舟山地區(qū)工程地質特點分析

舟山地區(qū)工程地質特點分析

0地質、環(huán)境特征及巖土工程條件項目測量應按照建設項目的要求，根據(jù)現(xiàn)場技術的地質特點，采取有效的方法和手段，了解、分析和評價建筑面積的地質、環(huán)境和土木工程條件。舟山地區(qū)位于浙江東北部海域,由1390多個大小不等的島嶼組成,屬于大陸邊緣地貌中的大陸島。由于本區(qū)工程地質條件的特殊性,給工程勘察帶來一些困難,我們針對具有代表性的若干問題進行分析研究,并提出相應解決問題的對策,以利于今后類似地區(qū)的工程勘察。1舟山地區(qū)的技術特點1.1次級地表地貌本區(qū)為火山巖、侵入巖類硬質巖石組成的海島丘陵地貌,地勢中部高、四周低,從島嶼內部向四周海岸,依次發(fā)育有構造剝蝕侵蝕低丘、海積平原、海岸帶等地貌類型,各類中的次級地貌又有很多種。其顯著的特點是地貌反差強度較大(地貌反差強度是指在一定的水平距離內,地表高差的變化),舟山本島地表坡降6.3%~15.5%,最大達37.6%(島內最高處黃楊尖至海岸),較我國東部沿海地區(qū)平均坡降要大很多。因此,造成不同地貌類型及第四紀沉積環(huán)境和沉積物變化較迅速。1.2基巖結構及工程地質特征第四紀沉積物的形成受地質營力、地貌和沉積環(huán)境的影響,本區(qū)第四紀巖土層的主要特點是:(1)全新世淤泥質土廣泛分布。海積平原普遍分布有厚10~30m的全新世淤泥質土,最大厚度達50~60m。它們具有含水量高、孔隙比高、壓縮性高、抗剪強度低、承載力低、滲透性低,觸變性強、流變性強的“三高三低兩強”的工程特性。(2)中、上更新統(tǒng)粉質粘土硬土層(樁基持力層)之中,常有厚薄不等的軟塑—軟可塑狀粉質粘土呈軟弱層產(chǎn)出。(3)碎石土分布較普遍,其中部分有孤石存在。本區(qū)中、上更新統(tǒng)底部,賦存有碎石土或礫砂,在低丘坡麓帶及其與海積平原過渡地段最為常見,其厚度變化大、分布不穩(wěn)定,常呈透鏡狀產(chǎn)出,其中常有礫徑較大的塊石呈堅硬的孤石存在。(4)基巖頂面坡度較大。一般大于15°,并常呈不規(guī)則波狀起伏;海積平原及海岸帶局部地段有被掩埋的巖礁及海蝕崖,造成第四系之下基巖頂面的異常起伏,詳勘時很難控制其變化規(guī)律。2工程勘察的問題解決和對策本區(qū)工程勘察中常見的問題,主要是與嵌巖樁有關的基巖勘察問題;其次,與持力層內的軟弱夾層有關,常見問題及對策簡述如下。2.1巖石礦物成分測定這是工程勘察及嵌巖樁施工中爭議最大、最多的問題,由于不同風化程度的巖石往往呈逐變過渡而無明顯界線,加上判別標準不易掌握,更增加了判別的難度。不同程度風化巖石的判別方法有定性與定量兩大類方法(詳見表1),定性方法是通過簡易方法在現(xiàn)場鑒別巖石露頭、鉆孔中的巖芯或巖屑;定量方法是測定風化巖石與新鮮巖石飽和單軸抗壓強度及巖石壓縮波之比得到。在勘察現(xiàn)場,可以根據(jù)表1中定性標志綜合判斷;對于大型、重要工程,還應配合波速及巖石抗壓強度測試進行精確劃分。另外,在勘察及嵌巖樁成樁試驗時,還可以根據(jù)鉆進速率—深度曲線來判斷巖石的風化程度,基巖中鉆進速率—深度曲線上的拐點,就是不同風化程度巖石的分界線。如某工程嵌巖樁鉆進速率—深度曲線(見圖1),拐點反映中等風化巖石中鉆進速率≤10cm/h。2.2孤石與基巖地層條件由于本區(qū)基巖之上的第四系中、上更新統(tǒng)碎石土中常常含有孤石,在采用基巖作為樁基持力層時,經(jīng)常會遇到基巖與孤石的判別問題。工程勘察中一旦將孤石誤判為基巖,將導致樁基施工中樁端未真正進入基巖,造成樁基承載力不足、沉降過大、樁端土產(chǎn)生剪切破壞的嚴重后果,例如東港某工程就發(fā)生過這種情況。區(qū)分孤石與基巖的方法有:(1)根據(jù)巖石堅硬程度及風化分帶來判斷。形成孤石的巖石通常都是堅硬的巖石,本身風化程度較低(多為中—微風化),無風化分帶現(xiàn)象;而基巖有風化分帶現(xiàn)象,從上到下風化現(xiàn)象逐漸減弱。(2)根據(jù)鉆機的工作狀態(tài)(響聲及跳動)來判斷。由于本區(qū)基巖都為硬巖類,在基巖與孤石中鉆進,鉆機都會產(chǎn)生響聲及輕微跳動。但是,因基巖與孤石比較,其結構完整性相對較好,而且孤石硬度一般都比強風化基巖要高,所以在基巖中鉆進,其響聲和跳動較孤石中鉆進要小。(3)根據(jù)鉆頭進尺的均勻性來判斷。由于孤石結構(大小、數(shù)量及膠結緊密程度)的不均一性,在孤石層中鉆進進尺速度快慢不一、變化較大,而在基巖中鉆進進尺速度相對均勻。(4)根據(jù)地質、地貌資料判斷。