溝塘勘察與治理探討

許漢華 朱濤 槐以高 劉文連 眭素剛

摘 要：場(chǎng)區(qū)勘察范圍內(nèi)地貌上整體以剝蝕丘陵為主，局部為巖溶洼地地貌和山間槽谷地貌。在本區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)育有3條大的沖溝，由若干小型支溝組成。在溝內(nèi)低洼處由沖洪積、沼澤相沉積形成了分布軟弱土溝塘，以及后期人工改造的水塘、水庫(kù)和棄土場(chǎng)，軟弱土主要分布于塘內(nèi)，均分布于機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的填方區(qū)。根據(jù)軟弱土的埋置深度、分布范圍、分布厚度，按一般填土區(qū)提出技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的具體處理措施建議。

關(guān)鍵詞：溝塘勘察;軟弱土;地形地貌;處理措施;昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)

1 緒論

隨著工程建設(shè)的發(fā)展，勘察行業(yè)已取得階段性可喜的成果，但仍有一些理論尚不成熟。勘察是一項(xiàng)工程基礎(chǔ)性工作，涉及的內(nèi)容多、對(duì)象多、范圍大，勘察手段是非直觀性的，提高勘察水平，充分利用基礎(chǔ)地質(zhì)資料，掌握巖土工程相關(guān)的規(guī)范規(guī)程，才能確保勘察工作的順利進(jìn)行[1]。

昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)目前機(jī)場(chǎng)共有兩條跑道，東跑道長(zhǎng)4500m，西跑道長(zhǎng)4000m;機(jī)位數(shù)量（含組合機(jī)位）161個(gè)。隨著旅客吞吐量和貨郵吞吐量的激增，現(xiàn)有航站樓、機(jī)坪、滑行道等已不能滿足機(jī)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)需求，急需進(jìn)行擴(kuò)建。本期改擴(kuò)建將在現(xiàn)狀西跑道西側(cè)建設(shè)西二、西三跑道及滑行道系統(tǒng);在現(xiàn)狀東跑道東側(cè)建設(shè)東二跑道及滑行道;在現(xiàn)航站區(qū)以北建設(shè)T2航站樓、衛(wèi)星廳等;配套建設(shè)綜合交通中心、停車樓、捷運(yùn)系統(tǒng)等交通設(shè)施;配套建設(shè)空管、供油、給排水、供電、供冷供熱、生產(chǎn)生活輔助設(shè)施設(shè)備等。

溝、塘勘察技術(shù)要求采用小螺紋鉆對(duì)場(chǎng)地范圍內(nèi)的溝、明（暗）塘的平面位置、范圍大小、形態(tài)、深度以及淤泥、填土性質(zhì)進(jìn)行勘察，并說(shuō)明其對(duì)工程建設(shè)的影響。勘探點(diǎn)位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查情況，布置于溝、塘及可能存在暗塘的區(qū)域。小螺紋鉆間距為20m，孔深3m或至淤泥底部。

2 地形地貌

勘察場(chǎng)地位于昆明市官渡區(qū)大板橋鎮(zhèn)，占地面積較廣，其中飛行區(qū)平面為近矩形，面積約12.93km2，長(zhǎng)約5.62km，寬約2.85km，北東-南西向展布，凈空區(qū)平面為近三角形，面積約1.87km2。勘察區(qū)最高點(diǎn)位于凈空區(qū)中國(guó)民用航空老巴山雷達(dá)站西南側(cè)山峰，高程2347m;最低點(diǎn)位于飛行區(qū)東北端葛藤溝溝底，高程2020m，地形最大高差327m。地形整體上呈現(xiàn)出西北高、東南低的態(tài)勢(shì)，在靠近現(xiàn)機(jī)場(chǎng)西跑道附近受工程建設(shè)影響，一期工程建設(shè)，場(chǎng)地挖高填低，形成建設(shè)平臺(tái)，地形稍高，標(biāo)高約2080m左右。勘察區(qū)以F10斷裂為界，南部以巖溶地貌為主，可細(xì)分為低丘巖溶地貌和溶蝕洼地地貌;北部以構(gòu)造剝蝕丘陵及山前洪積扇、山間凹地地貌為主，局部如小高坡區(qū)域附近為巖溶地貌。巖溶的形成和發(fā)育是一個(gè)復(fù)雜的、特殊的地質(zhì)現(xiàn)象，如何查明形成巖溶的地質(zhì)環(huán)境，巖溶的空間分布形態(tài)及其發(fā)展變化規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確可靠的地質(zhì)資料，是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在巖溶地區(qū)勘察工作是在已知巖溶發(fā)育進(jìn)行的，已知巖溶有對(duì)其上建筑物產(chǎn)生不利影響，勘探的目的是找出導(dǎo)致產(chǎn)生災(zāi)害的土洞、溶洞、巖溶裂隙帶后，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、治理，防止巖溶災(zāi)害出現(xiàn)，是被動(dòng)的補(bǔ)救式的勘察[2]。

