探、輕型動(dòng)力觸探等。一般小螺紋鉆孔以控制暗浜邊界為主，浜中小螺紋鉆孔與靜力觸探孔或輕型動(dòng)力觸探孔可間隔布置，起到相互驗(yàn)證，綜合評(píng)價(jià)的效果。但在實(shí)際勘察工作中，由于暗浜場(chǎng)地下往往填有大塊碎石等建筑垃圾（見(jiàn)圖5），或場(chǎng)地為厚層混凝土路面，采用小螺紋鉆孔往往難以探摸。一般會(huì)在勘察成果報(bào)告中把小螺紋鉆孔標(biāo)注成未施工孔，不再進(jìn)行探摸，僅在報(bào)告中建議施工時(shí)加強(qiáng)疑似暗浜場(chǎng)地的驗(yàn)槽工作。另外，采用靜力觸探及輕型動(dòng)力觸探孔，一方面實(shí)施困難，另一方面也不能完全揭示暗浜填土的成分。故通常這幾種勘察手段并不能有效查清暗浜情況，從而對(duì)設(shè)計(jì)施工處理方案的確定帶來(lái)很大影響。

針對(duì)常規(guī)勘察手段不能有效查清暗浜分布的區(qū)域，建議可采用100型鉆機(jī)全芯取樣，人工開(kāi)挖樣槽，挖機(jī)輔助開(kāi)挖探摸等手段（見(jiàn)圖6），以充分揭示暗浜填土情況。

圖5 暗浜填土中的碎石

圖6 挖機(jī)輔助探摸暗浜

4 厚層填土勘察中應(yīng)注意的問(wèn)題

4.1 重視厚層填土的組成性質(zhì)

上海地區(qū)地表遍布人工填土，主要是人為填埋和堆填形成。厚填土的成分比較復(fù)雜，均勻性差，厚度變化大，對(duì)道路工程建設(shè)影響較大，一般未經(jīng)處理不宜直接作為路基持力層。在道路建設(shè)中，針對(duì)填土的不同性質(zhì)和厚薄情況，需要采用不同的地基處理措施。對(duì)厚度較薄的雜填土，可采用換填方式處理，但對(duì)厚度較大的厚層雜填土，由于換填處理費(fèi)用較大，需根據(jù)組成性質(zhì)進(jìn)行不同的處理方式：對(duì)堆積年限較長(zhǎng)的素填土或由建筑垃圾組成的厚層雜填土，當(dāng)成分較均勻時(shí)可通過(guò)壓實(shí)等加固處理后作為天然地基；對(duì)有機(jī)質(zhì)含量較高的生活垃圾和有腐蝕性的工業(yè)廢料組成的雜填土，不能作為天然地基，必需進(jìn)行換填處理；對(duì)改建道路原路基范圍內(nèi)的壓實(shí)填土，一般清除表層后可直接作為路基持力層。

填土處理對(duì)工程建設(shè)影響較大，因填土的性質(zhì)未查清楚而導(dǎo)致工程費(fèi)用增加的案例有很多。例如上海曲埠路道路改建工程，該場(chǎng)地位于城區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，實(shí)施勘察工作難度較大，故勘察單位主要以收集資料為主，僅實(shí)施了部分靜力觸探孔。通過(guò)集資料和原位測(cè)試成果資料揭示場(chǎng)地局部存在厚層雜填土，但由于未實(shí)施鉆孔且未采取其他勘察手段，故對(duì)其成分未能了解清楚。后期施工單位進(jìn)場(chǎng)平整場(chǎng)地時(shí)，發(fā)現(xiàn)厚層雜填土下存在大量生活垃圾和有機(jī)質(zhì)（見(jiàn)圖7、圖8），需要進(jìn)行換填處理，大大增加了地基處理措施費(fèi)，也延誤了工程建設(shè)進(jìn)度。

圖7 開(kāi)挖揭露的厚層填土

因此在道路勘察中，對(duì)場(chǎng)地存在的厚填土，一定要注意查明其組成成分，判別填土的均勻性和密實(shí)性，為地基處理方案提供依據(jù)。

4.2 重視場(chǎng)地的特殊地形

厚填土勘察工作中，對(duì)擬建場(chǎng)地存在的特殊地形如高堆土、低洼地等要特別注意，需要了解其形成原因，并針對(duì)性地布置勘察工作量，以查明其性質(zhì)狀況。例如上海嘉閔高架道路工程：勘察期間在場(chǎng)地范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有高約3m的帶狀堆土，勘察時(shí)按照常規(guī)要求，未進(jìn)行加密布置工作量；在堆土區(qū)范圍內(nèi)雖然布置了小螺紋鉆孔，但由于填土較厚而未能探摸下去，也未采用其他手段做進(jìn)一步探查工作，因而未能查清堆土中填土的具體性質(zhì)。雖然在報(bào)告中提示該區(qū)域填土厚度較大，成分復(fù)雜，需進(jìn)行后期補(bǔ)勘或驗(yàn)槽工作，但由于勘察時(shí)沒(méi)有查清厚層填土的性質(zhì)，未能引起設(shè)計(jì)重視，設(shè)計(jì)仍然按照常規(guī)經(jīng)驗(yàn)采用淺部填土換填下部壓實(shí)的處理方案。后期施工單位進(jìn)行平整場(chǎng)地時(shí)，發(fā)現(xiàn)在堆土下埋有大量的生活垃圾和工業(yè)垃圾（見(jiàn)圖9、圖10），需要全部挖除換填處理，其道路路基設(shè)計(jì)方案也要進(jìn)行重大變更，最終導(dǎo)致了工程建設(shè)費(fèi)用增加，延誤了工程建設(shè)進(jìn)度。

