上海地區(qū)淺層不良地質(zhì)勘察注意問題

上海地區(qū)淺層不良地質(zhì)勘察注意問題周黎月【摘要】上海地區(qū)淺層不良地質(zhì)條件主要有暗浜、液化、厚層填土、沼氣等，其中暗浜和厚填土在勘察工作中往往因重視程度不夠，或者勘察手段缺乏針對性，導(dǎo)致其范圍和性質(zhì)不能探查清楚，給后期工程建設(shè)帶來較大影響，特別在市政道路、橋梁工程中其影響尤為突出.根據(jù)市政道路橋梁工程建設(shè)中的一些常見問題及案例，對暗浜和厚填土的勘察工作提出了一些建議.【期刊名稱】《城市道橋與防洪》【年(卷)，期】2018(000)003【總頁數(shù)】5頁(P155-158,184)【關(guān)鍵詞】不良地質(zhì)條件;暗浜;厚填土;道路橋梁勘察【作者】周黎月【作者單位】上海市政工程設(shè)計研究總院(集團)有限公司，上海市200092【正文語種】中文【中圖分類】U412.20引言上海地處長江三角洲沖積平原，為典型的平原感潮河網(wǎng)地區(qū)。全市共有河道23787條，平均每平方千米有河道3.75條，河網(wǎng)密度3.41km/km2，河面率8.41%。隨著上海市城市化發(fā)展，工程建設(shè)日益頻繁，用地越來越緊張，導(dǎo)致原來部分河流被填埋，形成暗浜。暗浜底部多以淤泥為主，部分地段還含有大量生活垃圾，土性極差。另外，工程建設(shè)和居民生活中產(chǎn)生的大量建筑垃圾、棄土、泥漿及生活垃圾，由于清運和處理不當(dāng)，往往隨處堆放和掩埋，形成厚填土。厚填土成分復(fù)雜，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)極不均勻。隨著時間的推移，這些埋藏于地下或堆于地表的不良地質(zhì)條件逐漸成為后期市政道路、橋梁工程建設(shè)中的質(zhì)量隱患。道路橋梁工程由于勘察工作未能查清場地的不良地質(zhì)情況，而造成后期施工處理暗浜和厚填土追加投資、設(shè)計方案變更、建設(shè)工期延期的案例有很多。分析原因，主要是勘察單位制定的勘察方案不夠合理，采用的勘察手段針對性不強，缺乏對不良地質(zhì)條件勘察經(jīng)驗，因而未能查清暗浜和厚填土的分布情況。對勘察工作而言，合理確定勘察方案并采用有效手段查明擬建道路、橋梁場地不良地質(zhì)條件的分布及特性，為設(shè)計和施工提供充分的地質(zhì)依據(jù)，是勘察工作的重點。1暗浜和厚填土對道路、橋梁工程的影響道路工程一般采用天然地基，主要承受行車荷載作用，要求地基必須密實、均勻、穩(wěn)定，有足夠的承載能力，能經(jīng)受行車荷載的反復(fù)作用而不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞和變形。暗浜由于底部多為淤泥或淤泥質(zhì)土，富含有機質(zhì)，局部還有生活垃圾等，滲透性差，很難完成自重固結(jié)，強度低、壓縮性大。淺層厚填土一般結(jié)構(gòu)松散、均勻性差、強度低、壓縮性高。暗浜和厚填土如不進行處理，往往會引起路基產(chǎn)生過大沉降，造成路面結(jié)構(gòu)損壞，影響道路路基的整體穩(wěn)定性，嚴重時會導(dǎo)致路基失穩(wěn)，影響行車安全（見圖1）。圖1道路路面開裂橋梁工程多采用樁基礎(chǔ)，暗浜及厚填土因富含淤泥及生活垃圾等雜質(zhì)，極為松散，如采用預(yù)制樁，容易造成沉樁傾斜，如采用灌注樁，由于成孔施工中鋼護桶插入深度不夠，上部垃圾等雜質(zhì)容易掉入孔中，嚴重影響成樁質(zhì)量。橋梁承臺基坑埋深一般在3m左右，局部大橋的承臺埋深可達到7m以上，需要采用基坑圍護措施。由于暗浜和厚填土存在淤泥、生活垃圾、腐植物及大塊碎石等，對圍護施工影響很大。