工程地质勘察报告

'1序言受海口美兰国际机场有限责任公司的委托，我院承担了海口海航基地站坪扩建工程工程地质勘察工作。我院于2013年8月6日开始外业调查与勘探，8月12日全部外业结束，2010年8月25日完成本报告的编制工作。1.1工程概况海口美兰国际机场位于海南省海口市，占地面积约583公顷；按民用运输机场飞行区分级标准，海口美兰国际机场属4E级。拟扩建的基地站坪位于海口美兰国际机场西侧海航基地旁，为现有基地站坪的扩建工程。本次拟扩建的基地站坪约为50000平方米，上为砼面层，下为水泥稳定级配碎石基层。1.2勘察的目的、任务和技术要求本次勘察的目的与任务是查明拟建场地地基岩土类别，地层结构，分布特征及其物理力学性质，对拟建工程的适宜性作出岩土工程评价，给出拟建构筑物地基基础方案的建议，为拟建工程的施工设计提供岩土工程依据资料。本次勘察技术要求为：1、查明场区内地质构造、成因、分布规律；2、查明场区内岩土层类别、岩性特征和分布规律；3、查明场区内地层物理力学性质及工程特性指标；4、查明场区内不良地质成因、分布范围和分布情况及对不良地质的处理建议；5、对场地与地基作出岩土工程评价，提出合理的地基基础方案和岩土工程治理措施与建议。 1.3勘察依据和执行标准根据本工程特点，经与业主和设计方协商，确定本次勘察执行的技术标准主要为：1、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）；2、《民用机场勘测规范》（MH/T5025-2011）;3、《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）；4、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）;5、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）;6、《公路土工试验规程》(JTJ051-93);7、《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）;8、《土的分类标准》(GBJ145-90)。1.4勘察的工作方法及工作量经业主及设计单位研究决定，本次勘察主要采取钻探、现场原位测试和室内土工试验相结合的方法，对基地站坪一定深度范围内的岩土体进行了工程分析与研究，共完成钻孔21个（编号为ZK1～ZK21），其中控制性钻孔15个，一般性钻孔6个，孔间距为50.00～50.50m，孔深14.00～20.00m（勘探点位置详见附图NO.1）。原位测试主要是标准贯入试验，室内土工试验主要是常规土工、快剪、渗透、三轴试验及击实试验，另外对钻孔内采集的地下水位以上的土样进行了土质的简易化学分析试验。勘探孔的测放是由日本索佳SET5F型电子全站仪，采用北京54坐标系和85国家高程系测放的。本次勘察完成的主要工作量如表1.4。 工作量统计表表1.4序号工作内容工作量1勘探点测放（个）212钻探总进尺（m/孔）369.00/213取土样及常规土工试验（件）1524标准贯入试验（次）1185渗透试验（件）185三轴试验（组）66击实试验（件）67水质分析（件）28土质分析（件）22场地工程地质条件2.1地形地貌拟扩建的基地站坪位于海口美兰国际机场西侧海航基地旁，为现有基地站坪的扩建工程。场地原始地貌属于玄武岩剥蚀台地，曾于九十年代末经人工整平回填并强夯压实处理，后又堆积薄层杂填土，现地形平坦，局部略有起伏，勘探点孔口高程18.67～19.26m，相对高差0.59m。2.2地质构造海口市位于琼北新生代断陷盆地，盆地内部受近东西向的马袅～铺前断裂、南北向的海口～云龙断裂和北西向的 长流～仙沟断裂切割。以上三条断裂为海口市的主要基底断裂，属新生代以后形成的新构造，并有不同程度的活动迹象。其中近东西向的断裂控制着盆地的形成与发展，北西向断裂控制着内部次级构造的形成与发展，海口~云龙断裂则离本工程场地较近，但该断裂与本工程场地距离已超出安全避让距离，其活动不会对本工程造成显著影响。2.3地层岩性经勘察查明，拟建场地在钻探深度范围内，揭露地层自上而下依次为杂填土（Qml）、粉质粘土（Qel）、细砂（Q2m）和粗砂（Q1m），其岩性特征分述如下：第（1）层：杂填土（Qml），松散，稍湿，主要由粘性土为主，含少量碎石、砂粒，植物根系等，近年填积。层厚0.50～3.80m，该层出露地表，各钻孔均有揭露。第（2）层：粉质粘土（Qel），灰褐色、浅黄色，可塑，稍有光泽，韧性及干强度中等，无摇振反应，含少量岩石风化碎屑，为玄武岩风化残积土。层厚3.70～9.60m，层顶标高18.76～15.03m，各钻孔均有揭露。第（3）层：细砂（Q2m），黄色、红色，灰白色，饱和，稍密～中密状，石英、长石质，级配不良，颗粒以棱形为主，含粉、粘粒较高，局部夹粘性土互层分布。