徐圩港區泊位工程場址工程地質評價研究Study on GeologicalEvaluation for Berth ProjectSiteatXuweiPort

毛立杰，羅全偉（中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北武漢430071）

徐圩港區泊位工程場址工程地質評價研究
Study on GeologicalEvaluation for Berth ProjectSiteatXuweiPort

毛立杰，羅全偉
（中交第二航務工程勘察設計院有限公司，湖北武漢430071）

以徐圩港池12-17#泊位工程的工程地質評價為研究對象，先介紹了工程地質評價所采用的方法，包括地質調查、地質鉆探、原位測試、室內試驗，并對實施過程進行了介紹；通過評價方法采用和過程的實施，獲得了徐圩港區泊位工程場址的工程地質條件；從“巖土單元體工程性質、地基均勻性、水不良作用、特殊性巖土、不良地質作用、場地穩定性、場地適宜性”7個方面對徐圩港區泊位工程場址的工程地質進行全面評價，評價結論作為接下來設計、施工的依據；最后總結了場區工程地質的關鍵問題和技術，以期為今后同類工程的建設和評價提供有益的借鑒。

港區；泊位工程；工程地質；地基均勻性；水不良作用；特殊性巖土

0　引言

隨著我國經濟不斷發展、對外貿易不斷深化，港口作為交通運輸的重要樞紐和對外經濟的重要窗口，正發揮著舉足輕重、不可替代的作用［1-3］。在港口地區修建碼頭、泊位工程，往往涉及到淤泥、淤泥質土等復雜工程地質條件［4-7］，對這類工程地質條件進行科學合理的評價，決定著工程建設和運營能否順利進行并發揮作用。本文以徐圩港池12-17#泊位工程為研究背景，通過地質調查、地質鉆探、原位測試、室內試驗等方法，對其工程地質條件展開了評價研究，評價結論作為接下來設計、施工的依據，總結了場區工程地質關鍵問題和技術，以期為今后同類工程的建設和評價提供有益的借鑒。

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，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，陸域北側為擬建北護岸，東側為擬建東護岸，南側為連云港港徐圩港區一港池突堤圍堰。護岸采用斜坡式實體結構，分區域吹填形成陸域，區域分界采用隔堰進行分隔。

圖1　場址地理位置

2　評價方法和實施過程

2.1評價方法

本文采用地質調查、地質鉆探、原位測試、室內試驗的方法，并結合勘區已有勘察資料，對徐圩港池12-17#泊位工程場址工程地質展開全面評價。

2.2實施過程

（1）地質調查

通過現場踏勘、觀察、測繪，對場址開展地質調查。

（2）地質鉆探

地質鉆探通過勘探手段進行，勘探點共布置91個（編號ZK01-ZK28、SZK01-SZK12、GZK01-GZK09、LZK01-LZK42），全部為海域鉆孔，鉆探總進尺3356.15m。各區域控制性勘探孔要求孔深不小于40m，且進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，且進入中密砂或可塑狀黏性土以下3～5m。

（3）原位測試

現場取樣、原位測試應滿足《水運工程巖土勘察規范》JTS 133-2013［8］、《建筑工程地質勘探與取樣技術規程》JGJ/ T87-2012［9］要求，標貫試驗鉆孔全段、鉆探技術鉆孔的砂土層均應進行標貫試驗。鉆孔土體取樣、標貫試驗間距為1.5～2.0m左右。現場原位測試采用U310型電阻應變式十字板剪切儀，十字板剪切試驗孔13個，總測點156個。

（4）室內試驗

①常規試驗：針對黏性土，進行天然含水量、天然重度、飽和重度、相對密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、塑限指數、液限指數、直剪快剪、固結快剪、壓縮系數、壓縮模量、無側限抗壓強度試驗；針對砂土，實施顆粒分析試驗。

②特殊試驗：對于淤泥等軟土，進行前期固結壓力試驗；對于黏性土，實施滲透系數（垂直，水平）、固結系數（垂直，水平）試驗。

3　工程地質和水文地質條件

要對徐圩港區泊位工程場址的工程地質進行評價，需先獲取場址的工程地質條件。通過上述地質調查、地質鉆探、原位測試、室內試驗等方法的實施，得到了徐圩港區泊位工程場址的工程地質條件。

