基础工程中工程地质勘察方法浅析—以宣城-东至高速公路工程为例

基础工程中工程地质勘察方法浅析—以宣城-东至高速公路工程为例

李安升

中化地质矿山总局云南地质勘查院，云南省昆明市 650206

摘要：文章以宣城至东至高速公路泾县至青阳界段工程为例，针对基础工程中工程地质勘查方法进行浅析。首先，在收集区域地质资料基础上，初步查明工程经过地区的不良地质、特殊性岩土区分布特征和工程地质条件；其次，在基本查明公路沿线走廊地带的地理、地形、地貌、地质、水文、气象、地震等自然条件的基础上；对路线区构造背景，特别是新构造运动的痕迹、特点及与地震活动的关系。对路线区域稳定性进行评价；最后，研究岩土成因、性质、厚度、时代和分布特征。具体调查岩层风化程度、岩土接触关系及软夹层特征；调查岩层产状、地质构造类型、软弱结构面产状及性质；分析新近堆积土或特殊性岩土的类别、特征及范围。对路线区场地、地基稳定性进行评价。

关键词：基础工程，工程地质勘察，高速公路

1工程概况

本项目位于安徽省宣城市泾县，由泾县交通运输局投资建设，推荐线路起点位于泾县县城西南茅草塔附近，与芜黄高速交叉位置设泾县枢纽互通，途径黄村镇北、杨村南，在洪村北侧连续跨越青弋江和S322省道，并设置互通与S322省道衔接。之后沿合溪河河谷溯流而上，途中于老谭村附近设置互通与X064县道衔接。西向途径厚岸村北、观阳村北，在两县县界处设置穿山隧道，最终在青阳县杨田镇东南方接入G3京台高速，终点位置设杨田枢纽互通。本次调绘工作范围为泾县段，起点位于芜黄高速交叉位置的泾县枢纽互通处，终点位于泾县与青阳县界处。项目全线采用高速公路设计标准，设计速度为80km/h，双向4车道，路基宽度25.5m。项目设置走廊带比较线2条。

线路起点位于泾县县城西南茅草塔附近，与芜黄高速交叉位置设泾县枢纽互通，终点位于泾县与青阳县县界处，黄村镇北、杨村南，在洪村北侧连续跨越青弋江和S322省道，并设置互通与S322省道衔接。之后沿合溪河河谷溯流而上，途中于老谭村附近设置互通与X064县道衔接。

2建设场地工程地质条件

2.1地形地貌

线位区分布在皖南山地内，沿线地势高低起伏不平，线路区地形起伏较大，线路区分布标高42.29-471.95m。最低点位于K2+500处的徽水河河床处，标高42.29m，最高点位于K38+900处的山脊，标高471.95m；相对高差429.66m。线位区分布在皖南山地区内，地貌亚区为黄山中山低山-九华山中山低山E1，两者以江南深断裂为界。又可分为河流冲积平原、山间沟谷及山前坡麓、二级阶地、堆积-侵蚀剥蚀中丘、剥蚀侵蚀中丘、侵蚀高起伏低山等8种地貌类型。

2.2地质特征

建设区内出露地层主要为震旦系上统皮园组、寒武系下统黄柏岭组、奥陶系下统仑山组、奥陶系中统宝塔组、奥陶系上统五峰组、志留系下统高家边组、白垩系上统宣南组、第三系章家渡组、第四系全新统冲洪积、第四系上更新统冲积、第四系上更新统残积地层。

岩浆岩主要为庙前超单元柯村单元：岩性为花岗闪长岩，颗粒大小为细中粒，易风化，一般全风化层厚度5-10m不等，强风化层厚度3-5m不等，风化程度不均匀，具球状风化特性；及东堡超单元杨冲单元：岩性为钾长花岗岩，颗粒大小为中粒，易风化，但风化程度不均匀，在K29+020-K32+600段的堆积-侵蚀、剥蚀中丘内，风化程度较高，一般全风化层厚度3-6m，强风化层厚度3-6m，球状风化特征较明显；而在低山区风化程度较低，一般全风化层厚度2-4m，强风化层厚度2-3m，球状风化不明显。

