不同类型河流工程地质分区与工程地质分区

不同类型河流工程地质分区与工程地质分区

1工程地质分区的概念提取江和耀江盆地位于宁波市西部和南部，行政隶属凤化市、兖州区和余姚。奉化江、姚江分别由西南、西北向东在宁波市区汇入甬江,向东流入东海(图1)。奉化江、姚江流域是宁波市周边经济发展迅速的地区,为了满足该流域的可持续发展对工程地质的需求,开展工程地质分区具有现实意义。工程地质分区是指在研究区内,依据工程地质条件相似或相近的原则进行的区域划分,目的是结合工程类型和分布进行工程地质分区评价,说明各区的工程地质特征,为工程规划、勘察、设计和施工提供科学依据,保护生态环境,促进地方经济的发展。以往以地形地貌、地质结构、物理(自然)地质现象作为研究区工程地质分区的指标,所涉及的深度有限。随着高、大、深工程数量越来越多,工程基础的深度越来越大。因此作者根据持力层的厚度和组合分布特征,对60m深度范围内,面积约600km2的奉化江、姚江流域进行了工程地质分区,并提供了每个工程地质分区的持力层、基础类型、设计参数和主要工程地质问题及处理措施。2区域地质及基岩分布特征研究区地面黄海标高1~3m,由姚江谷地、宁奉平原两个地貌单元组成(图1)。姚江谷地是指慈南山区与四明山区所挟持的姚江中下游地区,总体呈北西向展布;宁奉平原是四明山地区与宁东山区之间、奉化江下游、宁波城区以南、以西的地区,西北侧与姚江谷地交汇。研究区绝大多数地方被第四系覆盖,其从上至下划分和岩性及分布特征见表1。第四系下的基岩,形成时代皆为早白垩世,从老到新依次为高坞组(K1g)、茶湾组一段(K11c)、馆头组一段(K11gt)、馆头组二段(K21gt)、朝川组一段(K11cc)、方岩组(K1f)。姚江谷地西侧基岩为馆头组一段的砂岩、砂砾岩、凝灰质砂岩,东侧基岩则以高坞组的凝灰岩为主,也分布有一定面积的馆头组二段的凝灰岩、砂岩、含砾粗砂岩;宁奉平原的基岩主要以朝川组一段的砂岩、凝灰质砂岩为主,南部则以方岩组的砂砾岩、凝灰质砂砾岩为主,东部近山前地带则分布有一定面积的茶湾组一段的凝灰岩。在整个研究区内,基岩主要出露在研究区与周边山区的交界部位(图1)。3研究区域的工程土壤条件3.1工程地质亚层划分鉴于工程基础通常不超过60m,加上研究区内东浦组顶板埋深60m左右,作者对镇海组、宁波组进行了工程地质层的划分(表2),其中层与表1中的“段”相对应,而工程地质亚层的划分以成因类型为主要依据,同时参考了《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中关于土体的物理力学性质指标要求。由表2可知:地表以下60m范围内,地层为镇海组、宁波组,其中镇海组有3个层(1)、(2)、(3)和5个亚层,宁波组有3个层(4)、(5)、(6)和20个亚层。由于基岩与工程建设关系密切,但岩性单一,把下伏基岩归入1个基岩工程地质层。3.2宁波工程地质层以文献8为参考,根据已有大量不同用途钻孔的原位测试和岩土样品试验室分析结果的统计,以本次及为了工程地质分区而施工钻孔的原位测试和岩土样品试验室分析结果,把研究区地基土的工程地质特征列于表2。由表2可知:(1)研究区地表以下60m以内可选用的第四系地基持力层为宁波组(4)、(5)、(6)工程地质层,具体为(4)1、(4)3-2、(4)3-3、(5)1、(5)3-1、(5)3-2、(6)1、(6)3-1、(6)3-2、(6)4共十个亚层;(2)持力层为硬土层、砂、砂砾石层,地基承载力特征值fak≥160kPa;(3)研究区内有二个分布全区的硬土层,即岩性为粉质粘土的第一硬土层(4)1和第二硬土层(5)1;(4)(4)5-2亚层fak=400kPa,但由于零星分布于研究区内,所以没有计入到持力层中。