李先經(jīng)

(青島地質(zhì)工程勘察院，山東 青島 266100)

1　工程概況

受青島萬(wàn)達(dá)游艇產(chǎn)業(yè)投資有限公司的委托，我院(巖土公司)承擔(dān)了青島萬(wàn)達(dá)游艇產(chǎn)業(yè)園D區(qū)的巖土工程詳勘工作。擬建場(chǎng)地原屬濱海大陸架區(qū)域，后期經(jīng)過(guò)人工拋石筑壩圍堰，前灣港碼頭航道疏浚港池吹填淤泥、淤泥質(zhì)土、砂土等而成現(xiàn)狀，后經(jīng)吹填時(shí)間約為10年，后來(lái)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一整平成現(xiàn)狀情況。

本擬建場(chǎng)區(qū)真空預(yù)壓地基處理由中交天津港灣工程設(shè)計(jì)院有限公司設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)如下。

1.1　墊層系統(tǒng)

由一層150 g/m2的編織布形成下部墊層系統(tǒng)，之后進(jìn)行上部中粗砂墊層的施工。

1.2　排水系統(tǒng)

1.2.1水平排水通道

土工布上面鋪設(shè)0.4 m厚中粗砂墊層。要求中粗砂墊層含泥量<5%，干密度>15 kN/m3，滲透系數(shù)>1×10-2cm/s。

1.2.2垂直排水通道

采用B型塑料排水板作為垂直排水通道，排水板呈正方形布置，間距為900 mm，塑料排水板打設(shè)底標(biāo)高平均約為-20.0 m(至淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層底)。

1.3　抽氣系統(tǒng)

采用?63 mm軟式濾管+一層150 g/m2的編織布+兩層密封膜+射流泵組成抽氣系統(tǒng)，真空射流泵要求能形成不小于0.096 MPa的真空壓力。

1.4　預(yù)壓穩(wěn)定、卸荷標(biāo)準(zhǔn)

(1)固結(jié)度≥85%；

(2)連續(xù)5～10 d的實(shí)測(cè)，平均沉降速率≯2 mm/d；

(3)十字板剪切強(qiáng)度處理深度均值≮10 kPa；

(4)有效滿載預(yù)壓時(shí)間≮90 d。

2　水文及工程地質(zhì)條件

2.1　波浪

薛家島灣以北向?yàn)硟?nèi)自生浪為主，其次是外海E向傳入的涌浪，但形成最大波浪情況的是黃海中部刮NE風(fēng)。薛家島灣是半封閉性海灣，波高在0.50 m以下的天數(shù)一年內(nèi)有260 d以上，而波高>1.50 m的天數(shù)僅有1 d。

2.2　潮汐、潮流

青島近海海域的潮流由于受南黃海半日無(wú)潮點(diǎn)和日潮無(wú)潮差的影響，形成了規(guī)則半日潮流，即每天有兩次高潮、兩次低潮。薛家島灣為正規(guī)半日潮，平均潮差為2.63 m，最大潮差達(dá)4.00 m。

擬建場(chǎng)地東側(cè)緊鄰膠州灣、南側(cè)毗鄰薛家島灣、北側(cè)及西側(cè)毗鄰前灣港，地下水與海水之間有一定的水力聯(lián)系，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察期間實(shí)際觀測(cè)資料，擬建場(chǎng)地地下水位隨著海潮的漲落而起輕微變化。由于擬建場(chǎng)地一定深度范圍內(nèi)的地層主要為第①2層粉土、粉砂吹填土和第⑥層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，第①2層粉土、粉砂吹填土，滲透性相對(duì)較好，對(duì)地下水與海水之間水力聯(lián)系的阻隔作用較弱；第⑥層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土滲透性較弱，對(duì)地下水位受海水影響起到了緩沖、消減作用，綜合考慮上述影響因素后擬建場(chǎng)地地下水位最大變化幅度約3 m。

