南昌西站新建待班楼场地岩土工程地质分析评价.pdf

西部资源027WESTERNRESOURCES西部资源价水文地质、环境地质、工程地质2023年第3 期南昌西站新建待班楼场地工程地质分析评高建华（安徽省地质矿产勘查局3 2 7 地质队，安徽合肥230011)摘要高铁站建设之前对拟建场地开展岩土工程地质勘察，是了解场地工程地质特性与场地稳定性的重要手段，同时也可以为高铁站的建设可行性提供依据。文章以南昌西站新建待班楼为例，对拟建场地开展岩土工程地质勘察，查明场地各岩土层的成因、时代、地层结构特征和均匀性，对建筑地段的场地稳定性进行评价分析。研究表明：拟建场地和地基稳定，未发现不良地质作用；场地类别为I1类，属对建筑抗震有利地段；场地地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。【关键词】南昌西站；场地；工程地质；评价建筑物开建之前进行场地工程地质与岩土地质分析评价是保证建筑物安全的重要环节，对查明场地工程地质特性具有重要意义 2-3 。拟建的南昌西站高铁待班楼1#、2#楼位于南昌西站西北咽喉区附近与平安西一街之间，东南方向紧贴南昌西站吸污站大院，东北方向紧邻市政道路平安西一街，西北方向靠近南昌西站变电所，西南方向为既有铁路。拟建建筑轴向与平安西一街、铁路方向一致，沿西北一东南方向布置（图1）。拟建工程总建筑面积3 9 4 18 m，包括主楼二栋（2 1F）、两主楼之间的裙楼一栋（3 F)以及三层地下室（-3 F），地下室为满铺设计。拟采用结构类型为框架剪力墙结构，拟采用桩基础或筱板基础，室内整平标高为3 4.3 m，最大单柱竖向荷载标准值约7500kN，基础埋深13.9 m，地基允许变形值为2 0 0 mm。为了解该场地的工程地质特性与地基稳定性，在本场地开展岩土工程地质勘察，为后期的建设提供基础依据。北3121F/3D口K81井高铁待班楼678原为测试孔取土试样孔取土测试孔（控制性孔）鉴别孔1-1地质剖面线及编号门拟建筑物及地上层数拟建地下室图1南昌西站勘探新建待班楼场地位置图1.工程概况南昌西站场地岩土工程勘察为详细勘察，目的是对场地内拟建建筑地段的稳定性作出评价。主要勘察任务包括查明场地各岩土层的成因、时代、地层结构特征和均匀性，尤其是查明基础下软弱和坚硬地层分布，以及各岩土层的物理性质；查明场地地下水的类型、埋藏条件、补给及排泄条件、腐蚀性及水位；提供季节变化幅度和各主要地层的渗透系数；提供基坑开挖工程应采取的地下水控制措施，当采用降水控制措施时，应分析评价降水对周围环境的影响；查明场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势，并对场地的稳定性作出评价；查明场地有无埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等。对场地和地基的地震效应作出评价；判定地下水对建筑材料的腐蚀性；对桩基类型、适宜性、持力层选择提出建议；提供桩基及变形计算设计参数。根据岩土工程勘察规范（GB50021-20012009版）规定，本工程重要性等级为二级；场地复杂程度等级为二级；地基的复杂程度等级为二级，确定本次岩土工程勘察等级为乙级 5；根据高层建筑岩土工程勘察规程（JGJ72-2004)规定，本次岩土工程勘察等级为甲级。综上，本次岩土工程勘察等级为甲级。依据既有资料，编制了岩土工程勘察大纲。根据拟建建筑物特点及规范规定，遵循沿拟建建筑物周边线、角点与网状布孔相结合的原则，共布置勘探孔19 个，因场地东南方向紧贴南昌西站吸污站大院，东北方向紧邻平安西一街，西北方向靠近南昌西站变电所，西南方向为既有铁路，场地不具备在基坑外围布孔的条件，且场地地层简单，故本次勘察未在基坑外围布置钻孔。受场地条件限制个别钻孔位置略有偏移，其中ZK-16位于变电站电塔附近，与各单位协商无果后未能施钻。