线位位于扬子准台地的中南部，位于扬子准台地Ⅲ的下扬子台坳Ⅲ2内，具体可细分为沿江拱断褶带Ⅲ22，石台穹褶断束Ⅲ22-3，南端紧邻石台穹褶断束Ⅲ22-3，与黄山凹褶断束Ⅲ23-1之间以江南深断裂带为界，对应区域性大地地貌单元为九华山中低山区。

2.3新构造运动与地震

线路区全部位于扬子断块上升区内，并全部位于皖南强烈上升区内。该区现代地貌的形成与构造格局早在古近纪末期已基本形成，其后的内外地质营力作用，仅是在这个基础上加以改造。中新世-上新世，地壳经历强烈的对冲挤压，使上古生代岩石形成一系列峰峦叠嶂的条带状山脉；印支期及燕山期主要以岩浆活动为主，岩浆顺对冲挤压所形成的的江南断裂带上涌至地表，形成青阳岩体、九华山、潭山岩体等，该时期一直处于断块隆起状态；喜马拉雅早期，上升隆起活动渐弱，而江南断裂带随着短时期的强烈挤压运动而发生断陷，进而形成宣-广断陷盆地，接受第四系的沉积，一直持续到第四系早期；第四纪以来呈整体间歇性上升，但在不同时期升降的幅度不同。下更新世早期，上升运动较强烈，未期相对缓慢；中更新世，上升运动强烈；上更新世早、中期，区内表现为继续上升，地表遭受剥蚀，在山体四周堆积了残坡积物；全新世以来，上升运动仍未停止，河流溯源侵蚀作用强烈。近代地壳运动发展趋势是，该区为缓慢的隆起上升状态。

2.4区域地壳稳定性及地震

线路区全部位于皖南山区次稳定区（Ⅵ）内。该区位于周王深断裂与合镇-张溪-青阳一线以南地区，区内地震除1743年泾县发生1次5级地震外多为小型地震，地震动峰值加速度0.05g。断裂构造发育，活动性较弱。第四纪下降速度相对较慢。区内出现两处地热异常区：汤口-西村地热异常区和霞西-甲路地热异常区，温泉零星出露，无第四系火山活动。地表不稳定因素滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷多发

。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）2016年版，线路区的地震动峰值加速度0.05g，反应谱特征周期0.35s，抗震设防烈度为Ⅵ度，设计地震分组为第一组，区内地震活动不频繁，也不强烈，属于低烈度区。

3场地水文地质条件

3.1地下水类型及含水岩组

地下水的形成和分布受岩性、构造、地貌、气象、水文等多种因素控制和影响，根据地下水的地层岩性组合特征、埋藏条件及富水性，将线路区地下水划分为松散岩类孔隙水、红层风化带网状裂隙水、碳酸盐岩裂隙溶洞水、层状沉积岩基岩裂隙水、块状火山岩基岩裂隙水五种类型。

（1）松散岩类孔隙水

主要分布在大型河流沿岸两侧，含水层岩性主要是全新统的分选性较好的砂砾层、中粗砂、粉细砂及亚砂土、亚黏土，厚度多为5-20m。含水层透水性较好，容易接受大气降水的补给，水量丰富，单井出水量100-1000m3/d。水质较好，水质类型为HCO3-Ca·Na型，矿化度＜1克/升。在山前地带和阶地分布区富水性较差，一般单井出水量小于100m3/d。而在残坡积物、坡洪积无分布面积较大，堆积较厚的局部地段水量可达到300m3/d左右。在一元结构地区地下水为潜水，在具二元结构地区地下水为承压水。地下水埋深一般小于3m，近河床地区渐浅，在1m以内。水质普遍较好，是分散居民和乡镇供水的良好水源。但水中Fe、Mn离子含量较高，局部地带不宜饮用。

（2）红层风化带网状裂隙水

分布于第三系及白垩系泥质粉砂岩、砂砾岩、砾岩等组成，由于泥质成份含量高，岩性抗风化能力差，裂隙大多被充填，富水性较差，根据出露条件分为裸露型和覆盖型。裸露型地下水多以泉水形式出露，泉流量＜0.1l/s，地下径流模数，0.5-1l/s·km2，水质类型为HCO3-Ca型，矿化度小于1g/L。