2.3　地形、地貌

2.3.1地形

擬建場(chǎng)地經(jīng)過(guò)整平后整體較為平坦，在場(chǎng)地東側(cè)堆填有回填整平場(chǎng)地用的素填土，場(chǎng)地南側(cè)也有少量回填整平場(chǎng)地用的素填土，場(chǎng)地整體孔口地面標(biāo)高2.23～8.02 m，最大高差為5.79 m。

2.3.2地貌

擬建場(chǎng)地地貌類型原屬濱海大陸架區(qū)域，后經(jīng)人工拋石筑壩圍堰，前灣港碼頭航道疏浚港池吹填淤泥、淤泥質(zhì)土、砂土、粘性土等而成現(xiàn)狀，且近期再次經(jīng)過(guò)人工回填、真空預(yù)壓、現(xiàn)場(chǎng)整平，現(xiàn)場(chǎng)局部地區(qū)高差較大。

2.4　巖土層及其工程特性

擬建場(chǎng)地勘察深度范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，層序較清晰，上覆第四系由素填土、粉土、粉砂吹填土、中、細(xì)砂吹填土、(淤泥質(zhì))粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土組成，下伏基巖為石前莊組流紋斑巖，局部發(fā)育有后期侵入的燕山晚期大珠山-嶗山脈帶-煌斑巖脈。根據(jù)地層巖性、成因時(shí)代及工程特性的不同，按《青島市區(qū)第四系層序》的相關(guān)規(guī)定，地層分述如下。

2.4.1第四系全新統(tǒng)人工填土層

第①層：素填土。黃褐色，稍濕—飽和，松散，成分以近3～4個(gè)月人工回填整平場(chǎng)地用的碎石、大塊石、砂礫、粘性土為主，同時(shí)還含有真空預(yù)壓殘留的中、細(xì)砂。該層在擬建場(chǎng)地范圍內(nèi)均有分布，層厚1.10～8.00 m。

第①1層：中、細(xì)砂吹填土?；液凇⒒液稚珵橹?，局部灰黃色，濕—飽和，松散，以吹填的中細(xì)砂為主，局部含有少量淤泥質(zhì)土成分，細(xì)粒含量約10%，吹填方式為前灣港碼頭航道疏浚港池而成，吹填時(shí)間約6年。該層在擬建場(chǎng)地范圍分布局限，層厚1.50～12.30 m，平均4.18 m。

第①2層：粉土、粉砂吹填土?；液谏?、灰褐色為主，局部灰黃色，濕—飽和，松散，以吹填的粉土、粉細(xì)砂等為主，局部含有淤泥質(zhì)土成分，吹填方式為前灣港碼頭航道疏浚港池而成，吹填時(shí)間約6年，后經(jīng)過(guò)真空預(yù)壓處理。考慮到靜力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)與深度呈相關(guān)性，按與深度之間的變化關(guān)系統(tǒng)計(jì)出的變異系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)值分別為：靜力觸探qc、fs相關(guān)系數(shù)r平均值分別為0.33、0.29，與深度呈弱相關(guān)—中等相關(guān)，變異系數(shù)分別為0.64、1.39，標(biāo)準(zhǔn)值分別為2.58 MPa、19.43 kPa。

第①3層：淤泥質(zhì)土吹填土。灰黑色為主，局部灰褐色，濕—飽和，松散，以吹填的淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，局部混有少量粘土成分以及粉細(xì)砂，吹填方式為前灣港碼頭航道疏浚港池而成，吹填時(shí)間約6年，后經(jīng)過(guò)真空預(yù)壓處理。勘探過(guò)程中該層采取原狀樣29/4件進(jìn)行原狀土物理性質(zhì)試驗(yàn)、快剪、固結(jié)快剪、不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)等。

第⑥1層：中、細(xì)砂?；液凇尹S色，飽和，松散—稍密，分選、磨圓中等，主要礦物成份以長(zhǎng)石、石英為主，混貝殼碎屑，局部含淤泥質(zhì)成分，局部夾小塊礫石相變?yōu)榉奂?xì)砂。