3.1地質構造

工程評價區位于秦嶺-大別-云臺山變質巖帶，區域內主要斷裂構造有盱眙-響水斷裂、海州-泗陽斷裂，整體來看，區域地質構造較為穩定。

3.2地震概況

該區域位于一級大地構造單元秦嶺造山帶武當-大別隆起區的東延部分-蘇膠隆起之上。工程區設計基本地震加速度值為0.1g，如圖2所示。

圖2　場區地震動峰值加速度圖

3.3巖土地層

根據鉆探結果并結合區域地質資料，工程區基底為中-上元古界海州群云臺組第三巖性段的變質巖組成。其上覆土層自下而上依次為第四系全新統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土層；中部以可塑狀粉質黏土及中密狀-密實狀粉細砂為主，其間有厚度不等的粉土層的透鏡體構造；下部以密實狀粉細砂和可塑狀粉質黏土為主。依據該次鉆探資料及土工試驗成果、原位測試等數據資料分析，自上而下可分為第四系全新統海相沉積層、第四系全更新統海陸交互相沉積層兩類。

3.4特殊性巖土

工程評價區的特殊性巖土主要為軟土，據鉆探揭示，場地淤泥及淤泥質土層較為深厚，由上到下依次為：淤泥、淤泥質黏土。該區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、抗剪強度低，滲透性低，具有流變、觸變的特征，易導致地基的沉降和失穩。且在正常固結完成后，會產生次固結，對建構筑物的穩定產生一定影響。

3.5不良地質

工程區上部地層為海相沉積的淤泥及淤泥質土，為第四系沉積物，沉積年代較短，分布穩定，揭露層厚大，淤泥及淤泥質土均為欠固結土，呈絮狀結構。中上部地層中局部地段的粉土及粉細砂在Ⅶ度地震時可能會產生液化現象。

3.6水文地質條件

工程區所在連云港地區的地表水資源主要受控于大氣降水。據調查資料，連云港多年平均降水量為882.6mm，屬濕潤帶。該區地下水含水層主要為中部及下部的第四系全新統粉細砂層。兩者均有分布，厚度較大，分布連續，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。主要賦存于粉細砂及粉土層中，其上下隔水層一般為淤泥、黏性土；從水動力條件分析，海水為其主要補給來源。因黏性土隔水層的隔阻封蓋，而導致該層水具弱承壓性。地下水主要接受海水的下滲補給。

4　工程地質評價

在獲得了場址工程地質條件的基礎上，對徐圩港區泊位工程場址的工程地質進行評價。

4.1地基均勻性評價

工程區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，層位相對穩定，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，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性質指標上具較大的離散性，屬于不均勻地基土，上部淤泥及淤泥質土層為建筑抗震不利地段。

4.2水不良作用評價

地下水對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，應保留一定安全距離，以免貫通排水通道，影響處理效果。依《巖土工程勘察規范》GB50021-2001（2009版）［10］有關標準，該區場地環境類型為Ⅱ類，水的接觸類型為A型。場地海水按Ⅱ類場地環境類型條件下，對混凝土具中等腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋在長期浸水條件下具弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋在干濕交替條件下具強腐蝕性。

4.3特殊性巖土評價

工程區場地內表層及上部地層分布有厚度較大的淤泥及淤泥質土，屬軟土，具有含水量高、孔隙比大、壓縮性高、滲透性低、抗剪強度低，靈敏度高的特點，在Ⅶ度地震力作用下可能產生震陷，設計時應予以關注。

4.4不良地質作用評價

工程區不良地質現象不發育，特殊性巖土主要為上部的淤泥及淤泥質土，其揭露厚度大，平均厚度為14.4m。該層具有含水量高、力學強度低及靈敏度高等不良工程地質特性，易產生沉降及不均勻沉降，在Ⅶ度地震作用下易產生震陷，其工程力學性質差劣。中上部地層中局部地段的③-1粉土及④-1粉細砂，在Ⅶ度地震時可能會產生液化現象，其液化等級為輕微，液化土層一般埋深大于15m，且分布較零星，對工程建設的影響不大。除此之外未發現巖溶、滑坡、泥石流、采空區、地面沉降、活動斷裂等不良地質作用。