本次勘察采用了钻探、原位测试、取样试验等综合手段，各项工作均符合现行规范、规程要求。2.区域地质构造南昌西站位于江南台隆的萍乡一乐平台陷之中，区内大部分为第四系覆盖，基岩出露甚少 7 。河谷阶地属内叠式类型，反映第四纪以来的地壳运动处于阶段性整体抬升中，现代地壳运动亦反映以缓慢的升为主 8。根据大量钻孔资料分析，区内未见第四系厚度及岩相突变地段，反映第四纪时期，特别是晚更新世以来断裂活动微弱 9。地【作者简介】高建华（19 8 9 一），男，本科，工程师，主要从事水文地质、工程地质及环境地质工作。028西部资源WESTERNRESOURCES西部资源WESTERNRESOURCES壳的缓慢升降对建筑影响不大。因此，测区新构造活动微弱，区域稳定性较好10 3.场地工程地质条件拟建场地地处剥蚀丘陵，原始地形略有起伏，后经人工推填整平，现为空地（铁路用地），场地标高3 4.13 6.5m。3.1场地岩土结构及其工程特性根据钻探揭露，勘察深度范围内，场地地层结构由第四系全新统人工填土（Q4ml)及古近系新余群中部（Exn)基岩组成。按其岩性及工程特性，岩土层自上而下可依次划分为素填土、泥质粉砂岩（图2）。素填土（Qml)稍湿一饱和，松散，主要成分为粉质黏土夹泥质粉砂岩岩块（屑）、碎石，局部夹少量建筑垃圾，堆填时间2 5年。标准贯试验实测击数N=4击。局部缺失，层厚0 2.1m。泥质粉砂岩（Exn）呈灰褐、深灰、紫红色为主，局部青灰色或夹青灰色条痕，泥、钙质胶结，泥质结构，块状构造，中厚一薄层状，为软化岩石。青灰色的岩石段钻进速度较快，岩芯较破碎。全场地分布。在勘探深度内，根据岩石风化程度的不同将其划分为：全风化、强风化、中风化三个风化带。，全风化泥质粉砂岩原岩结构基本被破坏，矿物成分显著变化，岩芯呈密实砂土状。N=2025击。局部分布，层厚0 0.8 m。，强风化泥质粉砂岩原岩结构仍可辨认，矿物成分显著变化，风化裂隙发育，岩体破碎，无洞穴、临空面及软弱夹层，岩芯呈土夹碎块状、片状或短柱状，锤击声哑，无回弹，易击碎。重型动力触探实测击数N63.5=1543击，属极软岩，岩体基本质量等级为V级。局部缺失，层厚0 3.0 m。，中风化泥质粉砂岩水平层理，岩质软，锤击声哑，无回弹，易击碎，风吹日晒易崩解，遇水易软化，节理裂隙较发育，岩体较完整，粉砂状结构，块状构造，岩体近水平状产出，无洞穴及临空面，局部分布，夹中风化泥质粉砂岩破碎带，岩芯以柱状为主，岩芯采取率7 0%9 5%，岩石质量指标RQD一般为6 0%8 0%。岩石饱和状态单轴抗压强度fr=3.2118.9MPa，平均值为8.9 4 MPa，干燥状态单轴抗压强度12.2 6 2 8.1MPa，软化系数0.2 8 0.57，属软岩，软化岩石，岩体基本质量等级为IV级。全场分布，最大揭示厚度2 6.4 m。，夹中风化泥质粉砂岩破碎带受构造影响或与青灰色岩层接触部分岩体破碎，岩芯多呈碎块状、片状或短柱状，岩芯采取率一般都较低，为4 0%50%，局部仅有2 0%左右，工程性质较差，属极软岩一软岩，软化岩石,岩体基本质量等级为V级。呈透镜状分布于，中风化泥质粉砂岩中，揭示厚度0.2 3.4 m。高程/m高程/mom素填土ZK114036-ZK15E全风化泥质粉砂岩ZK14ZK13ZK12E全风化泥质粉砂岩Q.m素填土4ZKIE强风泥质粉砂岩2E2强风化质粉砂岩换中风泥质粉砂岩破碎带32-28-E中区化泥质粉砂岩E中风化酒质粉砂岩24一3夹203夹162312(a)(b)高程/m高程/m高程/m401E全风化泥质粉砂岩401Q素境去Q.m素填去36ZK10全风化泥质粉砂岩ZKoZK17ZK18ZK19ZK14?E强风化泥质粉砂岩E2强风化泥粉砂岩2二3223228E*中风质粉砂岩破碎带3夹2224E2中风化泥质粉砂岩E2中风化范质粉砂岩24E中风化泥质粉砂岩2016二E卖电风花泥质粉砂岩破碎带正灵中风化泥质粉砂书破碎带31612十8()(d)(e)图2勘探剖面工程地质图（a.1-1剖面；b.2-2剖面；c.3-3剖面；d.4-4剖面;e.5-5面）西部资源029WESTERNRESOURCES西部资源水文地质、环境地质、工程地质2023年第3 期3.2地下水腐蚀性评价场地地下水类型主要为上层滞水和基岩裂隙水12 。