南昌西站新建待班樓場地巖土工程地質分析評價

［關鍵詞］南昌西站；場地；工程地質；評價

建筑物開建之前進行場地工程地質與巖土地質分析評價是保證建筑物安全的重要環節[1]，對查明場地工程地質特性具有重要意義[2-3]。擬建的南昌西站高鐵待班樓1#、2#樓位于南昌西站西北咽喉區附近與平安西一街之間，東南方向緊貼南昌西站吸污站大院，東北方向緊鄰市政道路平安西一街，西北方向靠近南昌西站變電所，西南方向為既有鐵路。擬建建筑軸向與平安西一街、鐵路方向一致，沿西北—東南方向布置（圖1）。擬建工程總建筑面積39418 m2 ，包括主樓二棟（21 F）、兩主樓之間的裙樓一棟（3 F）以及三層地下室（-3 F），地下室為滿鋪設計。擬采用結構類型為框架剪力墻結構，擬采用樁基礎或筏板基礎，室內整平標高為34.3 m，最大單柱豎向荷載標準值約7500kN，基礎埋深13.9 m，地基允許變形值為200 mm。為了解該場地的工程地質特性與地基穩定性，在本場地開展巖土工程地質勘察，為后期的建設提供基礎依據[4]。

1. 工程概況

南昌西站場地巖土工程勘察為詳細勘察，目的是對場地內擬建建筑地段的穩定性作出評價。主要勘察任務包括查明場地各巖土層的成因、時代、地層結構特征和均勻性，尤其是查明基礎下軟弱和堅硬地層分布，以及各巖土層的物理性質；查明場地地下水的類型、埋藏條件、補給及排泄條件、腐蝕性及水位；提供季節變化幅度和各主要地層的滲透系數；提供基坑開挖工程應采取的地下水控制措施，當采用降水控制措施時，應分析評價降水對周圍環境的影響；查明場地不良地質作用的成因、分布、規模、發展趨勢，并對場地的穩定性作出評價；查明場地有無埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等。對場地和地基的地震效應作出評價；判定地下水對建筑材料的腐蝕性；對樁基類型、適宜性、持力層選擇提出建議；提供樁基及變形計算設計參數。

根據《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001 2009版）規定，本工程重要性等級為二級；場地復雜程度等級為二級；地基的復雜程度等級為二級，確定本次巖土工程勘察等級為乙級[5]；根據《高層建筑巖土工程勘察規程》（JGJ72-2004）規定，本次巖土工程勘察等級為甲級[6]。綜上，本次巖土工程勘察等級為甲級。

依據既有資料，編制了巖土工程勘察大綱。根據擬建建筑物特點及規范規定，遵循沿擬建建筑物周邊線、角點與網狀布孔相結合的原則，共布置勘探孔19個，因場地東南方向緊貼南昌西站吸污站大院，東北方向緊鄰平安西一街，西北方向靠近南昌西站變電所，西南方向為既有鐵路，場地不具備在基坑外圍布孔的條件，且場地地層簡單，故本次勘察未在基坑外圍布置鉆孔。受場地條件限制個別鉆孔位置略有偏移，其中ZK-16位于變電站電塔附近，與各單位協商無果后未能施鉆。本次勘察采用了鉆探、原位測試、取樣試驗等綜合手段，各項工作均符合現行規范、規程要求。

2. 區域地質構造

南昌西站位于江南臺隆的萍鄉—樂平臺陷之中，區內大部分為第四系覆蓋，基巖出露甚少[7]。河谷階地屬內疊式類型，反映第四紀以來的地殼運動處于階段性整體抬升中，現代地殼運動亦反映以緩慢的抬升為主[8]。根據大量鉆孔資料分析，區內未見第四系厚度及巖相突變地段，反映第四紀時期，特別是晚更新世以來斷裂活動微弱[9]。地殼的緩慢升降對建筑影響不大。因此，測區新構造活動微弱，區域穩定性較好[10]。

3. 場地工程地質條件

擬建場地地處剝蝕丘陵，原始地形略有起伏，后經人工推填整平，現為空地（鐵路用地），場地標高34.1～36.5 m。

3.1 場地巖土結構及其工程特性

根據鉆探揭露，勘察深度范圍內，場地地層結構由第四系全新統人工填土（Q₄^ml）及古近系新余群中部（Exn²）基巖組成[11]。按其巖性及工程特性，巖土層自上而下可依次劃分為①素填土、②泥質粉砂巖（圖2）。

