袁 峰

(江蘇科泰巖土工程有限公司，江蘇 泰州 225009)

0 引言

近年來，我國城市建設(shè)規(guī)模不斷增加，城市邊界不斷擴(kuò)張，土地利用日趨緊張。因此，原有城市外圍的各種可用土地均不斷地被開發(fā)使用，其中采石場回填和再利用是一種新型的土地使用方式。關(guān)于采石場或礦坑治理的相關(guān)研究，已有學(xué)者進(jìn)行了不少工作，其中何昌杰等[1]，分析了生態(tài)修復(fù)礦坑工程邊坡加固的穩(wěn)定性；姜小明[2]分析了污水頂管穿過回填采石坑的地基處理方法；桂露[3]研究了秦嶺太平河廢棄采石場生態(tài)修復(fù)技術(shù)；吳承明等[4]介紹了合肥市樊洼路采石坑雜填土強夯置換法地基處理方案；藍(lán)達(dá)群[5]研究了花崗巖采石坑衛(wèi)生填埋場的工程設(shè)計；余松霖[6]分析了建筑渣土的相關(guān)工程特性和礦坑填埋場的沉降。采石場回填后再進(jìn)行工程建設(shè)，則需要查明采石坑回填區(qū)邊界及底界面埋深情況，便于工程規(guī)劃設(shè)計和修復(fù)。祁伏成等[7]在采石坑環(huán)境修復(fù)過程，采用無人測繪技術(shù)進(jìn)行調(diào)查；盧治萍[8]給出了遼寧本溪縣的下堡山城和采石遺址相關(guān)調(diào)查報告。

基于上述分析，本文以南京市雨花臺區(qū)某擬建工程為例，通過采用高密度電法物探方法結(jié)合工程勘察鉆孔進(jìn)行綜合勘查作業(yè)，旨在基本查明采石坑回填區(qū)邊界及底界面埋深情況，并提出有效的處理建議，以期對類似的工程建設(shè)提供經(jīng)驗參考。

1 工程背景

1.1 項目位置

項目位于南京市雨花臺區(qū)，北側(cè)起于華新路，東側(cè)止于規(guī)劃的機場二通道，西側(cè)為正在建設(shè)的工地，南側(cè)止于龍西路。探測區(qū)地形較為平緩，近地表以雜填土、淤泥質(zhì)填土為主，局部基巖出露。探測區(qū)內(nèi)見多處建筑垃圾、生活垃圾、碎石和水坑等。

根據(jù)工程勘察資料，探測區(qū)東側(cè)基巖為較軟～較硬安山巖，西側(cè)基巖為極軟凝灰?guī)r，土層主要為粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，原狀土最大埋深約10.0 m。在探測區(qū)中部，工勘鉆孔揭示了最大埋深達(dá)28.0 m的雜填土層，據(jù)調(diào)查，該區(qū)域為采石坑回填區(qū)，范圍約120 m×90 m，調(diào)查現(xiàn)場詳見圖1。

1.2 工程地質(zhì)概況

場地地形起伏較大，地面高程為21.82 m～30.94 m，高差最大約為9.12 m。場地內(nèi)自上而下巖土層分為：①-1雜填土，填齡小于10 a，松散，由無規(guī)則建筑垃圾、風(fēng)化碎石塊、碎磚混少量黏性土組成；①-1a層淤泥質(zhì)填土，填齡小于10 a，流塑，主要分布于填坑底部，混少量碎磚、碎石及植物根莖；①-2層素填土，填齡約17 a～20 a，流塑,采石坑范圍以粉質(zhì)黏土混碎石、碎磚等建筑垃圾、其他場地基坑棄土、樁基施工殘留的泥漿和沉渣等回填，粗顆粒粒不均勻，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約5%～20%，坑底粗顆粒含量稍多，成分為采石殘留的碎巖塊，坑外主要為粉質(zhì)黏土混碎磚、夾植物根莖；②-1層粉質(zhì)黏土，可塑；③層粉質(zhì)黏土、黏土，硬塑；④層粉質(zhì)黏土混卵礫石，軟～可塑，卵礫石質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～25%，粒徑3 cm～6 cm，局部大于10 cm；⑤-1層強風(fēng)化凝灰?guī)r、安山巖，上部巖芯呈密實砂土狀，夾少量風(fēng)化巖塊，下部巖芯碎塊狀為主，混少量砂土狀風(fēng)化物，巖石碎塊較堅硬，錘擊易碎；⑤-2層中風(fēng)化凝灰?guī)r，巖芯采取率75%～90%，RQD為60%～75%，塊狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖芯呈長柱狀，巖石堅硬程度分類為極軟巖，巖體完整程度分類為較完整，基本質(zhì)量等級為Ⅴ級；⑤-2a中風(fēng)化安山巖，采芯率75%～90%，RQD為60%～75%，塊狀構(gòu)造，硅鈣質(zhì)膠結(jié)，巖芯呈長柱狀。巖石堅硬程度分類屬較軟～較硬巖，巖體完整程度分類為較完整，基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。

