佛山市某水質凈化廠建設工程地質特征及適宜性研究

彭新發，李成雙，梁 暢，杜 瑩

（中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南長沙 410027）

建設工程的工程地質特性研究以及工程建設場地的適宜性研究是大型建設工程項目在項目立項論證階段必要的前置工作[1]。本次研究選擇廣東佛山某水質凈化廠建設工程場地為研究對象，建設工程包括城市給排水廠站工程以及城市室外管道工程，擬擴建處理廠日處理規模大于8×104m3/d，擬建排水工程等級屬于大型工程。本次研究在充分搜集和分析原始地形圖、佛山地質圖、場地周邊巖土工程勘察資料的基礎上，對建設場地所處區域的地質環境特征進行梳理，通過力學性能測試，對建設場地的地基基礎、場地的穩定性和適宜性進行了研究，為建設工程提供了工程地質學評估及基礎的力學性能參數，也為相鄰區域工程建設提供了參考。

1 地質環境特征

研究區位于珠江三角洲中部，地勢西北略高，東南稍低，海拔多在0.7～3.5m之間。區內水網密布，地貌類型主要有低緩殘丘臺地、三角洲平原等，地貌單元屬珠江三角洲海陸交互沉積層平原區[2]。日照時間長，全年平均日照時數1843h，7～8 月最多，2～4 月最少，年日照百分率42%。氣象災害主要有熱帶氣旋（臺風）、暴雨，次為洪澇、干旱、寒潮、低溫陰雨和強對流等。年平均雷暴日數為78.6d，各月均有雷暴出現，其中8 月最多，達到16d。本區屬臺風影響區，7～9 月為臺風季節，登陸風速可達33～38m/s，并伴隨有暴雨。本區地處華南地震區東南沿海地震帶的中部，據記載，公元1045年以來在珠江三角洲地區小地震不斷，達400余次，其中發生有感地震達4次，震級小于4級。

1.1 巖土體特征

研究區范圍內地層主要有人工填積層、第四系全新統海陸交互相沉積層、第四系殘積層、震旦系巖層，從上至下為：

人工填積層：雜填土，主要成分為磚塊等建筑垃圾，均勻性較差。

第四系全新統海陸相沉積層中有淤泥、淤泥質粉砂、粉細砂、中砂、粉質粘土等巖土體單元。淤泥：流塑狀態，局部軟塑，含少量腐殖質，為欠固結土層，層厚1.10～2.2m，平均厚度1.65m。淤泥質土：流塑狀態，局部軟塑，高壓縮性，為欠固結土層，具高靈敏性，該層場地內均有分布，層厚0.80～13.2m，平均厚度2.41m。淤泥質粉砂：松散，局部稍密，飽和，石英質，局部為細砂或中砂，該層場地內均有分布，層厚1.00～15.10m，平均厚度7.84m。為地震可液化土層。粉細砂：稍密，局部松散，飽和，成分以石英長石為主，局部為細砂或中砂，該層場地內均有分布，層厚0.60～8.90m，平均厚度2.55m。為地震可液化土層。中砂：稍密，成份以石英長石為主，砂質不均，夾少量粘粒，分選性一般。該層全場少量分布，層厚0.70～4.00m，平均厚度2.70m。礫砂：中密，局部稍密，飽和，主要成份為石英質，約含10%～20%粘性土，層厚1.90～3.20m，平均厚度2.55m。粉質粘土：軟可塑狀態，土質較均勻，含較多粉細砂或中粗砂，該層場地內均有分布，層厚0.80～11.80m，平均厚度4.66m。

第四系殘積層：砂質粘性土，堅硬，切面不平整，韌性較低，搖振無反應，手捏易碎，遇水易軟化、崩解，砂礫質含量約5%～15%，為花崗巖殘積土，該層場地內均有分布，層厚1.90～20.20m，平均厚度11.18m。