①素填土（Q₄^ml）稍濕—飽和，松散，主要成分為粉質黏土夾泥質粉砂巖巖塊（屑）、碎石，局部夾少量建筑垃圾，堆填時間2～5年。標準貫入試驗實測擊數N=4擊。局部缺失，層厚0～2.1 m。

②泥質粉砂巖（Exn²）呈灰褐、深灰、紫紅色為主，局部青灰色或夾青灰色條痕，泥、鈣質膠結，泥質結構，塊狀構造，中厚—薄層狀，為軟化巖石。青灰色的巖石段鉆進速度較快，巖芯較破碎。全場地分布。在勘探深度內，根據巖石風化程度的不同將其劃分為：全風化、強風化、中風化三個風化帶。

②₁全風化泥質粉砂巖原巖結構基本被破壞，礦物成分顯著變化，巖芯呈密實砂土狀。N=20～25擊。局部分布，層厚0～0.8 m。

②₂強風化泥質粉砂巖原巖結構仍可辨認，礦物成分顯著變化，風化裂隙發育，巖體破碎，無洞穴、臨空面及軟弱夾層，巖芯呈土夾碎塊狀、片狀或短柱狀，錘擊聲啞，無回彈，易擊碎。重型動力觸探實測擊數N63.5=15～43擊，屬極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。局部缺失，層厚0～3.0 m。

②₃中風化泥質粉砂巖水平層理，巖質軟，錘擊聲啞，無回彈，易擊碎，風吹日曬易崩解，遇水易軟化，節理裂隙較發育，巖體較完整，粉砂狀結構，塊狀構造，巖體近水平狀產出，無洞穴及臨空面，局部分布②₃夾中風化泥質粉砂巖破碎帶，巖芯以柱狀為主，巖芯采取率70%～95%，巖石質量指標RQD一般為60%～80%。巖石飽和狀態單軸抗壓強度fr=3.21～18.9 MPa，平均值為8.94 MPa，干燥狀態單軸抗壓強度12.26～28.1 MPa，軟化系數0.28～0.57，屬軟巖，軟化巖石，巖體基本質量等級為Ⅳ級。全場分布，最大揭示厚度26.4 m。

②3夾中風化泥質粉砂巖破碎帶受構造影響或與青灰色巖層接觸部分巖體破碎，巖芯多呈碎塊狀、片狀或短柱狀，巖芯采取率一般都較低，為40%～50%，局部僅有20%左右，工程性質較差，屬極軟巖—軟巖，軟化巖石，巖體基本質量等級為Ⅴ級。呈透鏡狀分布于②₃中風化泥質粉砂巖中，揭示厚度0.2～3.4 m。

3.2 地下水腐蝕性評價

場地地下水類型主要為上層滯水和基巖裂隙水[12]。上層滯水主要賦存于①素填土中，連通性較差，無連續的水位面，主要受大氣降水、生產用水補給，水位及水量受季節性變化影響大?；鶐r裂隙水賦存于基巖風化、構造裂隙中，由于巖體節理裂隙一般未貫通，透水性較差，儲水能力較弱，水量較貧乏，主要以蒸發及徑流等方式排泄[13]?？辈鞎r初見水位埋深0.5～1.2 m，標高34.57～35.67 m，穩定水位埋深0.5～3.5 m，標高31.76～35.67 m。南昌市地下水位監測資料顯示，水位年變幅為1.0～1.5 m。依據《巖土工程勘察規范》判定，地下水對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性[5]。

3.3 場地地震效應

據《江西省地震志》（2002年，江西省地震局），南昌、新建歷代地方志記載地震14次，其中13次震中在鄰省或南昌以外地區，僅1918年1月8日一次震中位于南昌市，震級3.5級，歷時半分鐘，并未造成重大損失[14]。2005年1月7日上午10時49分，距南昌市區中心約20 km的南昌縣南新鄉南新村發生3.2級地震，南昌市城東區部分市民有震感。2005年11月26日，江西省瑞昌市發生5.7級地震，南昌市區有強烈震感。

根據巖土名稱、性狀及現場剪切波速測試，結合地區經驗，劃分土的類型和計算土層的等效剪切波速。①素填土屬中軟土，剪切波速v_s=176～186 m/s，②1全風化泥質粉砂巖屬中軟土，v_s=217 m/s，②2 強風化泥質粉砂巖屬軟質巖石，v_s=535～567 m/s，②3中風化泥質粉砂巖屬巖石，v_s=1076～1208 m/s。擬建場地將來需推填整平至34.0 m 左右，場地條件與ZK1土層相似，以ZK1土層為例計算場地土層等效剪切波速v_se=176 m/s，覆蓋層厚度0.3 m。綜合評定場地土類型為中軟土，劃分場地類別為Ⅰ1類。場地下伏基巖穩定，場地開闊、平坦，屬對建筑抗震有利地段。據《建筑工程抗震設防分類標準》（GB 50223-2008），擬建建筑抗震設防類別為乙類[15]。