1.3 水文地質(zhì)概況

填土密實度差，其間的大孔隙成為地下水賦存空間，連通性較好，富水性及透水性較好，尤其采石坑內(nèi)填土厚度大，填料雜，滲透性好。②1層粉質(zhì)黏土層透水性弱，給水性差，屬微透水地層；③層粉質(zhì)黏土、黏土，透水性弱，給水性差，屬微～不透水地層；④層粉質(zhì)黏土混卵礫石，因卵礫石含量較少，且較分散，滲透性與粉質(zhì)黏土相近，其透水性較弱，給水性較差，屬微透水地層。場地下伏基巖為凝灰?guī)r和安山巖，強風(fēng)化凝灰?guī)r厚度較大，基巖裂隙水主要賦存于強風(fēng)化巖層中，因強風(fēng)化巖層分別呈土狀、砂狀、碎塊狀，巖層的富水性、透水性不均勻，呈各向異性，無統(tǒng)一水位。

2 工程勘察調(diào)查分析

2.1 工程勘察工作

場地北部有采石坑，分布范圍較廣，有3幢住宅位于坑內(nèi)。采石坑深度較大，最大深度近30 m?？觾?nèi)以碎石、碎磚等建筑垃圾、基坑施工挖出的棄土、樁基施工殘留的泥漿和沉渣等回填。經(jīng)與業(yè)主溝通協(xié)商，為查明采石坑范圍及深度變化，共增布勘探點110個，其中取土鉆孔41個，標(biāo)貫鉆孔69個，深度進(jìn)入中風(fēng)化巖層3 m～5 m。外業(yè)勘探使用10臺GXY-1型鉆機進(jìn)行野外施工。鉆孔開孔孔徑130 mm，終孔孔徑110 mm，地下水位以上采用麻花鉆干鉆成孔，地下水位以下采用泥漿護(hù)壁旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。

2.2 工程勘察成果分析

本次勘察調(diào)查進(jìn)行了大量鉆孔、取樣和土工試驗，經(jīng)過各項統(tǒng)計指標(biāo)的最大值、最小值、統(tǒng)計樣本數(shù)、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，其中調(diào)查范圍內(nèi)主要土層性質(zhì)參數(shù)詳見表1。

表1 土層性質(zhì)參數(shù)

由表1統(tǒng)計結(jié)果可以看出，各層地基巖土主要物理力學(xué)性指標(biāo)變異性較低。場地除填土層外，覆蓋層主要為可塑、可塑～硬塑黏性土，覆蓋層起伏變化較大，土層分布不均勻。

從整個場地分析，場地范圍覆蓋層除填土層外主要為黏性土，但土層埋深、厚度、壓縮性、強度存在一定差異，部分區(qū)域巖面起伏較大，屬不均勻地基。因人工采石在場地北部形成一采石坑，采石坑填土層最大厚度近30 m?？觾?nèi)地基土與坑外地基土強度、壓縮性差異極大，導(dǎo)致地基更不均勻。為了后期工程建設(shè)使用，需要進(jìn)一步查明下層巖體強度等性質(zhì)，其中調(diào)查范圍內(nèi)主要巖石性質(zhì)參數(shù)詳見表2。

表2 巖石性質(zhì)參數(shù)

由表2巖石性質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果可以看出，下層巖體強度不均勻，其中中風(fēng)化凝灰?guī)r強度很低，作為建筑物基礎(chǔ)持力層，提供的承載力較??；中風(fēng)化安山巖強度較高是建筑物基礎(chǔ)持力層的較好選擇。

為了結(jié)合高密度電法探測，場地范圍內(nèi)每棟建筑進(jìn)行了1個波速共15個鉆孔的實測波速。根據(jù)《波速檢測報告》，場地巖土層剪切波速值詳見表3。

