新疆南疆某機(jī)場(chǎng)巖土工程勘察若干典型問(wèn)題分析

安海堂 劉 平

（1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，湖北武漢 430014；2.新疆地質(zhì)工程勘察院，新疆烏魯木齊 830091）

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

擬建場(chǎng)地位于新疆南疆阿克蘇地區(qū)，塔克拉瑪干沙漠北緣，為庫(kù)車(chē)河沖洪積平原西側(cè)細(xì)土平原區(qū)。該項(xiàng)目為民用機(jī)場(chǎng)遷建工程建設(shè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目包括機(jī)場(chǎng)跑道、航站樓、辦公樓及附屬建筑若干。

1.2 地形地貌

場(chǎng)區(qū)地勢(shì)相對(duì)平緩，北高南低，坡降0.5%～1.3%，場(chǎng)區(qū)內(nèi)分布一條季節(jié)性洪水沖溝，場(chǎng)區(qū)內(nèi)植被主要以蘆葦、駱駝刺為主，場(chǎng)地東部有小型沙丘和沙壟分布。

1.3 地層及構(gòu)造

1）地層

場(chǎng)地所處的山前沖洪積礫質(zhì)平原區(qū)，第四系厚度一般超過(guò)100 m。場(chǎng)區(qū)地層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)沖洪積粉土、中砂，第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積粉細(xì)砂層。其中風(fēng)積層以零星分布為主。

2）構(gòu)造

場(chǎng)區(qū)區(qū)域上位于南天山海西褶皺帶與塔里木臺(tái)地之間的庫(kù)車(chē)坳陷帶內(nèi)?？俗螤枖嗔押蛥s勒塔格斷裂，兩斷裂為近代活動(dòng)斷裂，距場(chǎng)區(qū)40 km以上。亞肯背斜為一平緩穩(wěn)定的直線(xiàn)背斜，其特征是北翼受斷裂控制，南翼平緩傾斜，沿軸線(xiàn)分布有波狀起伏的丘陵臺(tái)地，庫(kù)車(chē)短軸背斜長(zhǎng)12 km，寬4 km，位于勘察區(qū)北部。

2 勘察工作方法

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，確定勘察方法包括：①資料收集、②工程測(cè)量、③綜合地質(zhì)測(cè)繪、④勘探、⑤原位測(cè)試、⑥室內(nèi)土工試驗(yàn)。重點(diǎn)采用了靜探、標(biāo)貫、浸水載荷等有針對(duì)性的手段結(jié)合土工試驗(yàn)中粉土黏粒含量測(cè)試，對(duì)液化土、鹽漬土進(jìn)行了測(cè)試；通過(guò)抽水試驗(yàn)和長(zhǎng)觀(guān)數(shù)據(jù)分析，為機(jī)場(chǎng)勘察中關(guān)鍵數(shù)據(jù)的取得提供了依據(jù)［1］。

3 勘察過(guò)程中典型問(wèn)題分析

3.1 地下水的影響分析

本次巖土工程勘察區(qū)位于庫(kù)車(chē)河沖洪積平原西側(cè)邊緣、急傾斜礫質(zhì)平原與細(xì)土平原過(guò)度區(qū)段，場(chǎng)地內(nèi)地下水類(lèi)型為第四系松散巖類(lèi)孔隙水，地下水含水層具有潛水-承壓水雙層結(jié)構(gòu)的特性。根據(jù)收集的地下水資源評(píng)價(jià)鉆孔長(zhǎng)觀(guān)資料分析，場(chǎng)地內(nèi)地下水位埋深自北向南埋深從2 m逐漸變?yōu)? m，水位年變幅在0.46～0.55 m（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 機(jī)場(chǎng)北側(cè)地下水位長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)變化曲線(xiàn)

圖2 機(jī)場(chǎng)南東側(cè)053孔地下水位長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)變化曲線(xiàn)

根據(jù)本次地下水位埋深及變幅的調(diào)查，可以為砂土液化判別、鹽漬土分布、地基處理提供依據(jù)：①對(duì)砂土液化的影響，飽和帶范圍分布判定；②地下水位以上的毛細(xì)水上升區(qū)是鹽漬土分布最為廣泛的地段，重點(diǎn)關(guān)注地下水位以上鹽漬土的分布及影響；③分析地下水變化對(duì)承載力的影響。

3.2 液化問(wèn)題

結(jié)合場(chǎng)區(qū)內(nèi)地下水的分布，判定場(chǎng)地內(nèi)存在飽和粉土和砂土，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)對(duì)砂土和粉土進(jìn)行液化判別。

1）粉土層液化判別

通過(guò)對(duì)粉土層取黏粒含量分析，黏粒含量平均值為15，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）4.3.3第2條：在Ⅷ度區(qū)粉土黏粒含量大于13，判定為不液化。