圖10 堆土下掩埋的垃圾

上述案例提醒勘察單位，在厚層填土的勘察工作中，對(duì)含有生活垃圾、疏松的雜填土、未經(jīng)壓實(shí)的厚層填土等分布的特殊地段，應(yīng)重視現(xiàn)場(chǎng)踏勘和調(diào)查工作，在此基礎(chǔ)上加密布置勘探點(diǎn)，可采用鉆探取樣、靜力觸探、小螺紋鉆相結(jié)合的方法。對(duì)小螺紋鉆孔難以探摸的地段，可采用100型鉆機(jī)鉆探、人工或機(jī)械挖探的手段進(jìn)一步查明填土的情況，不宜留到施工階段進(jìn)行補(bǔ)勘或驗(yàn)槽。

4.3 重視收集資料的真實(shí)準(zhǔn)確

在市區(qū)道路改建及橋梁建設(shè)中，由于場(chǎng)地周邊環(huán)境復(fù)雜，勘察單位多采用收集周邊已有勘察資料，以減少實(shí)際勘探工作量。需注意收集的勘察資料往往是較早時(shí)期完成的，當(dāng)時(shí)場(chǎng)地較為空曠，而現(xiàn)狀場(chǎng)地變化較大，尤其是淺部地層情況。例如上海前灘ES4單元核心區(qū)域二層連廊工程，該工程位于地鐵8號(hào)線東方體育中心站站區(qū)兩側(cè)，需新建人行連接天橋。由于場(chǎng)地環(huán)境條件復(fù)雜，勘探孔實(shí)施困難，故勘察成果主要利用周邊已建工程的勘察資料。后期施工單位進(jìn)場(chǎng)施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地下部存在大量障礙物，嚴(yán)重影響施工作業(yè)。勘察單位再次進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)勘后發(fā)現(xiàn)：場(chǎng)地填土較厚，平均為4.0m，局部達(dá)到7.5m，表層主要為瀝青、混凝土路面，下部為雜填土，含磚塊、碎石、混凝土塊、鋼筋等建筑垃圾，并形成淺層障礙物，對(duì)樁基承臺(tái)開(kāi)挖和沉樁有較大影響。根據(jù)進(jìn)一步調(diào)查了解，收集的勘察資料顯示原擬建場(chǎng)地為農(nóng)田，而現(xiàn)狀場(chǎng)地內(nèi)分布有地鐵車(chē)站及市政道路，經(jīng)過(guò)多年來(lái)的開(kāi)發(fā)建設(shè)，淺層地層已經(jīng)發(fā)生較大變化，由素填土變成了厚層雜填土。

該工程案例啟示我們，在利用已有勘察資料的時(shí)候，對(duì)資料的真實(shí)性和準(zhǔn)確性要加以判別，尤其是淺部土層。

5 結(jié)語(yǔ)

不良地質(zhì)條件是影響道路、橋梁工程建設(shè)的重要地質(zhì)因素，尤其是暗浜和厚層填土，勘察時(shí)要引起重視，宜在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用合適的方法查明暗浜、厚層填土的分布范圍、組成和工程性質(zhì)。

勘察調(diào)查工作宜在收集資料和現(xiàn)場(chǎng)踏勘走訪的基礎(chǔ)上進(jìn)行。可先收集多時(shí)期多版本的地形圖與現(xiàn)狀地形圖進(jìn)行比對(duì)，圈定勘察重點(diǎn)區(qū)域，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘走訪，進(jìn)一步確定勘察驗(yàn)證區(qū)域。調(diào)查工作要全面、細(xì)致，重點(diǎn)關(guān)注特殊地物、地形，防止遺漏。

勘察方法宜采用小螺紋鉆孔，輔以靜力觸探、輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)等方法。對(duì)小螺紋鉆孔難以探摸的地段，可采用100型鉆機(jī)全芯取樣、人工開(kāi)挖樣槽、挖機(jī)輔助開(kāi)挖探摸等手段，盡可能查清暗浜和填土情況，不宜留到施工階段進(jìn)行補(bǔ)勘或驗(yàn)槽，以免影響設(shè)計(jì)施工方案，造成工程投資增加和建設(shè)工期延誤。

對(duì)位于建筑物密集的復(fù)雜場(chǎng)地，如需利用已有勘察資料，需注意核實(shí)場(chǎng)地淺部地層變化情況，確保資料的真實(shí)準(zhǔn)確。