孤石的成因一是墜積物,分布于陡崖或海蝕崖的坡腳;二是洪積物,分布于較大溝谷出口處的洪積扇底部,可以通過調查場地周邊的地質、地貌、遙感資料來獲取相關信息。2.3強風化帶的形成原因及解決方法在某些場地勘察及樁基施工時,鉆頭進入中等風化巖石數(shù)小時后,在同類巖石中鉆進速率反而明顯變快,也就是表明樁端巖石由中等風化巖變?yōu)閺婏L化巖。造成這些問題主要有以下幾方面的原因:(1)地質構造原因。由于強風化帶實際就是構造裂隙發(fā)育帶,而構造裂隙并非同等發(fā)育、均勻分布的,而是成群、成帶分布,當鉆孔通過這些不同的裂隙帶時,就造成了不同風化程度巖石的反復出現(xiàn)。(2)花崗巖的球狀風化原因。本區(qū)花崗巖露頭常見大小不一堅硬的花崗巖球狀體,鉆孔內強風化花崗巖中有時也見到微風化花崗巖巖球。解決的方法是:(1)在巖土工程勘察階段,控制孔深度應適當加深,查明預計樁端以下3~5m以內有無裂隙發(fā)育帶及斷層的分布。(2)球狀風化主要發(fā)育在花崗巖強風化帶內,其特征是球狀體主要由微風化花崗巖組成,巖石較新鮮,其大小一般在1~3m,內部無風化裂隙,無風化分帶現(xiàn)象。2.4橋樁與基巖頂面建設本區(qū)基巖頂面坡度較大,并常呈不規(guī)則波狀起伏,工程勘察中很難控制其變化。例如某沿海高架橋橋樁施工中,發(fā)現(xiàn)38#~39#橋墩入巖深度比附近勘察鉆孔深度要淺7~14m,個別橋樁竟相差20m左右。通過查閱工程勘察原始資料,以及橋樁施工現(xiàn)場調查后發(fā)現(xiàn),該處基巖頂面起伏較大,第四系中更新統(tǒng)之下有一個被掩埋的巖礁,所施工的38#~39#橋樁都位于該巖礁之上;該巖礁中部還有一深槽,基巖頂面相差近20m的勘察鉆孔ZK20正好位于深槽之中(見圖2)。此類巖土工程問題,僅僅依靠鉆探手段很難查明,必須采用工程物探方法,如地震波法、電法(電阻率測深、電阻率剖面等)、電磁法(頻率測深等),海域還可采用聲學探測法(淺地層剖面儀、雙頻探測儀)等地球物理探測方法,配合鉆探來查明其變化規(guī)律。2.5樁身持力層巖性不均勻在靜壓法預應力管樁施工時,有時發(fā)現(xiàn)同一場地、同一建筑物的管樁壓樁力及樁長相差很大。例如:某住宅小區(qū)1#樓同一承臺的171#、172#樁(樁距1.75m),樁長皆為44m,但壓樁力分別為2500kN及800KN,兩者相差3倍以上。經(jīng)施工勘察與分析研究發(fā)現(xiàn),其原因是由于場地地質條件復雜,樁端持力層巖性不均勻,其中夾有軟弱層所致。從平面上來看,壓樁力平面等值線圖(浙江宏宇工程勘察設計有限公司,cz-c-11地塊巖土工程及樁基施工問題分析,2010年8月)反映,軟弱層長軸方向近東西向,與地層走向及海岸線方向一致,長度一般在20m以內,厚1m以內,呈透鏡狀斷續(xù)或零星分布,由于其規(guī)模小,詳勘鉆孔的孔距(30m左右)很難準確控制其位置及分布。從剖面上來看,持力層內壓樁力曲線的變化有兩種類型:一種為遞變式漸增型,如圖3(a);另一種為跳躍式突變型,如圖3(b),后者反映持力層巖性不均勻,其中夾有一些薄的軟弱層。解決方法:(1)適當增加勘察鉆孔(孔距不宜大于20m),并增加取土孔及取樣數(shù)量,取土孔數(shù)量宜增加至全部勘察鉆孔的1/2,每幢建筑物樁端持力層樣品數(shù)量不得少于6個。(2)增加原位測試(靜力觸探)孔數(shù)量,每幢建筑物不少于1個。(3)加強管理,提高現(xiàn)場原始編錄水平,對于厚度≥0.5m的軟弱夾層,一定要單獨分層、取樣;厚度<0.5m的軟弱夾層,也應準確記錄其位置。3基巖地層及工程地質條件(1)舟山地區(qū)特殊的地質、地貌、沉積環(huán)境條件,決定了第四紀沉積物的特點和分布,巖土工程勘察人員必須掌握相關知識,針對工程勘察中的困難和疑點,采用相應有效的勘察方法和手段,圓滿完成勘察工作。(2)本區(qū)工程勘察中常見不同風化程度巖石的區(qū)分、孤石與基巖的判別,主要通過現(xiàn)場仔細觀察巖芯、巖屑,以及鉆機工作狀態(tài),運用多種簡易方法進行綜合判斷;大型、重要工程應當配合波速測試和巖石強度測定來劃分巖體風化分帶。基巖埋深及變化,可采用地震勘察、電法勘察,海域中還可采用聲波勘察等工程物探方法,結合鉆探查明。對于地質條件復雜,持力層巖性不均勻,其中存在規(guī)模較小、數(shù)量較多的軟弱夾層的場地,應適當加密孔距,增加取土孔和取土樣數(shù)量,并配合靜力觸探等原位測試。(3)鑒于現(xiàn)在一般工程建設項目大多數(shù)取消初步勘察階段,直接進行詳細勘察,勘察工作時宜根據(jù)建設工程特點及工程地質條件,首先布置一條或數(shù)