2）砂土層液化判別

利用本次勘察標(biāo)貫擊數(shù)對(duì)場(chǎng)區(qū)地震液化進(jìn)一步進(jìn)行判別，共布置標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)孔44個(gè)，在場(chǎng)區(qū)15 m范圍內(nèi)，對(duì)液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)對(duì)細(xì)砂、粉砂層進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果進(jìn)行了分析，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中的異常值進(jìn)行了剔除，參與統(tǒng)計(jì)分析的共有408點(diǎn)次，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算，整個(gè)場(chǎng)區(qū)內(nèi)具有液化點(diǎn)6點(diǎn)，液化層在水平分布不存連續(xù)性，在豎向上液化深度無(wú)變化規(guī)律。

3.3 腐蝕性問(wèn)題

南疆地區(qū)蒸發(fā)量大，土壤含鹽量高，水土腐蝕性測(cè)試是勘察中的重要環(huán)節(jié)?？辈爝^(guò)程中按照刻槽取樣的方法在地下水位以上采取了易溶鹽樣，地下水位以下采取了地下水水樣進(jìn)行簡(jiǎn)分析測(cè)試，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，場(chǎng)地地基土對(duì)混凝土有強(qiáng)腐蝕性，對(duì)混凝土中鋼筋有中腐蝕性；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)腐蝕性（地基土電阻率在2～90Ω·m，本次評(píng)價(jià)時(shí)取平均值45Ω·m）。對(duì)東側(cè)砂丘取樣進(jìn)行含鹽量分析，含鹽量在0.423～2.2 g/l，對(duì)混凝土有弱—中腐蝕性，對(duì)混凝土中鋼筋有弱—中腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)腐蝕性。

3.4 鹽漬土問(wèn)題

1）鹽漬土判別

新疆蒸發(fā)量大，易溶鹽類(lèi)隨水從高處帶到低洼地帶，經(jīng)蒸發(fā)作用鹽分聚集，形成內(nèi)陸型鹽漬土［2］。

經(jīng)勘察數(shù)據(jù)分析顯示（見(jiàn)表1），場(chǎng)地內(nèi)地基土1.0 m以上易溶鹽含量一般大于3000 mg/kg（大于0.3%），地基土在表層0.5 m內(nèi)含鹽量最高可達(dá)37955.4 mg/kg。場(chǎng)地內(nèi)地基土按含鹽量分類(lèi)為強(qiáng)—中鹽漬土，通過(guò)測(cè)試成果分析，場(chǎng)地地基土在1.0 m以上主要為強(qiáng)—中鹽漬土，中鹽漬土在整個(gè)場(chǎng)地1.0 m以上連續(xù)分布，厚度在地基土0～1.0 m。強(qiáng)鹽漬土在整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)分布不連續(xù)，僅分布在TK190孔0～0.5 m、TK204孔0～0.75 m、TK215—TK219孔0～0.25 m。

場(chǎng)地地基土按化學(xué)成份分類(lèi)主要為亞硫酸-硫酸鹽漬土，按含鹽化學(xué)成份分類(lèi)場(chǎng)地豎向上鹽漬土類(lèi)型變化不大，僅在個(gè)別孔的個(gè)別取樣點(diǎn)鹽漬土類(lèi)型為亞氯-氯鹽漬土。

表1 項(xiàng)目范圍內(nèi)易溶鹽成分及深度分布統(tǒng)計(jì)表

2）鹽漬土不良地質(zhì)作用分析

鹽漬土最主要的不良地質(zhì)作用表現(xiàn)為溶陷性及鹽脹性。

該地區(qū)進(jìn)行勘察時(shí)，主要采用浸水載荷試驗(yàn)判定場(chǎng)地地基土的溶陷性，在場(chǎng)區(qū)內(nèi)共布設(shè)了4組浸水載荷試驗(yàn)，分別是①跑道東端1#（ZK17）試驗(yàn)點(diǎn)；②航站區(qū)2#（ZK151）試驗(yàn)點(diǎn)；③跑道中端3#（ZK56）試驗(yàn)點(diǎn)；④跑道西端4#（TK95）試驗(yàn)點(diǎn)。各試驗(yàn)點(diǎn)的成果如下：試驗(yàn)最大加載量均為200 kPa，干法（自然濕度）最大沉降5.55～6.59 mm；濕法（浸水飽和）最大沉降24.46～32.55 mm。試驗(yàn)完成后挖開(kāi)表明，浸水點(diǎn)滲透深度均大于1.2 m。

將4組浸水載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)按公式進(jìn)行計(jì)算，場(chǎng)地鹽漬土的溶陷系數(shù)δ=0.023，溶陷量為2.3 cm，按鹽漬土溶陷性的判定標(biāo)準(zhǔn)，本場(chǎng)地鹽漬土為非溶陷性土。