2.4.2上更新統(tǒng)晚期陸相洪沖積層

該層在場(chǎng)地范圍內(nèi)均有分布，層厚0.50～3.10 m，平均1.08 m。

2.4.3燕山晚期大珠山-嶗山脈帶-煌斑巖脈

3　工程勘察鉆探施工技術(shù)

采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)工藝，地下水位以上采用干鉆，遇碎石、拋石地層先使用潛孔錘工程鉆機(jī)和空氣壓縮機(jī)采用套管跟進(jìn)、空氣壓縮錘沖擊鉆進(jìn)的方式進(jìn)行引孔，目的是劃分地層結(jié)構(gòu)、進(jìn)行孔內(nèi)原位測(cè)試、取樣和觀測(cè)地下水位，終孔直徑≮91 mm，回次進(jìn)尺≯1 m，并滿足鑒別巖土層厚度誤差±5 cm的要求。

3.1　鉆探設(shè)備及器具

采用DPP-100型工程鉆機(jī)、XY-1型工程鉆機(jī)及GY-型潛孔錘鉆車、20 m3空壓機(jī)，工程物探等配套設(shè)備和土工試驗(yàn)相關(guān)器具。

3.2　鉆探遇到問(wèn)題及技術(shù)措施

(1)本工程上部地層是素填土，以人工回填整平場(chǎng)地用的碎石、砂礫、粘性土為主的鉆探復(fù)雜地層，易發(fā)生塌孔、卡鉆及漏漿等問(wèn)題，鉆進(jìn)成孔十分困難，故采用中風(fēng)壓空壓機(jī)、鉆車，利用壓縮空氣、偏心潛孔錘鉆具跟管鉆進(jìn)至原始地層，先引孔然后再采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行取樣、原位測(cè)試，有效解決鉆探技術(shù)難題。

(2)在中、細(xì)砂吹填土，淤泥質(zhì)土吹填土，因地層松散，以吹填的淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，局部混有少量粘土成分以及粉細(xì)砂，吹填方式為前灣港碼頭航道疏浚港池而成，吹填時(shí)間約6年，后雖經(jīng)過(guò)真空預(yù)壓處理，在鉆進(jìn)過(guò)程中采用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，防止孔壁坍塌、縮徑等現(xiàn)象發(fā)生。

(3)選用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土加燒堿(NaOH)配置優(yōu)質(zhì)泥漿，鉆探泥漿主要性能參數(shù)：粘度20～22 s，密度1.10～1.2 g/cm3，膠體率98%，pH值8～10，泥漿護(hù)壁效果好。根據(jù)地層情況及時(shí)調(diào)整泥漿性能，不僅能夠成功抑制孔壁坍塌，而且攜帶孔內(nèi)巖粉、巖屑能力強(qiáng)，保持孔內(nèi)干凈，提高鉆進(jìn)效率。

(4)下鉆鉆進(jìn)時(shí)先沖洗孔底沉渣，防止沉渣過(guò)多而埋鉆。遇到松散、漏漿地層，鉆進(jìn)困難時(shí)向孔內(nèi)投入粘土球護(hù)壁。對(duì)于需進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)的砂層，必須嚴(yán)防涌砂現(xiàn)象，適當(dāng)提高泥漿密度以增加孔內(nèi)壓力。

3.3　鉆探技術(shù)要求

(1)鉆孔深度和巖土分層深度的精度，不低于±5 cm。

(2)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)的回次進(jìn)尺，軟土回次進(jìn)尺≯2.0 m，使分層精度符合要求；鉆進(jìn)時(shí)，準(zhǔn)確測(cè)量鉆桿、鉆具尺寸。

(3)巖心采取率滿足要求，應(yīng)大于80%。

(4)鉆孔時(shí)注意觀測(cè)地下水位，測(cè)量地下初見(jiàn)水位和穩(wěn)定水位。鉆探結(jié)束后，次日測(cè)量孔內(nèi)靜止水位。