震旦系花崗巖層包含全風化和強風化兩種花崗巖巖土體單元。全風化花崗巖：可見殘留花崗結構，原巖主要由長石、石英、云母及暗色礦物組成，呈砂土狀，遇水易軟化、崩解，該層場地內均有分布。層厚1.70～7.50m，平均厚度3.28m。強風化花崗巖：主要礦物成分為長石、石英，中粗粒結構，塊狀構造，節理裂隙發育，風化強烈，多呈碎塊狀，部分呈砂礫狀，最大揭示厚度5.30m[3]。

1.2 地質構造

研究區位于華南褶皺系粵中坳陷帶，區域上處于北東向廣州—從化斷裂帶東南側，該斷裂距研究區約34km；北西向白坭—沙灣斷裂帶西南側，該斷裂運動早期主要表現為平移逆斷層性質，后期有拉張活動，距研究區約10km；北西向順德斷裂帶東側，該斷裂切割白堊系地層，但未見錯動全新統地層，距研究區約3.4km。

1.3 地表水與地下水

地表水：水質凈化處理廠西側有面積大約在4600m2的水塘，東側及南側均緊鄰地表水渠。

地下水：主要有第四系松散層中的孔隙水和基巖裂隙水[4]。孔隙水主要賦存于上部填土和第四系覆蓋層中，受降雨影響，其水位經常處于變動狀態，變化幅度一般在1.00～2.00m左右，本次勘察測得孔隙潛水水位埋深0.80～3.60m 左右，相當于標高1.07～2.11m（1985 國家高程基準）。基巖裂隙水主要賦存于花崗巖風化巖中。由于風化程度不同，風化裂隙和連通性差異較大，其透水性具不均勻性，因埋藏較深總體上富水性和透水性弱。

1.4 不良地質作用

研究區范圍內無全新活動斷裂通過，第四系覆蓋層相對穩定，但屬于液化場地，后期如基坑施工采取抽吸地下水或其他原因導致水位下降，可能會導致地面沉降，其他未發現巖溶、滑坡、危巖、崩塌、泥石流、采空區等影響工程穩定性的不良地質作用和地質災害。

2 巖土體的工程性能

2.1 巖土體力學性能分析

通過力學性能測試，各土層、巖層的承載力特征值fak及壓縮模量Es1-2確定見表1。

表1 地基承載力特征值及變形參數表

2.2 建設工程影響分析

研究區擬建場地建筑物基礎埋深0.5～13.60m，地下水位埋深0.8～03.60m 不等，考慮到建筑物的抗浮穩定性，需采取抗浮措施；基坑開挖時，地下水可能會導致基坑失穩，應采取工程措施。根據相關規范和地區工程經驗，擬建場地各土層等效剪切波速均大于90m/s，可不考慮軟土震陷。地震作用下地面建筑物的破壞程度除與地震烈度、建筑物的抗震等級有關外，還與場地工程地質條件、水文地質條件、地質構造和基巖特征有關，應考慮地震作用下的橫向擴展影響。擬建位于順德區主體處于三角洲平原—殘丘臺地區，全區超過95%是西、北江三角洲平原及其支流的沖積平原，擬建區域地勢平坦，地震作用下不會發生崩塌和滑坡。

3 地基基礎評價

3.1 地基均勻性評價

擬建場地為珠江三角洲中部，場地地形較平坦，基底以下地層主要為雜填土、淤泥質土、淤泥質砂土、粉細砂、中砂、礫砂、粉質粘土、砂質粘性土、花崗巖風化巖。各地層層厚不一，地層埋藏深度稍有起伏，局部起伏大，屬不均勻地基。

3.2 建筑物之間差異沉降

擬建單體建筑物選擇不同的地基巖土層作為基礎持力層，或采用不同基礎型式時，因地基巖土層之間的差異性，施工圖設計時需進行地基沉降變形驗算并注意協調其差異沉降[5]。

當同一整體大面積基礎上建有多棟建筑，宜考慮上部結構、基礎與地基共同作用進行變形計算。當場地內多個建（構）筑物連成一體時，應合理布設沉降縫或施工后澆帶及其位置、施工后澆帶的澆筑時間等，減小不均勻沉降。