揭露厚度2.70～8.30m，层顶标高12.36～8.20m，各钻孔均有揭露。第（4）层：粗砂（Q1m），灰白色、浅黄色，饱和，中密，局部稍密状，石英、长石质，级配不良，颗粒以次棱形、亚圆形为主，局部含粉、粘粒较高。揭露厚度0.80～9.60m，层顶标高8.20～2.81m，仅ZK9、ZK12、ZK14钻孔由于深度限制未揭露，其余各钻孔均有揭露，该层未揭穿。以上地层的埋藏分布特征及层位接触关系，详见工程地质剖面图及钻孔柱状图（附录NO.3和NO.4）。2.4气象与水文地质条件 2.4.1气象海口市高温多雨，光照充足。年平均气温23-24度，1月份平均气温17.2度，7月份平均气温为28.4度。年最大降雨量为2282.3毫m，年最小降雨量为874.4毫m。5—10月份为雨季，雨量占全年的85%。年平均强风有4.3次。因地处海南岛西北部强风化玄武岩台地，受台风及降雨影响较小。2.4.2地表水经地质调查，拟建场地及附近范围内均未见地表水体分布。2.4.3地下水据勘探揭露，场地地下水主要为赋存于②层粉质粘土、③层细砂及④层粗砂中的孔隙型潜水，地下水埋深5.30~6.40m，主要补给来源是大气降水渗入与层间渗透补给，主要排泄途径是大气蒸发和层间渗透排泄。由于地下稳定水位埋深较大，主要含水层渗透性较好，雨季地下水位上升幅度有限（＜2m），不会对停机坪基础产生浮力，但其毛细上升高度有可能触及埋置较深的砼基础，并对其产生一定的腐蚀作用。3场地地震效应3.1地震动参数根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010)附录A的规定，本场地抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30g，设计地震分组为第一组。建筑场地类别为Ⅱ类，设计特征周期为0.35s。本场地按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010)4.1.1条及其条文说明规定，拟扩建的场地属可进行建设的一般场地，构筑物设计时，应考虑采取必要抗震构造措施。3.2饱和砂土、粉土液化及软土震陷评价在20.0m勘察深度范围内，未揭露饱和粉土，揭露的饱和砂土有③ 层细砂和④层粗砂。其地质年代为第四纪晚更新世（Q3）以前地层，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010)4.3.3条，地质年代为（Q3）以前的砂土，判定为不液化土。除①层杂填土外，未揭露有其它的软弱土层，不存在软土震陷问题。4岩土层工程性能分析与评价4.1岩土层主要物理力学性质统计分析本次勘察在21个钻孔中采取土样152件进行了室内土工试验，标准贯入试验118次。其成果列入附表NO.5～NO.7中，对各自所获取的试验数据进行了数理统计，统计结果分别列入下表4.1-1～4.1-4中。 土的物理力学性质指标统计表表4.1-1地层编号统计指标物理性质指标固结剪切试验含水率重度比重孔隙比饱和度液限塑限液性指数塑性指数压缩系数压缩模量直接快剪粘聚力内摩擦角ω0γGsеSrωlωpILIpα1-2Es1-2сqφq（%）(kN/m3)（%）（%）（%）（%）（MPa-1）（MPa）（kPa）（0）②层粉质粘土统计频数56565656565656414144442929最大值63.2020.682.731.9399.7672.4055.800.6324.000.538.0558.6025.80最小值17.5014.312.690.5067.0625.0014.000.1910.000.213.7826.5010.90平均值40.6517.012.711.2188.6051.1435.720.4114.910.395.3439.7317.39标准差11.551.420.010.3313.9012.2510.140.103.050.090.976.913.64变异系数0.2840.0840.0040.2700.1570.2390.2840.2520.2050.2370.1810.1740.209标准值37.516.2注：统计中剔除部分变异较大值； 三轴剪切试验成果统计表表4.1-2层号项目②层粉质粘土Cuu(kPa)Φuu(˚)频数66最大值51.5014.10最小值22.008.80平均值31.9811.27标准差10.681.91变异系数0.3340.170标准值23.29.7渗透试验统计表表4.1-3地层编号最大值最小值平均值②层粉质粘土1.036×10-59.125×10-55.3205×10-5③层细砂1.427×10-32.938×10-32.0498×10-3④层粗砂1.201×10-38.42×10-33.1143×10-3 标准贯入试验锤击数统计表表4.1-2层号项目②粉质粘土③细砂④粗砂实测值统计频数433526最大值19.021.028.0最小值9.011.014.0平均值13.714.220.9标准差3.02.54.2变异系数0.220.180.20修正值统计频数433526最大值18.216.219.7最小值7.78.710.3平均值12.811.415.3标准差3.21.92.8变异系数0.250.170.18注：统计中剔除部分变异较大值。