而第四系下的基岩,全风化砂岩fak=160~200kPa,全风化砂砾岩fak=180~200kPa,全风化凝灰岩fak=180~200kPa,上述不同风化程度的基岩,承载力特征值皆不小于160kPa,所以研究区内的基岩工程地质层也为持力层。4荷载需求分类根据地貌单元相同,地层结构相近,岩性特征类似、工程地质条件一致的分区原则,把60m深度范围内的研究区划分为6个工程地质分区(表3、图2、3、4)。根据各工程地质特征不同,各工程地质分区对建筑物基础类型的要求也不同。在各工程地质分区内,低、中、高建筑物的适宜性如下:(1)工程地质Ⅰ区,荷载要求一般的多层及小高层建筑物可以(4)1或(5)1硬土层为持力层,荷载要求大的高层建筑物和重大工程则以下伏的基岩为持力层。(2)工程地质Ⅱ区,适宜采用预制桩,但单桩承载力有限,应增大桩的布置密度。(3)工程地质Ⅲ区,不同深度、不同岩性的持力层可满足不同载荷的持力层需求。对于荷载要求一般的多层、小高层建筑物一般采用预制桩,以硬土层为桩基础持力层;而对于荷载要求大的高层、超高层建筑物则一般采用钻孔灌注桩,并以下部的砂、砂砾石层为桩基础持力层。(4)工程地质Ⅳ区,对于荷载要求相对较小的多层建筑,上部有一定厚度粉土分布的地段可采用短桩;荷载需求大的小高层、高层以及超高层建筑物则以下部的砂、砂砾石为持力层,桩类型可选用预制桩或钻孔灌注法。(5)工程地质Ⅴ区,多层、小高层、高层建筑物荷载需求一般,可直接以砂、砂砾石展为桩基础持力层,选用预制桩和钻孔桩均可。对于超高层建筑物,因荷载需求巨大,以砂、砂砾石为桩基持力层,则单桩荷载不能满足需求,应采用钻孔灌注桩,以下伏基岩为持力层来满足荷载要求。(6)工程地质Ⅵ区,基岩埋藏相对较浅,可选用的桩基础持力层为基岩,桩基础类型一般采用钻孔灌注桩。5推动城市地面沉降工程地质分区的实质是要指出工程地质分区范围内的主要工程地质问题及相应的预防处理措施。研究区区域稳定性较好,属于地质灾害不易发区,主要工程地质问题是地面沉降、软土震陷。研究区地下水资源丰富,发育了三层承压水,在利用承压水时,如不及时径流补充,容易发生地面沉降。地面沉降具有不可逆性、累进性和广泛性的特点,已给研究区的城市建设、土地利用、防洪排涝、航道交通等方面造成了严重危害,主要表现为:降低了水利工程防洪、抗灾功能;地面易发生大面积积水;下水道排污口和江水之间高差减少小,江水沿下水道倒灌;地面高程失真,危及可持续发展。而开采承压水是引起地面沉降的主要原因。从2009年开始,宁波市全面禁采地下水,地面沉降已得到初步遏制。当前,要特别重视由于城市建筑、基坑开挖、高速公路、轨道交通等工程活动引发的地面沉降。研究区(2)lb、(2)2和(3)1-1、(3)1-2工程地质亚层岩性为淤泥或淤泥质粘土,地基承载力特征值一般为70~90kPa,且埋藏浅,在地震作用下会产生软土震陷,表现为桩的负磨摩阻力、基坑沉降、建筑物的沉降量过大等方面。当进行工程规划、勘察、设计和施工时,应充分考虑软土的不利影响,加强基坑的支护强度、地基土的强度,以保证上部结构的整体性。6地表以下60m内可选用的地基持力层(1)研究区地表以下60m范围内,全新统镇海组有3个工程地质层((1)、(2)、(3))和5个工程地质亚层;上更新统上部地层宁波组3个层((4)、(5)、(6)),20个亚层。把下伏基岩归入1个基岩工程地质层。(2)研究区地表以下60m以内可选用的地基持力层为宁波组的(4)、(5)、(6)工程地质层和基岩工程地质层,持力层地基承载力特征值fak≥160kPa。其中前者具体为(4)1、(4)3-2、(4)3-3、(5)1、(5)3-1、(5)3-2、(6)1、(6)3-1、(6)3-2、(6)4工程地质亚层。(3)研究区有两个分布全区的硬土层,即岩性为粉质粘土的第一硬土层(4)1