上层滞水主要赋存于素填土中，连通性较差，无连续的水位面，主要受大气降水、生产用水补给，水位及水量受季节性变化影响大。基岩裂隙水赋存于基岩风化、构造裂隙中，由于岩体节理裂隙一般未贯通，透水性较差，储水能力较弱，水量较贫乏，主要以蒸发及径流等方式排泄 13 。勘察时初见水位埋深0.5 1.2 m，标高3 4.57 3 5.6 7 m，稳定水位埋深0.5 3.5m，标高3 1.7 6 3 5.6 7 m。南昌市地下水位监测资料显示，水位年变幅为1.0 1.5m。依据岩土工程勘察规范判定，地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性 53.3场地地震效应据江西省地震志（2 0 0 2 年，江西省地震局），南昌、新建历代地方志记载地震14 次，其中13 次震中在邻省或南昌以外地区，仅19 18 年1月8 日一次震中位于南昌市，震级3.5级，历时半分钟，并未造成重大损失 14 。2 0 0 5年1月7 日上午10 时4 9 分，距南昌市区中心约2 0 km的南昌县南新乡南新村发生3.2 级地震，南昌市城东区部分市民有震感。2 0 0 5年11月2 6 日，江西省瑞昌市发生5.7 级地震，南昌市区有强烈震感。根据岩土名称、性状及现场剪切波速测试，结合地区经验，划分土的类型和计算土层的等效剪切波速。素填土属中软土，剪切波速v=176186m/s，全风化泥质粉砂岩属中软土，v=217m/s，强风化泥质粉砂岩属软质岩石，v=535567m/s，中风化泥质粉砂岩属岩石，v=10761208m/s。拟建场地将来需推填整平至3 4.0 m左右，场地条件与ZK1土层相似，以ZK1土层为例计算场地土层等效剪切波速vs=176m/s，覆盖层厚度0.3 m。综合评定场地土类型为中软土，划分场地类别为I1类。场地下伏基岩稳定，场地开阔、平坦，属对建筑抗震有利地段。据建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008），拟建建筑抗震设防类别为乙类 15。据中国地震动参数区划图（GB18306-2015）及建筑抗震设计规范（GB50011-2010），南昌市抗震设防烈度为6 度，设计基本地震加速度值为0.0 5g，设计地震分组为第一组，设计特征周期为0.2 5s16.174工程分析与评价4.1场地稳及适宜性评价本次勘察结果表明，场地和地基稳定，未发现古河道、沟浜、人工洞穴、孤石等不良地质作用，特殊岩土为薄层素填土，采用合适的基础形式可进行本工程的建设。4.2地基土均匀性评价根据钻孔资料分析，素填土，层底标高3 3.3 6 35.71m，全风化泥质粉砂岩厚0 0.8 m，强风化泥质粉砂岩厚0 3.0 m，厚度差异较大，中风化泥质粉砂岩最大揭示厚度2 6.4 m，其间夹中风化泥质粉砂岩破碎带厚0.2 3.4m。场地地层结构简单，强风化泥质砂岩厚度差异较大，中风化泥质粉砂岩间夹破碎带，但总体较平稳。综上所述，场地地基为均匀地基。4.3地基名承载力的确定综合室内试验及原位测试成果，考虑岩土层的非均质性，并参考地区经验，提供地基岩土层承载力特征值及桩基设计参数的建议值见表1，天然地基变形计算参数建议值见表2。表1土地基岩土层承载力特征值及桩基设计参数建议值表承载力特征值泥浆护壁钻（冲）孔桩岩石饱和单轴抗压强度岩土层编号及名称fak(kPa)桩的极限侧阻力标准值qsik(kPa)frk(MPa)素填土60，全风化泥质粉砂岩22070，强风化泥质粉砂岩250120，中风化泥质粉砂岩5006.0，夹中风化泥质粉砂岩破碎带280140表2 天然地基变形计算参数建议值表土层编号及名称项目，全风化泥质粉，强风化泥质粉砂岩砂岩压缩模量Es(18.0)(MPa)变形模量EO15.547(MPa)桩基参数依据建筑桩基技术规范（JGJ94-2008)确定 18 ;岩石试样作出的各种状态抗压强度离散性大，表中建议值为经验值。