對(duì)區(qū)域地質(zhì)的調(diào)查和基礎(chǔ)地質(zhì)研究，可以為工程勘察提供地質(zhì)資料，有效節(jié)約勘察的成本。根據(jù)地形圖及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，地表分水嶺與南部巖溶區(qū)距離較近，整體上地勢(shì)北高南低，最高點(diǎn)位于，花箐村南面馬鞍山，標(biāo)高約2160m，最低點(diǎn)位于園藝場(chǎng)附近，標(biāo)高約2055m，整體高差約100m。大致沿水泥廠生活區(qū)～石將軍溝與李長(zhǎng)路交叉口～洼地32一帶為界，標(biāo)高大致2075～2080m為界，在2080m以上為低丘巖溶地貌，地形坡度相對(duì)較大，一般坡度在15～25°，局部達(dá)40°，主要發(fā)育溶蝕溝槽與石牙，地表水大多向沖溝匯集后向下游徑流。南部2075m以下為溶蝕洼地地貌，地形坡度相對(duì)較小，一般坡度為5～10°，局部溶蝕漏斗位置坡度大于25°，主要發(fā)育溶蝕漏斗溶蝕洼地，地形坡度小，地表水大部分通過(guò)溶蝕洼地、漏斗深入地下。

在分水嶺以北的范圍內(nèi)地貌上整體以剝蝕丘陵為主，局部為巖溶洼地地貌和山間槽谷地貌。地形上整體西北高，東南低，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，在凈空區(qū)及飛行區(qū)的山頂及山脊部位一般成寬緩弧線形，縱坡一般在5～15°左右，橫坡一般3～12°;山體半坡受地質(zhì)構(gòu)造影響，在東北坡向上，一般坡度在10～25°間，局部大于30°，在西南坡向上，主要是凈空區(qū)，地形坡度一般在30～50°，局部大于60°;溝谷中上部地形縱坡一般在10～30°，橫坡一般在25～45°，局部大于55°，溝谷下游或溝谷出口附近，主要位于飛行區(qū)，一般縱坡坡度小于10°，局部?jī)H3～5°。

3 溝、塘的分布特征

3.1 溝、塘概況

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)鉆探揭露及工程地質(zhì)測(cè)繪成果，勘察區(qū)范圍內(nèi)發(fā)育有6條主要的沖溝，現(xiàn)場(chǎng)編號(hào)為CG01～CG06。其中，CG01、CG02、CG05、CG06沖溝規(guī)模較大，除主溝外，還由若干小型支溝組成，整體沖溝呈樹枝狀結(jié)構(gòu)。

根據(jù)塘的出露形式，把塘分為現(xiàn)狀下看得見，能夠進(jìn)行形狀測(cè)量、深度測(cè)量的坑塘稱為明塘，如水庫(kù)、魚塘、泥塘、采坑等;在現(xiàn)狀條件下看不見其形狀、分布范圍，但通過(guò)早期地形圖及鉆探揭露地層反應(yīng)出的坑塘，被后期填埋的坑塘稱為暗塘。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探揭露及工程地質(zhì)測(cè)繪成果，在場(chǎng)地的不同地段還分布有11個(gè)塘，有明塘也有暗塘，還有部分為巖溶漏斗被填埋后形成。