另外，在橋梁工程建設(shè)中，因吊裝施工等需采用大型機具設(shè)備，對淺層地基承載力要求較高，如暗浜填土未查清，且未進行地基加固處理，容易引發(fā)大型設(shè)備傾斜，影響吊裝質(zhì)量，嚴重時會發(fā)生吊裝設(shè)備傾覆等重大安全事故（見圖2）。圖2施工設(shè)備傾倒由此可見，暗浜和厚填土對道路、橋梁工程建設(shè)影響很大，在勘察工作中要引起特別重視。2暗浜及厚填土勘察根據(jù)上海規(guī)范：上海地區(qū)一般采用收集資料、現(xiàn)場踏勘等方法調(diào)查擬建場地沿線是否存在暗浜、厚填土等不良地質(zhì)條件，在調(diào)查的基礎(chǔ)上有針對性地布置小螺紋鉆孔進行探查，必要時可布置靜力觸探孔、輕便動力觸探等查明暗浜和填土的性質(zhì)，其中小螺紋鉆孔布孔間距按不大于15m控制，對邊界加密至2~3m。收集資料方法主要采用收集老版本的地形圖，與場地現(xiàn)狀地形圖進行比對。對原為河浜的區(qū)域，如現(xiàn)狀地形圖顯示無河浜，則推斷為疑似暗浜；對原場地為建筑物或低洼地等，現(xiàn)為平地或高堆土，則圈定為厚填土。對比對和圈定出的疑似暗浜及厚填土區(qū)域，逐處編號，然后進行現(xiàn)場驗證?，F(xiàn)場踏勘方法主要采用走訪查看方式，詢問擬建場地沿線當(dāng)?shù)鼐用?，了解場地有無河道、低洼地填埋及房屋拆遷情況發(fā)生，并了解已填埋河道及低洼地的范圍、填沒時間、回填成分等，為后期暗浜及厚填土勘察工作提供依據(jù)。上海規(guī)范對暗浜和厚填土的勘察要求比較明確，但在實際勘察工作中，如勘察方案針對性不足，手段缺乏有效性，且不重視調(diào)查方法，勘察工作仍舊會存在較多問題。3暗浜勘察中應(yīng)注意的問題3.1勘察方案的針對性市政道路、橋梁是長線路工程，暗浜勘察宜先進行調(diào)查工作，在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上再進行勘察方案布置?，F(xiàn)在很多勘察單位不重視現(xiàn)場調(diào)查工作，單純地沿場地兩側(cè)按15m間距全線布置小螺紋鉆孔，或者在擬建線路范圍內(nèi)按15m間距網(wǎng)格狀布置小螺紋鉆孔，造成工作量巨大。由于上海地區(qū)很多河道寬度小于15m，按此方法進行勘察，極有可能漏掉寬度和范圍較小的暗浜，造成工程質(zhì)量隱患。大量工程實踐也證明，采用該方案缺乏針對性，不但大大增加了勘探工作量，而且并不能夠查清暗浜分布情況。因此，建議暗浜勘察工作宜在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，有針對性地對調(diào)查出的疑似暗浜布置勘探工作量。3.2收集資料的時效性收集資料主要是收集老版本的地形圖。由于上海地區(qū)人類活動和建設(shè)比較頻繁，往往導(dǎo)致河道會經(jīng)常變遷或改道，而且這種變化隨時間也會有變化。如果單憑某一時期的地形圖與現(xiàn)狀地形圖來比對確定是否有暗浜分布，往往會產(chǎn)生遺漏。例如上海S3道路先行段新建工程，線路長度約3km，場地位于城郊結(jié)合部?？辈熘胁捎?0世紀70年代版本的地形圖與現(xiàn)狀地形圖進行初次比對，發(fā)現(xiàn)疑似暗浜6處，后采用80年代及90年代版本地形圖與現(xiàn)狀地形圖再次比對，又發(fā)現(xiàn)疑似暗浜4處。盡管該工程場地暗浜分布眾多，但由于采用了不同時期多種版本的地形圖進行比對，工作做得比較細致，未發(fā)生暗浜遺漏情況，而且這些暗浜在施工開挖驗槽過程中也逐一得到了驗證。該工程案例說明，采用收集地形圖來調(diào)查暗浜分布時，要盡量多收集不同時期、不同版本的地形圖，與現(xiàn)狀地形圖進行比對，可以大大減少暗浜遺漏的風(fēng)險。