4.2岩土层的工程性能评价结合各土层的野外特征，对拟建场地内揭露的各岩土层的工程性能评价如下：①层杂填土：为新近填积土，松散，填积时间超过10年，土质不均匀，工程性能差，若不进行有效的治理，该层不能直接用作基地站坪地基。②层粉质粘土：沉积历史较长，可塑，最优含水量wopt=20.3%～24.6%，天然孔隙比平均值e=1.21，标贯实测击数平均13.7击，压缩系数a1-2=0.39，属中等压缩性土层，压缩模量Es=5.34，其承载力特征值fak=170kPa，承载力较高，该层整体工程性质较好；但压实度（λ）在93%～97%之间，小于4E级民用机场土基压实度标准（λ＞98%），故用作停机坪主要地基持力层时尚需做夯实处理。③层细砂：沉积历史长，标贯实测击数平均14.2击，该层压缩性较低， 其承载力特征值fak=220kPa，承载力较高，该层整体工程性质好，为理想的地基持力层。④层粗砂：沉积历史长，标贯实测击数平均20.9击，该层压缩性较低，其承载力特征值fak=280kPa，承载力较高，该层整体工程性质好，为理想的地基持力层。据表4.1-1～4.1-4的统计和分析结果，以及各土层的工程性能分析，结合地区建筑经验，提出各路段岩土层主要设计参数建议值列于表4.2。地基土设计参数建议值表4.2地层fak(kPa)Es1-2（MPa）γ（kN/m3）Ck（kPa）φk（kPa）Wopt（%）ρdmwy(g/cm3)①层杂填土130（4.0）（17.5）（5.0）（25.0）20.3～24.61.53～1.65②层粉质粘土1705.517.037.516.020.3～24.61.53～1.65③层细砂220（8.0）（19.5）（12.0）（28.0）④层粗砂280（12.0）（20.0）（10.0）（25.0）备注：Ck、φk为建议标准值，（）中为经验值。4.3水、土腐蚀性评价本次勘察在ZK1、ZK16钻孔中取深层水样1件，进行了室内水质简易分析试验（见附表NO.8），依据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）附录K的规定，地下水的腐蚀性判定结果列入表4.3-1中。 地下水的腐蚀性评价表表4.3-1取样孔号ZK1ZK16水样种类地下水地下水地层渗透性强透水层强透水层按地层渗透性pH值：7.407.48对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀侵蚀性CO2含量（mg/L）：9.247.39对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀环境类型ⅡⅡ按环境类型硫酸盐含量SO42-（mg/L）119.9399.94对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀镁盐含量Mg2+（mg/L）：2.454.90对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀铵盐含量NH4+（mg/L）：0.000.00对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀苛性碱含量OH-（mg/L）：0.000.00对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀总矿化度（mg/L）：211.0192.0对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀综合评价（对混凝土结构）：微腐蚀微腐蚀Cl-含量（mg/L）：28.3621.27对钢筋混凝土结构中钢筋的评价长期浸水微腐蚀微腐蚀干湿交替微腐蚀微腐蚀据表4.3-1，综合判定：地下水对混凝土结构具微腐蚀性，当长期浸水时对钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀性；当干湿交替时，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。4.3土的腐蚀性本次勘察分别在ZK1、ZK15号钻孔各取地下水以上的土样1件，在室内进行了土质简易分析试验（见附表NO.9），依据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）附录K的规定对其腐蚀性作如下判定结果列入表4.3-2中。 