（3）碳酸盐岩裂隙溶洞水

赋存于奥陶系白云质灰岩、白云岩、泥灰岩的溶蚀裂隙及溶洞中。根据出露条件分为裸露型和覆盖型。裸露型地层富水性较为丰富，地下水多以泉水形式出露，泉流量大者为30L/s，一般为0.5-3.0l/s，地下水径流模数1.14-3.00L/s·km2，植被茂密，地表溶沟、溶槽、溶洞较发育，地下水沿岩层界面裂隙、溶沟、溶槽入渗，流向构造发育部位，单井涌水量300-500m3/d，水化学类型为HCO3-Ca·Mg型，矿化度小于1g/L，局部钙质大量析出地段矿化度大于1g/L。

（4）层状沉积岩基岩裂隙水

赋存于志留系砂岩、页岩中，层理、裂隙发育，且为张扭性，地下水主要赋存于浅表风化的层理、裂隙中，为裸露型，富水性一般，泉流量一般为0.1-1.0L/s，地下水径流模数3.0-6.0L/s·km2，水质类型为HCO3-Ca型、HCO3-Ca•Na型，矿化度小于1克/升。局部的断裂交汇部位、断裂带附近，地下水富水性较好，泉流量一般为大于1L/s。

（5）块状岩浆岩基岩裂隙水

含水岩组由钾长花岗岩、花岗闪长岩等组成，地下水主要赋存于基岩的风化裂隙、构造裂隙中，还有一些与断层直接相关的脉状水，地下水一般富集在张扭性断裂带中，空间上多呈条带状分布，这种储存类型的地下水出水量一般10-50m3/d，水质类型为HCO3-Na型，矿化度小于1g/L。

3.2地下水补、迳、排特征及腐蚀性

（1）河流冲积平原区地下水的补、径、排条件

河流冲积平原区的松散岩类孔隙水，呈连续的大片状分布，含水层主要量砂层、卵砾石层及粉土层，容易接受大气降水和地表河水的垂直渗透补给及侧向渗透补给。排泄方式以蒸发为主，少量向河流排泄以及向下部地层渗透排泄。

（2）山间河谷区地下水的补、径、排条件

河谷区的松散岩类孔隙水，呈不连续的窄条状分布，含水层主要量砂、砂砾石层、碎石土、含砾粉质黏土等，且暴露在地表，容易接受大气降水和地表河水的侧向补给，另外，河谷两侧还有少量的基岩裂隙水补给，补给条件优越。但是，现代河床均切至基岩，河水又有暴涨暴落的特点，多数时间河水是在基岩上迳流，含水层虽然易补、但也易排。因此，河谷中的地下水在获得上述的各种补给后，经短距离的迳流，即向河床排泄。地下水动态变化大，干旱季节河漫滩中也无地下水赋存。

（3）丘陵山区地下水的补、径、排条件

降雨是其主要补给来源，区内低山区降水集中，降水量大，使基岩含水层中的地下水获得补给的机会多。但是，低山区受新构造运动的影响，沟谷深切，山坡陡峭，大气降水多形成地表迳流，只有部分能补给地下水，并且具有迳流较快的特点，向就近的沟谷排泄。丘陵区虽然表现为沟谷平缓，但其植被却比中低山区稀疏，含水岩层的蓄水性能差，蒸发量却较大；因此，即使是相同的含水层，同等的降水量，丘陵区的含水层获得大气降水补给的量要比低山区少。一般情况下，山顶和山坡形成补给区，同山坡又是迳度区、坡麓则形成排泄区。排泄方式除了少部分为植物蒸腾及地面蒸发外，主要是以泉的形式排泄于冲沟、河谷中。

4不良地质及特殊性岩土

4.1不良地质

线路区经过地段大多为原始丘陵及山区，人类工程活动不频繁、不强烈，无大型建设工程，建房及筑路等工程对现状山坡开挖高度均较小，未见成规模的滑坡、崩塌、泥石流、采空区、地震液化等不良地质作用，仅在居民切坡建房的开挖边坡处见少量小型溜滑及崩塌，方量均小于2m³，对拟建线路无影响，故不进行赘述。本次调查发现的主要不良地质作用为1处危岩，1段岩溶。