據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306-2015）及《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010），南昌市抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05 g，設計地震分組為第一組，設計特征周期為0.25 s[16，17]。

4. 巖土工程分析與評價

4.1 場地穩定性及適宜性評價

本次勘察結果表明，場地和地基穩定，未發現古河道、溝浜、人工洞穴、孤石等不良地質作用，特殊巖土為薄層素填土，采用合適的基礎形式可進行本工程的建設。

4.2 地基土均勻性評價

根據鉆孔資料分析，素填土，層底標高33.36～35.71 m，全風化泥質粉砂巖厚0～0.8 m，強風化泥質粉砂巖厚0～3.0 m，厚度差異較大，中風化泥質粉砂巖最大揭示厚度26.4 m，其間夾中風化泥質粉砂巖破碎帶厚0.2～3.4 m。場地地層結構簡單，強風化泥質砂巖厚度差異較大，中風化泥質粉砂巖間夾破碎帶，但總體較平穩。綜上所述，場地地基為均勻地基。

4.3 地基巖土層承載力的確定

綜合室內試驗及原位測試成果，考慮巖土層的非均質性，并參考地區經驗，提供地基巖土層承載力特征值及樁基設計參數的建議值見表1，天然地基變形計算參數建議值見表2。

樁基參數依據《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）確定[18]；巖石試樣作出的各種狀態抗壓強度離散性大，表中建議值為經驗值。單樁承載力應通過現場載荷試驗確定。②₁全風化泥質粉砂巖變形模量采用E0=2.0+0.6N經驗公式計算，N為修正后標貫錘擊數；（）內為經驗值；②₂強風化泥質粉砂巖采用E0=4.48（N63.5）0.755 4經驗公式計算，N63.5為修正后錘擊數。

4.4 持力層的選擇及基礎類型建議

經勘探揭露，擬建場地上覆第四系人工填土，下伏古近系新余群泥質粉砂巖。各巖土層工程特性分析：

①素填土，系新近堆填物，松散—稍密，均勻性差，承載力低；②₁全風化泥質粉砂巖，承載力尚可，工程性質較好，局部分布；②₂強風化泥質粉砂巖，承載力較高，工程性質較好，局部缺失，厚度較小，局部厚約3.0 m；②₃中風化泥質粉砂巖，承載力高，工程性質好，是良好的基礎持力層；②₃夾中風化泥質粉砂巖破碎帶，承載力較高，工程性質較好，呈透鏡體狀分布于中風化泥質粉砂巖中。根據場地地層分布特點及巖土物理力學性質，結合擬建建筑物結構類型等因素，建議擬建建筑物采用鉆孔灌注樁基礎，鉆孔灌注樁穿透能力較強，樁長易控制，不必考慮降水問題。施工時振動小，對周圍建筑物影響較小。但施工時容易產生塌孔和沉渣，施工時泥漿容易造成污染，且樁的垂直度及施工工期難以控制，樁身質量較難保證。樁基以②₃層作持力層，樁基遇②₃夾中風化泥質粉砂巖破碎帶應予穿透；或采用筏板基礎，以②₃中風化泥質粉砂巖或②₃夾中風化泥質粉砂巖破碎帶為基礎持力層。

5. 結論與建議

（1）基坑深度范圍內地層主要為①素填土、②₁全風化泥質粉砂巖、②₂強風化泥質粉砂巖、②₃中風化泥質粉砂巖及②₃夾中風化泥質粉砂巖破碎帶；地下水主要為賦存于素填土中的上層滯水，初見水位標高34.57～35.67 m，水位隨季節有變化，變幅1.0～1.5 m，若遇及，可采用明溝集水水泵抽排。

（2）場地和地基穩定，未發現不良地質作用，特殊巖土為薄層素填土。測區抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05 g，設計地震分組為第一組，設計特征周期為0.25 s。場地類別為Ⅰ1類，屬對建筑抗震有利地段。

（3）場地地下水對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。建議擬建建筑物采用鉆孔灌注樁基礎，以②₃中風化泥質粉砂巖作樁基持力層，樁基施工遇②3夾中風化泥質粉砂巖破碎帶應予穿透，或采用筏板基礎，以②₃中風化泥質粉砂巖或②₃夾中風化泥質粉砂巖破碎帶為基礎持力層。