单桩承载力应通过现场载荷试验确定。，全风化泥质粉砂岩变形模量采用E0=2.0+0.6N经验公式计算，N为修正后标贯锤击数；)内为经验值；，强风化泥质粉砂岩采用E0=4.48（N 6 3.5)0.7 554 经验公式计算，N63.5为修正后锤击数。4.4特层的书基础类型建议经勘探揭露，拟建场地上覆第四系人工填土，下伏古近系新余群泥质粉砂岩。各岩土层工程特性分析：素填土，系新近堆填物，松散一稍密，均匀性差，承载力低；，全风化泥质粉砂岩，承载力尚可，工程性质较好，局部分布；，强风化泥质粉砂岩，承载力较高，工程性质较好，局部缺失，厚度较小，局部厚约3.0 m；，中风化泥质粉砂岩，承载力高，工程性质好，是良好的基础持力层；，夹中风化泥质粉砂岩破碎带，承载力较高，工程性质较好，呈透镜体状分布于中风化泥质粉砂岩中。根据场地地层分布特点及岩土物理力学性质，结合拟建建筑物结（下转0 3 6 页）036西部资源WESTERNRESOURCES上接0 2 9 页）西部资源WESTERNRESOURCES城南19 0 3 地块1#楼：各监测点的最大沉降量为-1.9 3 mm，点号为CJ06；相邻两点的最大差异沉降量为0.15mm,点号为CJ01-CJ06；各观测点最大的差异沉降量差为0.15mm，点号为CJ01-CJ06；最后观测阶段，监测点的最大沉降速度为-0.0 0 2 8 9 mm/d，点号为CJ06。各监测点最后近一百天的沉降速度小于0.0 4 mm/d，城南19 0 3 地块1#楼在我院观测期间处于沉降稳定状态在我院对该建筑物观测周期内，其沉降量符合建筑物沉降的缓慢-活跃-缓慢-稳定的沉降规律(,从沉降曲线的沉降趋势来看，观测点沉降速度在2 0 2 0 年12 月以后开始逐渐趋缓，表明城南19 0 3 地块1#楼在我院观测期间沉降满足规范要求。构类型等因素，建议拟建建筑物采用钻孔灌注桩基础，钻孔灌注桩穿透能力较强，桩长易控制，不必考虑降水问题。施工时振动小，对周围建筑物影响较小。但施工时容易产生塌孔和沉渣，施工时泥浆容易造成污染，且桩的垂直度及施工工期难以控制，桩身质量较难保证。桩基以，层作持力层，桩基遇，夹中风化泥质粉砂岩破碎带应予穿透；或采用筱板基础，以，中风化泥质粉砂岩或，夹中风化泥质粉砂岩破碎带为基础持力层。5.结论与建议(1)基坑深度范围内地层主要为素填土、，全风化泥质粉砂岩、，强风化泥质粉砂岩、，中风化泥质粉砂岩及，夹中风化泥质粉砂岩破碎带；地下水主要为赋存于素填土中的上层滞水，初见水位标高3 4.57 3 5.6 7 m，水位随季节有变化，变幅1.0 1.5m，若遇及，可采用明沟集水水泵抽排。(2)场地和地基稳定，未发现不良地质作用，特殊岩土为薄层素填土。测区抗震设防烈度为6 度，设计基本地震加速度值为0.0 5g，设计地震分组为第一组，设计特征周期为0.2 5s。场地类别为I1类，属对建筑抗震有利地段。(3)场地地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。建议拟建建筑物采用钻孔灌注桩基础，以，中风化泥质粉砂岩作桩基持力层，桩基施工遇，夹中风化泥质粉砂岩破碎带应予穿透，或采用筏板基础，以，中风化泥质粉砂岩或，夹中风化泥质粉砂岩破碎带为基础持力层参考文献1】朱明忠.东胜体育场岩土工程分析评价 J.陕西煤炭，2010,29(01):20-22.参考文献1张龙飞，董斌，史双双，等.朔州市区土层剪切波速与埋深的统计关系 J.华北地震科学，2 0 18,3 6（0 2)：2 8-3 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