表3 巖土層剪切波速值

由表3巖土層剪切波速值可以看出，上覆土層剪切波速很小，表明土層密實度較差，承載力較低；下層巖體剪切波速較大，表明巖體強度較高，承載性能較好，可作為建筑物的持力層。

3 高密度電法調(diào)查分析

3.1 高密度電法工作

本次高密度電法勘察采用重慶奔騰物探儀器廠生產(chǎn)的WDA-1型超級數(shù)字直流電法儀主機，配以WDZJ-120多路電極轉(zhuǎn)換器，構(gòu)成高密度電阻率測量系統(tǒng)。測區(qū)共布置高密度電法測線15條，累積完成測線長度3 390 m，總有效觀測點數(shù)14 080，測線覆蓋面積約30 800 m2。

3.2 高密度電法測線布置

場地內(nèi)建有東西向圍墻和南北向的水塘，高密度電法測線均布置為近東西向的平行測線。同時，考慮到設(shè)計方案和施工實際，兼顧采石坑規(guī)模，確定相鄰測線間距約10.0 m。測線布置時，測線方向利用RTK實時定向，電極位置利用測線量測，測線布設(shè)完成后，使用RTK對每個電極定位，確定其位置及高程。測量采用的坐標(biāo)系統(tǒng)為南京08坐標(biāo)系，高程為1985國家基準(zhǔn)高程，其中高密度電法測線詳見圖2。

3.3 高密度電法技術(shù)參數(shù)

每條測線一次性布設(shè)電極數(shù)60根～90根，電極極距均為3 m，觀測層數(shù)19層～25層，觀測裝置采用溫納裝置，供電采用144 V直流電，具體參數(shù)設(shè)置見表4。

表4 高密度電法技術(shù)參數(shù)表

3.4 高密度電法探測成果分析

數(shù)據(jù)處理分析采用瑞典Res2dinv軟件，基本流程為：數(shù)據(jù)編輯→程序設(shè)置→資料反演→地形改正→顯示→輸出，再利用surfer和AutoCAD軟件繪制視電阻率和解釋剖面圖，最后在剖面圖中每間隔10 m讀取采石頭宕口底界面的高程，在測線平面圖中讀出坐標(biāo)，坐標(biāo)和底界面高程數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)格化后，生成采石宕口底界面等高線圖。

探測資料顯示基巖和回填介質(zhì)的視電阻率阻值差異明顯，回填介質(zhì)表現(xiàn)為低阻，視電阻率值一般小于80 Ω·m，且回填區(qū)形態(tài)基本呈中間凹兩頭翹起的特征；原狀土也表現(xiàn)為相對低阻，土層底界面相對較平坦，當(dāng)近地表存在松散堆積碎石時，電阻率相對較高；基巖(凝灰?guī)r或安山巖)為高阻，視電阻率值一般大于100 Ω·m，最大可達(dá)數(shù)百歐米，當(dāng)基巖裂隙發(fā)育，存在地表水下滲時，電阻率相對完整的基巖較低。限于篇幅，本文僅選取具有代表的5條測線，給出測試解釋結(jié)果剖面圖。本次高密度電法測試解釋詳見圖3。

從圖3可看出，5條高密度電法測線中，1～12測線推斷存在采石坑異常，物探推斷成果與工程勘察資料基本吻合。綜合各視電阻率剖面推斷數(shù)據(jù)，將采石坑底界面高程繪成等值線圖。在有效探測區(qū)內(nèi)，采石坑基本呈近似圓狀，東西寬約125.0 m，南北長約130.0 m，面積約12 500 m2。采石坑整體形態(tài)呈中間平、邊界陡，其中底界面東側(cè)相對較陡，西側(cè)相對較緩，西側(cè)具階梯狀特征。采石坑底界面標(biāo)高約0 m～25 m，最深處位于6測線約90.0 m處。

4 結(jié)論

1)高密度電法探測顯示，土層視電阻率值一般小于80 Ω·m；基巖為高阻，視電阻率值一般大于100 Ω·m，最大可達(dá)數(shù)百歐米，基巖和回填土的視電阻率阻值差異明顯。

2)基本查明采石坑基本呈近似圓狀，東西寬約125.0 m，南北長約130.0 m。采石坑整體形態(tài)呈中間平、邊界陡，其中底界面東側(cè)相對較陡，西側(cè)相對較緩，西側(cè)具階梯狀特征。

3)通過高密度電法探測和工程勘察結(jié)合分析，1～12測線推斷存在采石坑異常，物探推斷成果與工程勘察資料基本吻合。