新疆盐碱地层机库地基岩土工程勘察

■ 西北核技术研究所 郑金明 张有化

1.工程概况

该工程主要包括飞机维修机库和附楼两大部分，飞机维修机库又分为航线维修机库和大修兼局部补修喷漆小机库两小部分。机库为I 类机库，单层建筑，高35.65m，机库大厅屋盖结构为四角锥空间网架结构，总重约3500t。附属楼局部地上为两层，局部为三层，附属楼高12.85m。建筑外形尺寸长242m、宽93m，需开展岩土工程勘察的区域为长约280m、宽120m。拟建机库处于新疆焉耆盆地周边区域，属于戈壁荒漠盐碱滩，气候炎热、降水稀少、蒸发强烈，地表水系分布稀疏，属干旱区。地貌单元属于山前倾斜平原，场地地形平坦，地层盐碱化以洪积物为主。

2.勘察的目的、依据和方法

2.1 勘察目的

根据项目任务通知单和岩土工程勘察相关规范，此次勘察属详勘阶段。勘察的主要任务包括：

(1)查明拟建工程的地形地貌、地质条件；

(2)查明拟建工程内岩土层的类型、深度、分布、工程特性，分析和评价地基的稳定性、均匀性；

(3)调查了解地下水的埋藏条件，提供地下水位数据，判定地下水对拟建建筑的影响程度；

(4)查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度；

(5)提出该工程的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和特征周期，判定工程类别，划分对建筑有利、不利或危险的地段；

(6)查明建筑场地内有无特殊性岩土地层及其分布情况，判定特殊岩土层对建筑材料的腐蚀性；

(7)提供场地土的标准冻结深度；

(8)提供地基承载力特征值。

2.2 勘察依据

依据岩土工程勘察等级，拟建建筑物的重要性等级为一级，场地的复杂程度等级为二级，地基的复杂程度等级为二级，综合确定该工程的岩土工程勘察等级为甲级，主要依据的现行国家颁布的规范、规程包括：《岩土工程勘察规范》(GB50021-2009)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)、《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)。

2.3 勘察方法

根据其邻近建筑场地的勘察工作经验，针对拟建工程的地质条件、设计参数要求和地区经验，综合比较各种测试方法的适用条件，此次勘察选用槽探和原位测试相结合的方法。探槽用于直观揭露地层分布并可用于采集岩土试样，通过室内试验提供土样的定名和易溶盐评价；原位测试采用动力触探提供地基承载力，为工程设计提供所需岩土层的承载力特征值。依据相关规范，根据拟建建筑物规模和场地的工程地质条件，共布置探槽6个、重型动力触探试验点5个，勘察工作量见表1。

表1 勘察工作量一览表

3.场地工程地质条件

3.1 地层结构及岩土特性描述

根据1:50万地形图，拟建场地地形平坦，地貌为山前洪积倾斜平原。根据1:20地质图，该场地为第四系上更新统～全新统洪积层，岩性主要为中粗砂、砾砂。拟建场地北侧存在一条北西走向的小断层，但非全新活动断裂，地质构造相对稳定。通过槽探揭露，在勘察深度范围内，地层主要为第四纪洪积形成的含砾砂土。勘察结果显示，该场地不存在滑坡、泥石流、崩塌、活动断裂构造等不良地质作用。勘探深度范围内岩土体按其特征及物理力学性质可划分为2个地质层，现由浅至深分述如下：

杂填土：主要为压实填土，该层分布不均匀。场地北侧地表可见水泥地坪，场地分布有煤渣、碎石堆、混凝土块、木箱、铁架、钢管、铁丝、钢筋、管线等生活建筑垃圾。

含砾砂层：灰黄色、灰褐色，稍湿，松散～中密，随埋深增加，粉粒含量增加。该层砾石含量10%～30%，最大粒径30mm，平均约5mm，角砾呈针状、薄片状，磨圆度和分选性均较差，如表2所示。砾石分布不均匀，砾间充填砂质、盐颗粒，局部角砾富集呈条带状，厚度达20cm，盐渍土盐晶体在砂层中颗粒状密集呈现，在角砾富集处以盐霜状覆盖于砾石面，探槽未揭穿该层。（表2）

3.2 场地地下水

根据焉耆盆地1：20万区域水文地质普查中的钻探成果，距拟建场地最近的水文钻孔位于拟建场地北西方向约200m处，静水位埋深41.32m。拟建场地与该钻孔同属一个水文地质单元，参考该钻孔地下水位数据，不考虑地下水对地基基础的影响。

4.场地地震效应评价

4.1 建筑场地类别

根据该地区邻近工程场地经验，本场地覆盖层厚度大于5m。依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定，本场地土的类型为中软～中硬土，各土层的剪切波速范围值为500m/s ≥υs ＞150m/s。(表3）

表2 筛析法颗粒分析试验表

表3 土的类型划分和剪切波速范围

结合该场地地基土特征，场地土类型属中软～中硬土场地土，根据区域资料，覆盖层厚度大于5m，建筑场地类别属Ⅱ类(表4）。

表4 各类建筑场地的覆盖层厚度(m)