鹽漬土鹽脹性評(píng)價(jià)：按《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）6.8.4第五條規(guī)定，當(dāng)土中硫酸鈉含量不超過(guò)1%時(shí)，可不考慮鹽脹性。通過(guò)對(duì)場(chǎng)地內(nèi)鹽漬土的分布結(jié)果，跑道區(qū)鹽脹性土層分布范圍在0～1.0 m之間，部分地段鹽脹性土層分布范圍在0～0.25 m，航站區(qū)鹽脹性土層分布范圍在0～1.0 m深度內(nèi)地基土具有鹽脹性。

3.5 地基處理問(wèn)題

3.5.1 天然地基分析

通過(guò)勘察分析，場(chǎng)地表層粉土厚度1.0 m范圍內(nèi)存在鹽脹性，場(chǎng)地水位以上的地基土具有輕微濕陷性，場(chǎng)地土具有輕微（Ⅰ級(jí)）的濕陷性，濕陷量在17.25～238.5 mm，為非自重濕陷性場(chǎng)地。通過(guò)勘察水位以下存在飽和粉土和砂土，水位以下粉土層承載力較低。

3.5.2 地基處理

通過(guò)對(duì)天然地基的勘察分析，本次針對(duì)鹽漬土、地基承載力不足等問(wèn)題提出地基處理方案，參考當(dāng)?shù)毓凡块T(mén)對(duì)鹽漬土路基的處理經(jīng)驗(yàn)的［3］，結(jié)合土方施工，挖除道槽區(qū)地表1 m深度內(nèi)的鹽漬土層，對(duì)下部的天然地基可以采取強(qiáng)夯法、分層碾壓法和砂石樁法進(jìn)行處理，對(duì)槽底設(shè)計(jì)標(biāo)高以下1 m深度范圍的隔鹽處理。

1）天然地基處理

挖除道槽區(qū)地表1 m厚鹽漬土后，其下3.5 m深度范圍內(nèi)為①層粉細(xì)砂，局部夾有②層粉土，其密實(shí)度和承載力均不滿(mǎn)足場(chǎng)道工程對(duì)土基的要求。綜合考慮造價(jià)、施工難易程度等因素，推薦地基處理采用施工工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的強(qiáng)夯法和分層碾壓法。

2）換填隔鹽處理

方案一：土工布包裹砂礫石隔離法［4］。在槽底設(shè)計(jì)標(biāo)高下1 m處設(shè)置兩布一膜的復(fù)合土工布，其上鋪設(shè)1 m厚級(jí)配砂礫（要求含鹽量小于0.3%，粒徑0.6～53 mm），并用復(fù)合土工布將其側(cè)壁包裹，在整個(gè)地基處理范圍內(nèi)形成連續(xù)的防水隔鹽層。（見(jiàn)圖3）

圖3 土工布包裹砂礫石隔離法示意圖

方案二：塊、碎石隔離法。由槽底設(shè)計(jì)標(biāo)高下1 m處開(kāi)始，由下向上依次鋪設(shè)：兩布一膜的復(fù)合土工布、40 cm厚塊石（粒徑5～25 cm）、30 cm厚塊石（粒徑2～5 cm）、30 cm厚級(jí)配碎石，上述塊、碎石材料要求含鹽量小于0.3%。（見(jiàn)圖4）

圖4 塊、碎石隔離法示意圖（單位：m）

通過(guò)上述兩種方案，一種是隔離毛細(xì)水上升通道，一個(gè)是通過(guò)碎石減小毛細(xì)水上升高度，通過(guò)兩種方式均能很好的起到隔鹽作用，很好的處理了鹽漬土的鹽脹及溶陷。下部的地基土通過(guò)強(qiáng)夯，達(dá)到承載力要求。通過(guò)最經(jīng)濟(jì)的手段，起到地基處理的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

新疆南疆地區(qū)多數(shù)城鎮(zhèn)位于環(huán)塔克拉瑪干沙漠的綠洲帶，該區(qū)域地下水沿山前向沙漠徑流，地層以砂層、黏土層、粉土層為主，地下水多呈承壓、半承壓狀態(tài)，蒸發(fā)量大，含鹽量高。在該地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察除需考慮查明地基條件外，對(duì)液化土、濕陷性土、鹽漬土等特殊性土體需特別注意，分析特殊土體及地基的關(guān)系時(shí)應(yīng)特別注意地下水的媒介作用，只有綜合考慮到這些問(wèn)題，才能有針對(duì)性地對(duì)地基處理進(jìn)行處理，達(dá)到建設(shè)工程的目的。

收稿日期：2018-07-26