地基土的腐蚀性评价表表4.3-2取样孔号ZK1ZK2地层渗透性强透水层强透水层按地层渗透性pH值7.457.52对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀环境类型ⅡⅡ按环境类型硫酸盐含量SO42-（mg/kg）：50.0060.00对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀镁盐含量Mg2+（mg/kg）：38.0430.43对混凝土结构的评价：微腐蚀微腐蚀综合评价（对混凝土结构）：微腐蚀微腐蚀Cl-含量（mg/kg）：88.7588.75对钢筋混凝土结构中钢筋的评价A土层微腐蚀微腐蚀据表4.3-2，综合判定：土对混凝土结构和对钢筋混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性。5地基基础方案5.1地基方案拟扩建场地属4E级飞行区，地基土层顶面荷载有效作用深度大于6.0m。另外，民用机场对土基层的压实度要求很高，即地基顶面以下1.0m范围内压实度λ≥0.98，1.00～4.00范围内λ≥0.95，4.00m以下为≥93%，对土基的回弹模量和反应模量要求也较高，两者分别应大于100MPa和70MN/m3。由于拟扩建场地表土层为厚度变化大，平面上物质成份和粒度成份差异也很大的厚层填土，即高填土，加之结构松散、不均匀性和密实度普遍较小，反应模量都远远低于设计标准，所以该层填土必须进行有效的加固治理后才能用作本工程地基，根据本工程特点和场地地基条件及技术、经济等方面的可行性提出如下地基处理建议方案：1、强夯地基强夯是一种处理高填土地基的有效方法，其有效加固深度可达6～8m 。本场地①层填土中粘性土含量多，地下水位低，土中含水量较低，而且场地又远离闹市区和居民区，受环境局限性相对较小，比较适合于强夯作业。但是有两点值得注意，一是由于场地内填土厚度变化大，其粒度成份差异悬殊，确定强夯地基施工参数时应当格外慎重，建议先选择有代表性的几个区块进行试夯，再据试夯情况优化强夯工艺参数；二是在强夯对紧邻（距离≤15m）的建筑物有一定损害，所以强夯作业时应采用必要的避让或隔振措施。另外，因停机坪基底以下1.00m范围的压实度要求很高，设计起夯面时应留足（夯后有1.00m以上的）素填土余量，待夯后回填质量合格的素土（含砂粘土或含砂粉质粘土），再分层碾压，确保其压实度达到设计标准。2、换填法本方法要求挖去杂填土，换填以合格的素土，并分层碾压至设计要求的密实度。以上二种方法相比较而言，强夯法具有工期短、投资省和质量易于控制等显著优势，至于换填法，虽质量易于控制，但工程量之巨、投资之昂和工期之长恐使业主难以接受，因此综合技术经济质量诸方法的考量，推荐采用强夯法处理本场地填土地基。5.2基础方案就本工程特点和荷载强度而言，在地基处理合格即达到密实度（压实度）等设计要求后，停机坪一般采用毛石混凝土基础即可。但由于填土地基的不均匀性，建议在在混凝土基础中配置适量的钢筋，以调整可能产生的不均匀沉降，以确保工程的正常运营。6结论与建议1、拟扩建的场地构造地质背景比较简单，场地及外围未发现崩塌、滑坡、泥石流、全新世活动断裂等不良地质作用，也无溶洞、采空区、地面沉降和土层地震液化之虞，属适合工程建设的一般性场地。场地类别为Ⅱ类，设计特征周期为0.35s。 2、在勘探深度内地基土自上而下共有土层：①杂填土（Qml）、②粉质粘土（Qel）、③细砂（Q2m）、④粗砂（Q1m），除①层和基础底面下4m内的②层土须进行治理外，其下各层土均可满足本工程设计要求。3、本工程可以采用的地基处理方案主要有强夯法和换填法，经技术经济和工期诸因素对比分析后，推荐采用强夯法。在强夯施工前，应事先进行专项地基处理岩土工程设计，并据分区试夯结果优化施工参数。另外，在施工期间还应做好必要的监测工作。4、本场地地基经处理合格后，应现场实测地基的回弹模量和反应模量，作为砼道面板设计的依据。5、停机坪基础可采用适当厚度的毛石砼，但由于填土地基的不均匀性，建议在在混凝土基础中配置适量的钢筋，以调整可能产生的不均匀沉降，以确保工程的正常运营。6、场区地下水埋藏较深，对基础施工不会产生影响，不需采取特别的支护措施和降水措施，但应采取有效措施防止雨水和施工用水长期浸泡基坑，使地基土软化。7、地下水对混凝土结构具微腐蚀性，当长期浸水时对钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀性；当干湿交替时，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。土对混凝土结构和对钢筋混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性。8、本工程施工时，如发现与本报告不符之地质情况，应及时通知我勘察人员进行现场检验。 '