3.3調(diào)查工作的全面性市政道路、橋梁工程一般線路較長，在現(xiàn)場踏勘走訪工作中一定要做到全面細致，防止遺漏。例如上海顧村拓展區(qū)市政道路配套工程，該項目位于上海市寶山區(qū)與嘉定區(qū)交界處，場地現(xiàn)狀以農(nóng)田為主，跨越多條明浜，部分區(qū)域有現(xiàn)狀廠房等建筑物?？辈炱陂g建筑物尚未拆遷，調(diào)查工作僅重點關(guān)注了空曠場地區(qū)域，忽略了已有建筑物區(qū)域。后期施工隊伍進場進行開挖施工作業(yè)時，在已拆遷場地區(qū)域下面發(fā)現(xiàn)多處暗浜（見圖3、圖4）。經(jīng)過勘察單位進一步補充勘察，發(fā)現(xiàn)該場地主要為填浜區(qū)，最大深度為4m左右，含有大量的生活垃圾。由于范圍較大，涉及處理的土方量較大，對設(shè)計施工方案產(chǎn)生了很大影響。圖3拆遷場地揭示有暗浜圖4開挖揭露的暗浜該工程案例啟示我們在進行現(xiàn)場走訪調(diào)查工作時，一定要細心全面，對存在有建筑物的區(qū)域也不能有遺漏，可多走訪當(dāng)?shù)鼐用?，以充分了解場地變遷情況。3.4勘察手段的有效性上海地區(qū)暗浜勘察主要手段為小螺紋鉆孔，有時候輔以靜力觸探、輕型動力觸探等。一般小螺紋鉆孔以控制暗浜邊界為主，浜中小螺紋鉆孔與靜力觸探孔或輕型動力觸探孔可間隔布置，起到相互驗證，綜合評價的效果。但在實際勘察工作中，由于暗浜場地下往往填有大塊碎石等建筑垃圾（見圖5），或場地為厚層混凝土路面，采用小螺紋鉆孔往往難以探摸。一般會在勘察成果報告中把小螺紋鉆孔標(biāo)注成未施工孔，不再進行探摸，僅在報告中建議施工時加強疑似暗浜場地的驗槽工作。另外，采用靜力觸探及輕型動力觸探孔，一方面實施困難，另一方面也不能完全揭示暗浜填土的成分。故通常這幾種勘察手段并不能有效查清暗浜情況，從而對設(shè)計施工處理方案的確定帶來很大影響。針對常規(guī)勘察手段不能有效查清暗浜分布的區(qū)域，建議可采用100型鉆機全芯取樣，人工開挖樣槽，挖機輔助開挖探摸等手段（見圖6），以充分揭示暗浜填土情況。圖5暗浜填土中的碎石圖6挖機輔助探摸暗浜4厚層填土勘察中應(yīng)注意的問題4.1重視厚層填土的組成性質(zhì)上海地區(qū)地表遍布人工填土，主要是人為填埋和堆填形成。厚填土的成分比較復(fù)雜，均勻性差，厚度變化大，對道路工程建設(shè)影響較大，一般未經(jīng)處理不宜直接作為路基持力層。在道路建設(shè)中，針對填土的不同性質(zhì)和厚薄情況，需要采用不同的地基處理措施。對厚度較薄的雜填土，可采用換填方式處理，但對厚度較大的厚層雜填土，由于換填處理費用較大，需根據(jù)組成性質(zhì)進行不同的處理方式：對堆積年限較長的素填土或由建筑垃圾組成的厚層雜填土，當(dāng)成分較均勻時可通過壓實等加固處理后作為天然地基；對有機質(zhì)含量較高的生活垃圾和有腐蝕性的工業(yè)廢料組成的雜填土，不能作為天然地基，必需進行換填處理；對改建道路原路基范圍內(nèi)的壓實填土，一般清除表層后可直接作為路基持力層。填土處理對工程建設(shè)影響較大，因填土的性質(zhì)未查清楚而導(dǎo)致工程費用增加的案例有很多。例如上海曲埠路道路改建工程，該場地位于城區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，實施勘察工作難度較大，故勘察單位主要以收集資料為主，僅實施了部分靜力觸探孔。通過集資料和原位測試成果資料揭示場地局部存在厚層雜填土，但由于未實施鉆孔且未采取其他勘察手段，故對其成分未能了解清楚。后期施工單位進場平整場地時，發(fā)現(xiàn)厚層雜填土下存在大量生活垃圾和有機質(zhì)（見圖7、圖8），需要進行換填處理，大大增加了地基處理措施費，也延誤了工程建設(shè)進度。