3.2 溝、塘的分布特征

勘察范圍內(nèi)沖溝主要受地形條件限制，CG1屬于寶象河流域，CG2、CG3、CG4、CG5、CG6屬于花莊河流域。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及鉆探揭露，場(chǎng)地內(nèi)有軟弱土分布的溝塘共計(jì)11個(gè)。受地形條件限制，坑塘主要集中在沖溝CG1、CG2、CG5、CG6的中下游地段，主要位于擬建項(xiàng)目的飛行區(qū)范圍，溝、塘平面分布圖如圖所示。其中暗塘主要分布在三個(gè)地段，地段一為沖溝CG1的中下游，CG1與其支溝交匯部位，溝塘GT2、GT3分布在此地段;地段二為CG2與CG2-4交匯部位的CG2-4下游地段（GT5）和CG2下游地段;地段三位CG5下游出口附近，溝塘GT8、GT9分布。明塘分布相對(duì)比較分散，多為近期人類工程活動(dòng)形成，其中GT1、GT10的坑塘、水庫(kù)。

3.3 溝、塘內(nèi)軟弱土的分布特征

根據(jù)工程地質(zhì)測(cè)繪、勘探揭露、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)成果，粉質(zhì)粘土③2-3，④2-3，⑥2-3為溝、塘內(nèi)分布的軟弱土，軟弱土主要分布在溝內(nèi)的坑塘部位，其分布特征統(tǒng)計(jì)于表1。

3.4 溝、塘地下水

地下水是巖土體的部分及水文地質(zhì)的主要元素，影響巖土工程的特性。既影響基礎(chǔ)工程，也影響穩(wěn)定性和耐久性，由于地下水升降變化、地下水動(dòng)水壓力作用有可能造成巖土工程危害。巖土水理性質(zhì)為巖土和地下水相互作用時(shí)顯示出來(lái)的性質(zhì)，如：給水性、軟化性、脹縮性、透水性、崩解性等將影響巖土的強(qiáng)度和變形、建筑物的穩(wěn)定性，其中崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)聯(lián)性大[3]。

溝、塘處于場(chǎng)地低洼地段，地下水為孔隙潛水，地下水埋深較淺，變化幅度大，特別雨季期間，地下水位平地表或接近地表。溝、塘內(nèi)主要由粘性土組成，透水性弱，富水性弱，水量不大。溝塘地下水主要由大氣降水和和周圍淺部孔隙水、裂隙水補(bǔ)給，向溝、塘下游排泄。溝、塘不僅為周圍地下水排泄區(qū)，也是雨季地表水的匯集區(qū)。雨季期，溝、塘內(nèi)地表水對(duì)開挖、填土等施工影響較大。

4 溝、塘對(duì)工程建設(shè)影響分析評(píng)價(jià)

巖土工程測(cè)試含原位測(cè)試、室內(nèi)土工試驗(yàn)、巖石試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等。測(cè)試成果是分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，沒(méi)有可靠準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，分析評(píng)價(jià)都是紙上談兵。巖土體是非均質(zhì)體，部分存在各向異性，所取樣品是否有代表性值得商榷。

粉質(zhì)黏土③2-3層：灰孔隙比e=0.90，天然含水量w=39%，液性指數(shù)Il=0.77，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N=3.7，力學(xué)性能較差。在鉆探過(guò)程中取芯、樣品制備包裝、送樣運(yùn)輸過(guò)程及原位測(cè)試等過(guò)程中，均會(huì)有不同程度的擾動(dòng)，對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)成果影響不小。該土工試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果其壓縮性相對(duì)較好，可能是樣品失水，導(dǎo)致壓縮性能試驗(yàn)結(jié)果失真。