（1）危岩

该危岩在地形图上命名为鸡母石，高度近20m，悬挂在陡崖顶处。该危岩为人为开山修路所残留大型块石，但该危岩所在地段为西乡岭隧道洞身段，对拟建工程无影响，可不进行处理。

（2）岩溶发育段

岩石岩性为奥陶系下统仑山组白云质灰岩、白云岩，以及奥陶系中统宝塔组泥灰岩，现场调查可见顺层理面地下水渗出，并伴随大量钙质析出，同时公路边可见一些溶蚀灰岩的奇石。由于该段大部分被厚层坡洪积碎石土及溶余红黏土所覆盖，露头较少，故无法准确判断岩溶发育程度。根据区域地质资料，该段白云岩及泥灰岩岩溶发育程度较弱，主要为顺层理发育的溶蚀裂隙及小溶孔，大型溶洞发育少，发育深度一般为地面以下30m深度内，之下岩溶基本不发育。

4.2特殊性岩土

线路区特殊性岩土为膨胀土、花岗岩类残积土、红黏土、填土。

（1）膨胀土：线路区起点段的二级阶地段广泛分布有Q3地层，主要为土黄、褐黄、棕黄色粉质黏土、粉土及卵石土，含少量铁锰质膜及高岭土团块，具有一定膨胀性，初步预估为不膨胀-弱膨胀性，局部高岭土团块、条带富集地段可能具有弱-中等膨胀性。

（2）花岗岩类残积土：岩性为花岗闪长岩、钾长花岗岩等。现场调查的全风化层厚度3-10m该类岩石具球状风化、软硬不均等风化程度不均匀现象。

（3）红黏土：山前坡麓的白云岩、泥灰岩顶部覆盖有较厚的第四系地层，上部为2-5m厚的坡洪积碎石土，下部为超过5m厚度的硬塑-坚硬状灰岩溶余红黏土，具有上硬下软的特性。

（4）填土：跨越青弋江灌渠，该灌渠为一侧傍山，一侧填筑河堤，河堤处分布较厚层填土。

5结论

线位位于扬子准台地的中南部，位于扬子准台地Ⅲ的下扬子台坳Ⅲ2内，具体可细分为沿江拱断褶带Ⅲ22，石台穹褶断束Ⅲ22-3，南端紧邻石台穹褶断束Ⅲ22-3，与黄山凹褶断束Ⅲ23-1之间以江南深断裂带为界，对应区域性大地地貌单元为九华山中低山区。线路区的地震动峰值加速度0.05g，反应谱特征周期0.35s，抗震设防烈度为Ⅵ度，设计地震分组为第一组，区内地震活动不频繁，也不强烈，属于低烈度区。线位区分布在皖南山地区内，地貌亚区为黄山中山低山-九华山中山低山，两者以江南深断裂为界。又可分为河流冲积平原、山间沟谷及山前坡麓、二级阶地堆积-侵蚀剥蚀中丘、剥蚀侵蚀中丘、侵蚀高起伏低山等8种地貌类型。线路区特殊性岩土为膨胀土、花岗岩类残积土、红黏土、填土。地下水的形成和分布受岩性、构造、地貌、气象、水文等多种因素控制和影响，根据地下水的地层岩性组合特征、埋藏条件及富水性，将线路区地下水划分为松散岩类孔隙水、红层风化带网状裂隙水、碳酸盐岩裂隙溶洞水、层状沉积岩基岩裂隙水、块状火山岩基岩裂隙水五种类型。据区域地质资料可知，地表水和地下水对混凝土及混凝土中的钢筋具微腐蚀性，可直接用作工程用水。

参考文献

[1]张锋.浅析工程地质勘察在工程施工中的应用[J].工程技术,2001,6(03):11-12

[2]李丽娜.浅析工程地质勘察在工程建设中的指导意义[J].自然科学,2002，8(04):34-35

作者简介：李安升，男（1988.02-）汉族，云南省保山市人，大学本科，工程师，主要从事工程地质勘察工作。