圖7開挖揭露的厚層填土圖8挖出的填土（含垃圾有機質(zhì)）因此在道路勘察中，對場地存在的厚填土，一定要注意查明其組成成分，判別填土的均勻性和密實性，為地基處理方案提供依據(jù)。4.2重視場地的特殊地形厚填土勘察工作中，對擬建場地存在的特殊地形如高堆土、低洼地等要特別注意，需要了解其形成原因，并針對性地布置勘察工作量，以查明其性質(zhì)狀況。例如上海嘉閔高架道路工程：勘察期間在場地范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有高約3m的帶狀堆土，勘察時按照常規(guī)要求，未進行加密布置工作量；在堆土區(qū)范圍內(nèi)雖然布置了小螺紋鉆孔，但由于填土較厚而未能探摸下去，也未采用其他手段做進一步探查工作，因而未能查清堆土中填土的具體性質(zhì)。雖然在報告中提示該區(qū)域填土厚度較大，成分復(fù)雜，需進行后期補勘或驗槽工作，但由于勘察時沒有查清厚層填土的性質(zhì)，未能引起設(shè)計重視，設(shè)計仍然按照常規(guī)經(jīng)驗采用淺部填土換填下部壓實的處理方案。后期施工單位進行平整場地時，發(fā)現(xiàn)在堆土下埋有大量的生活垃圾和工業(yè)垃圾（見圖9、圖10），需要全部挖除換填處理，其道路路基設(shè)計方案也要進行重大變更，最終導(dǎo)致了工程建設(shè)費用增加，延誤了工程建設(shè)進度。圖9開挖出的生活和工業(yè)垃圾圖10堆土下掩埋的垃圾上述案例提醒勘察單位，在厚層填土的勘察工作中，對含有生活垃圾、疏松的雜填土、未經(jīng)壓實的厚層填土等分布的特殊地段，應(yīng)重視現(xiàn)場踏勘和調(diào)查工作，在此基礎(chǔ)上加密布置勘探點，可采用鉆探取樣、靜力觸探、小螺紋鉆相結(jié)合的方法。對小螺紋鉆孔難以探摸的地段，可采用100型鉆機鉆探、人工或機械挖探的手段進一步查明填土的情況，不宜留到施工階段進行補勘或驗槽。4.3重視收集資料的真實準(zhǔn)確在市區(qū)道路改建及橋梁建設(shè)中，由于場地周邊環(huán)境復(fù)雜，勘察單位多采用收集周邊已有勘察資料，以減少實際勘探工作量。需注意收集的勘察資料往往是較早時期完成的，當(dāng)時場地較為空曠，而現(xiàn)狀場地變化較大，尤其是淺部地層情況。例如上海前灘ES4單元核心區(qū)域二層連廊工程，該工程位于地鐵8號線東方體育中心站站區(qū)兩側(cè)，需新建人行連接天橋。由于場地環(huán)境條件復(fù)雜，勘探孔實施困難，故勘察成果主要利用周邊已建工程的勘察資料。后期施工單位進場施工時，發(fā)現(xiàn)場地下部存在大量障礙物，嚴重影響施工作業(yè)。勘察單位再次進場進行補勘后發(fā)現(xiàn)：場地填土較厚，平均為4.0m，局部達到7.5m，表層主要為瀝青、混凝土路面，下部為雜填土，含磚塊、碎石、混凝土塊、鋼筋等建筑垃圾，并形成淺層障礙物，對樁基承臺開挖和沉樁有較大影響。根據(jù)進一步調(diào)查了解，收集的勘察資料顯示原擬建場地為農(nóng)田，而現(xiàn)狀場地內(nèi)分布有地鐵車站及市政道路，經(jīng)過多年來的開發(fā)建設(shè)，淺層地層已經(jīng)發(fā)生較大變化，由素填土變成了厚層雜填土。該工程案例啟示我們，在利用已有勘察資料的時候，對資料的真實性和準(zhǔn)確性要加以判別，尤其是淺部土層。5結(jié)語不良地質(zhì)條件是影響道路、橋梁工程建設(shè)的重要地質(zhì)因素，尤其是暗浜和厚層填土，勘察時要引起重視，宜在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，采用合適的方法查明暗浜、厚層填土的分布范圍、組成和工程性質(zhì)?？辈煺{(diào)查工作宜在收集資料和現(xiàn)場踏勘走訪的基礎(chǔ)上進行