3.3 地基穩定性

擬建場地范圍內無全新活動斷裂通過，場地內主要地層因海陸相沉積，分布不連續、穩定，場地及沿線也未發現滑坡、危巖、崩塌、泥石流、采空區等影響工程穩定性的不良地質作用。但場地內分布填土、淤泥、淤泥質土等特殊性巖土和嚴重液化的粉細砂不良地質作用，工程地質條件差。

擬建場地地貌單元為海陸相沉積層，地形平坦、開闊。擬建建（構）筑物未建造在斜坡及邊坡附近，地基不具備臨空滑動面；擬建建（構）筑物無承受較大的水平荷載或傾斜荷載；但地層變化大，工程特性差異顯著；地基持力層底面或相鄰基底標高的坡度大于10%，可判定場地地基為不均勻地基。擬建場地的地質環境條件一般。

綜合分析，擬建場地的地基穩定性較差，當采用合理的設計方案及處理措施后，可避免或減小上述不利條件對建筑物的影響，可進行本工程建設。

4 場地穩定性和適宜性評價

4.1 場地穩定性評價

研究區范圍內場地穩定性從有無活動斷裂、抗震地段劃分、不良地質作用的發育程度三個方面進行判別。擬建場地及附近無全新活動性斷裂，但發育軟弱土及液化土，平面分布上成因、巖性、狀態明顯不均勻，擬建工程場地屬“抗震不利地段”。

擬建水質凈化廠及主干管段場地不良地質作用（液化）發育嚴重，危害性中等，可判定擬建場地為穩定性差場地。

4.2 工程建設適宜性評價

擬建水質凈化廠及主干管段場地在工程地質與水文地質方面：場地分布有松散—稍密的填土、淤泥質土及淤泥質粉砂地基和液化嚴重的粉細砂層，其在平面和深度上分布極不均勻，工程性能差；地下水對工程建設影響較大，基坑開挖需采取措施降低地下水對周邊環境的影響，地表排水條件一般；場地治理的難易程度上：地基條件差，地基處理及基礎工程費用較高，工程建設誘發的次生地質災害的幾率較大，需采取較大規模的工程防護措施，地質災害治理難度較大，綜合判定擬建場地適宜性差。

4.3 不良地質作用及地質災害評價

研究區大地構造上位于南嶺緯向構造帶南緣，地處新華夏系隆起帶的次一級斷陷沉降區，高要—惠來構造帶和恩平—新豐斷裂帶的復合部位。區域上構造活動頻繁，加里東、印支、燕山、喜馬拉雅運動均有不同程度的顯示。

本區在新構造時期的區域性升降運動主要表現在地形地貌及第四系沉積上，反映區域性上升標志主要有多級夷平面、多級河流階地、海積階地及多級海蝕平臺等；反映區域性下降的標志有第四紀沖積平原下的多層溶洞、鄰近海域水下分布的多級海底平臺等。總體上，該區域性升降運動，在新近紀—中更新世早期以上升為主，中更新世中晚期以后珠江三角洲總體上以下降為主。近場區內斷層在新構造時期以來已無強烈的活動，在地質地貌上也沒有晚第四紀明顯活動的跡象，無全新活動跡象，本場地區域地質構造穩定性屬基本穩定。場地內主要地層分布雖不連續，是海陸相沉積所致，未發生過破壞性地震，場地沿線也未發現滑坡、危巖、崩塌、泥石流、采空區等影響工程穩定性的不良地質作用和地質災害。場地內不良地質作用主要為地面沉降、砂土液化。

擬建水質凈化廠及主干管段場地砂土液化嚴重，液化對地基穩定性影響中等，其地質危害性中等。

5 結論

（1）擬建工程場地地貌屬三角洲海陸交互沉積層平原區，處于地質構造相對穩定區，但場地分布有較厚軟土和嚴重的砂土液化砂層，建筑場地為對建筑抗震不利地段，故擬建場地穩定性差。

（2）場地地形平坦、巖土分布不均勻，地下水對工程建設有影響，地表排水條件一般，巖土工程地質條件較復雜，在充分考慮不良地質因素前提下，并采取工程措施后，可以建造該擬建工程。