(5)采用泥漿鉆進(jìn)，保持孔內(nèi)泥漿液面等于或高于地下水位。

本次巖土工程勘察采用了野外鉆探、原位測(cè)試、工程測(cè)量和室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合的手段，做到了定性與定量相結(jié)合，分析方法合理，勘察成果可靠、準(zhǔn)確，所有工作均滿足國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及我院質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)的要求。

鉆探現(xiàn)場(chǎng)情況見(jiàn)圖1。

圖1　鉆探現(xiàn)場(chǎng)

4　取得的效果

4.1　圓滿完成了勘察任務(wù)

在濱海大陸架區(qū)域鉆孔，因回填區(qū)域存在較多塊石，成孔非常困難，傳統(tǒng)鉆探工藝回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)難以滿足工程進(jìn)度要求，故采取偏心潛孔錘引孔，跟管鉆進(jìn)工藝至穩(wěn)定的原始地層，再采用常規(guī)鉆探工藝，極大地提高了鉆進(jìn)效率，鉆探進(jìn)尺從不足10 m/臺(tái)日提高到20 m/臺(tái)日，有效地縮短了工期，滿足了建設(shè)單位的進(jìn)度要求。

本次勘察作業(yè)共完成鉆孔213個(gè)，鉆探進(jìn)尺5546.10 m，重型動(dòng)力觸探11.9 m/12孔，靜力觸探953.2 m/53孔，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)386次/35孔，取得了較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

4.2　積累了在特定場(chǎng)地的鉆探施工經(jīng)驗(yàn)

該勘查區(qū)域原屬濱海大陸架區(qū)域，后通過(guò)人工拋石筑壩圍堰，再經(jīng)吹填而成，我單位在這種特定的地質(zhì)場(chǎng)地進(jìn)行勘察經(jīng)歷不多，所以并無(wú)更多經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。從鉆進(jìn)參數(shù)的選取，到各種技術(shù)手段的運(yùn)用，特殊問(wèn)題的處理乃至土與巖土巖性的認(rèn)定，都要靠自己在勘察過(guò)程中一點(diǎn)點(diǎn)摸索、探討，總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)。為確?？辈斐晒|(zhì)量，從開(kāi)工之初，我們就組織相關(guān)人員深入學(xué)習(xí)鉆探規(guī)程，了解吹填地層的鉆探方法和工藝，在鉆進(jìn)過(guò)程嚴(yán)格按照規(guī)程實(shí)地操作，地層描述一定要精準(zhǔn)，變層尺寸要測(cè)量、記錄無(wú)誤，鉆探過(guò)程中遇到的異常情況以及處理方法均做詳細(xì)記錄，組織技術(shù)人員將已有巖性描述、巖土分層等地質(zhì)構(gòu)造按區(qū)域分門別類地錄入巖土勘察信息庫(kù)，為今后類似地層巖土工程勘察積累了工作經(jīng)驗(yàn)。

5　結(jié)語(yǔ)

(1)濱海大陸架吹填、回填區(qū)域在勘察鉆探過(guò)程中應(yīng)充分考慮到地層的復(fù)雜性，應(yīng)事先搞好質(zhì)量策劃，制定可行的實(shí)施方案。

(2)在地質(zhì)條件復(fù)雜的巖土工程勘察鉆探時(shí)，工作更應(yīng)細(xì)致，技術(shù)手段全面可靠。

(3)基礎(chǔ)施工或在地基處理工程中若發(fā)現(xiàn)地層異常時(shí)應(yīng)及時(shí)和勘察、設(shè)計(jì)單位溝通。復(fù)雜地質(zhì)條件下，應(yīng)注意地層和巖土工程勘察報(bào)告的一致性。

(4)本場(chǎng)區(qū)進(jìn)行真空預(yù)壓處理后上部地層滿足了勘察作業(yè)的需要，巖土參數(shù)得到了有效的整治。

(5)濱海復(fù)雜地層鉆進(jìn)，泥漿性能至關(guān)重要，優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁結(jié)合跟管鉆進(jìn)可有效地保護(hù)孔壁穩(wěn)定，提高鉆進(jìn)效率。