粉質(zhì)黏土④2-3層：灰孔隙比e=1.03，天然含水量w=35%，液性指數(shù)Il=0.81，壓縮系數(shù)a1-2=0.51，高壓縮性土，壓縮模量Es1-2=4.1，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)N=2.7，力學(xué)性能較差。十字板剪切試驗(yàn)Cu=20.7KPa，Cu=7.0KPa，靈敏度St=3.0，低靈敏度土。靜力觸探錐尖阻力加權(quán)平均值qc=0.615MPa，側(cè)摩阻力加權(quán)平均值fs=18.5kPa。

粉質(zhì)黏土⑥2-3層：軟塑狀態(tài)，未取到原狀土樣，位于基巖頂面，含水量偏高，壓縮性中等。

根據(jù)鉆探及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，場(chǎng)地內(nèi)未分布有淤泥質(zhì)土、淤泥類的軟土，但分布有軟塑狀態(tài)的粉質(zhì)粘土③2-3，④2-3，⑥2-3層。其狀態(tài)為軟可塑～軟塑狀態(tài)。軟弱土主要分布于塘內(nèi)，均分布于機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的填方區(qū)。沖溝內(nèi)的軟弱土主要分布于溝底位置，厚度和范圍不大。

根據(jù)埋置深度分為淺埋型和深埋型，淺埋型主要地層為：粉質(zhì)粘土③2-3、④2-3層，整體分布分為小，厚度小，其中的粉質(zhì)黏土③2-1為溝塘內(nèi)軟土失水硬化后形成，雨季溝塘蓄水后會(huì)再次軟化，且含一定量的有機(jī)質(zhì)，對(duì)工程建設(shè)的主要影響主要表現(xiàn)為地基不均勻沉降。目前表層軟弱土分布的溝塘中，僅GT5、GT6、GT9溝塘有水;GT5目前水面面積約3747m2，水深0.5～1.5m，GT6目前水面面積約4936m2，水深約3.5m;GT10溝塘有水，水面面積約612m2，水深約0.7m，其余地段的溝塘內(nèi)勘察期間基本沒(méi)有水，僅在雨季時(shí)會(huì)形成少量的地表積水。由于該軟弱土主要分布于地表附近，厚度相對(duì)較小，可直接清除。

深埋型主要地層為粉質(zhì)黏土④2-3，⑥2-3層，為早期洪水沖積形成，如果不進(jìn)行處理，工程建設(shè)過(guò)程中，在上覆土層的壓力作用下將會(huì)產(chǎn)生較大的沉降，從而引發(fā)不均勻沉降。因其埋深相對(duì)較大，上部存在一定厚度的其他地層，采用直接挖出的方式處理費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效果也較差，影響工程進(jìn)度及造價(jià)。

5 處理措施

對(duì)于埋深小于3.0m坑塘內(nèi)的軟弱土建議進(jìn)行清除，對(duì)埋深大于3.0m的軟弱土，根據(jù)其堆積體積，建議按下列方式處理：對(duì)于將來(lái)埋深大，軟弱土范圍小的軟弱土，將來(lái)對(duì)工程建設(shè)影響小，建議不進(jìn)行處理，對(duì)于體積較大的軟弱土，建議采用深層攪拌水泥土法進(jìn)行處理或采用CFG樁進(jìn)行處理，CFG樁由于水泥的膠結(jié)作用，具有一定的凝結(jié)強(qiáng)度，較小的荷載下無(wú)側(cè)向變形，在軟土中可將應(yīng)力傳遞至深層，起到類似剛性樁的作用，是適用于軟土且較為經(jīng)濟(jì)的地基處理方法之一[4]，避免在后續(xù)填土后引發(fā)不均勻沉降，具體處理措施建議參考表2進(jìn)行處理。

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作者簡(jiǎn)介：許漢華（1989— ），男，福建龍巖人，工程師，畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)學(xué)基地班，長(zhǎng)期從事巖土工程勘察、設(shè)計(jì)、施工及地質(zhì)災(zāi)害治理等相關(guān)方面工作。