4.5場地穩定性評價

工程場區近現代構造運動不強烈，附近未見明顯活動跡象，區內現處于相對穩定階段。場地在勘探深度內，地層結構簡單，沉積韻律強；區域構造簡單，未見到影響場地穩定性的不良地質現象，場地穩定性良好；場區淺部地層②-1淤泥及②-2淤泥在Ⅶ度地震作用下雖有產生震陷的可能性，但在經過處理，提高該層軟土工程力學性質或清除該層后，地基穩定性可以得到保證。場地地下水富水性一般，不會在施工期間產生邊坡滑塌、潛蝕，管涌、流砂等不良工程問題。另據地面調查和鉆探結果，勘區內未發現有古河道、暗浜、地下洞穴等對工程不利的地下埋藏物。綜上，場區穩定性良好。

4.6場地適宜性評價

工程區屬于淤泥質淺灘，地形平緩，場區穩定性良好，未見不良地質現象發育，亦未見不良地質體的分布。因此，場地適宜性良好，適宜工程建設。

5　工程地質問題分析

在對徐圩港區泊位工程這類巖土工程地質問題進行研究，將研究結論應用于實際工程的過程中，應注重研究結論與接下來的設計工作進行有效銜接，研究結論的落腳點應能給設計工作、施工工作提供直接有效的指導。本文經過總結，提出了一些關鍵問題和技術：（1）工程區地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應譜特征周期0.45S，抗震設防烈度為Ⅶ度，設計時應結合當地有關規定綜合考慮；（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、抗剪強度低、靈敏度高的特點，在Ⅶ度地震力作用下可能產生震陷，設計過程中應特別注意；（3）為獲得有參考價值的巖土設計參數，實際中應根據原位測試、室內土工試驗結果進行數理統計分析后綜合獲取；（4）根據標準貫入試驗法判別，上部地層中局部地段的③-2粉土及④-1粉細砂，在Ⅶ度地震時可能會產生液化現象，此類現象，應通過加強基礎和上部結構進行處理；（5）上部地層主要為淤泥及淤泥質土，該土層物理力學性質劣差，不宜直接作為護岸及隔堰基礎的持力層，護岸及隔堰基礎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層粉質黏土及黏土或第③-1層粉土作為圍堰基礎的持力層，在進行大范圍爆破擠淤施工之前，應先在有代表性的地段進行試驗，待取得最佳參數后再進行大面積爆破擠淤施工；（6）徐圩港區正在進行大規模疏浚，疏浚土量充足且價格低廉，可利用疏浚港池、航道淤泥土同時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，應在吹填區采用真空聯合堆載預壓法進行地基處理，在進行大面積地基處理之前，應先在有代表性的地段進行試驗，待取得最佳地基處理參數后再進行大面積地基處理；（8）地基處理過程中會產生較大沉降和較長時間的工后沉降，特別是若采用堆載預壓法施工時，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生隆起或滑移，因此應充分考慮加載引起的地基剪切破壞和隆起變形對臨近工程的影響，合理安排相鄰區塊的施工順序；（9）為指導軟基處理的施工、保證施工質量、評價軟基處理的效果，應進行表層沉降、分層沉降、淤泥層孔隙水壓力的消散及對土體深層水平位移進行監測，并在加固前、后分別在各施工分區內鉆孔取土樣進行室內土工試驗和進行現場十字板剪切試驗，以檢驗地基處理的效果。

6　結語

本文以徐圩港池12-17#泊位工程為研究背景，采用地質調查、地質鉆探、原位測試、室內試驗的方法，從“巖土單元體工程性質、地基均勻性、水不良作用、特殊性巖土、不良地質作用、場地穩定性、場地適宜性”七個方面對徐圩港區泊位工程場址的工程地質進行全面評價，獲得了工程場址的建設適宜性結果。除此之外，進一步將工程區的工程地質問題進行了總結，以便將有價值信息供同行及同類工程進行借鑒。

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［10］中華人民共和國建設部.GB50021-2001巖土工程勘察規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2009.

責任編輯：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、工程地質評價方面的工作。