4.2 建筑抗震地段的划分

拟建场地开阔、平坦，场地土类型为中硬土，根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)的划分标准(表5），该建筑场地属对建筑抗震一般地段。

表5 有利、一般、不利和危险地段的划分

表6 地层中不同深度易溶盐含量平均值

4.3 抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组

按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)，该场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本加速度为0.10g，特征周期0.40s。

5.场地岩土工程评价

5.1 场地盐渍土评价

勘探范围内地层岩性主要为洪积形成的中粗砂、砾砂，地层分布不均匀，工程力学性质较差。

盐渍土在本场地分布广泛，整个场地勘探深度范围内的地层中均可见盐晶体。此次勘察取易溶盐测试土样5件，由新疆建筑设计研究院岩土工程质量检测站完成易溶盐相关测试试验。地层中不同深度易溶盐含量平均值见表6。

由表6可知，该场地地层中易溶盐含量为0.764%～0.962%，均大于0.3%。依据《岩土工程勘察规范》(GB50021- 2009)，盐渍土按含盐化学成分分类和按含盐量分类分别为硫酸盐渍土和中盐渍土。

根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2009) (表7），参考本地区经验，拟建场地环境类别按Ⅲ类考虑。

表7 场地环境类型分类

表8 按环境类型水和土对混凝土结构的腐蚀性评价

根据土化学分析结果，拟建场地3.0m 深度范围内，硫酸盐含量分布范围为4259.5 ～5875.2mg/(kg 土)，镁盐含量分布范围为24.5 ～159.1mg/(kg 土)，依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2009)，考虑基础埋置深度，场地土对混凝土结构为中腐蚀(表8）。

拟建场地土中的Cl-含量分布范围为241.4mg/kg ～ 582.2mg/kg，依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2009)，场地土对钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀等级为弱腐蚀(表9)。

拟建场地土pH 值为9.2，依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2009)，场地土对钢结构腐蚀等级为微腐蚀( 表10）。

5.2 场地地基稳定性评价

拟建场地地形平坦，在勘察范围内无滑坡及地下天然洞穴等不良地质作用，地基土无液化土层。场地冻土属季节性冻土，根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)，依据中国季节性冻土标准冻深线图，场地标准冻结深度为1.2m。根据易溶盐分析报告，场地盐渍土主要为硫酸盐渍土(中盐渍土)，由于硫酸钠含量小于1%，可不考虑盐胀性。考虑到场地盐渍土遇水承载力降低，会对建筑局部或整体造成破坏，在工程设计时，必须予以考虑，要做好地基和路基导、阻及排水系统的设计。根据地基土的岩性特征、埋藏条件、物理力学性质指标及动力触探试验结果等，按照《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)和《岩土工程勘察规范》(GB50021-2009)，并结合地区建筑经验，通过重型动力触探试验，拟建场地人为扰动较大，地层承载力变化较大。场地内堆有、埋有大量废弃物和建筑垃圾(煤渣、碎石堆、混凝土块、木箱、铁架、钢管、铁丝、钢筋、管线等)，地层极其不均匀。根据动力触探试验结果，拟建场地自然地表下0m ～1.5m 地层天然状态下承载力建议取值120kPa；自然地表下1.5m ～2.0m 地层天然状态下承载力值建议取值160kPa。建议对填土层进行换填处理。参考距拟建场地最近的水文钻孔的地下水位和第四系覆盖层厚度数据，地基土的液化判别可不考虑饱和土液化问题。（表11）

表9 对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价

表10 土对钢结构腐蚀性评价

表11 探坑重型动力触探试验数据表

6.结论

(1)拟建场地地形平坦，地貌单一，受人为扰动影响，地基土分布不均匀，地表盐碱化。勘探深度范围内地层分两层：其中，第一层为人工堆积的杂填土；第二层为含砾砂层。场地地层中，粉细砂、砾砂透镜状形状不规则状、分布不连续。

(2)场地地基承载力特征值变化较大，拟建场地自然地表下0m ～1.5m 地层天然状态下承载力建议取值120kPa；自然地表下1.5m ～2.0m 地层天然状态下承载力值建议取值160kPa。建议对地基进行换填处理。

(3)对于拟建工程基础埋深位于地下水位以上，可不考虑地下水对地基基础的影响。场地标准冻结深度为1.2m。

(4)勘探范围内无活动断裂构造通过，不存在滑坡、泥石流、崩塌等不良地质作用。

(5)依据《建筑抗震设计规范》，该场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，地震分组为第二组，特征周期0.40s，建筑场地类别为Ⅱ类，场地属建筑抗震设计一般地段。

(6)根据土化学分析结果，场地环境类别按Ⅲ类考虑，依据《岩土工程勘察规范》，场地土对混凝土结构为中腐蚀；对钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀等级为弱腐蚀；对钢结构为微腐蚀。

(7)在进行工程设计时，建议考虑盐渍土地基和路基导、阻及排水系统的设计。