孟慶林
(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院,天津市300051)
隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的提出與實(shí)施,作為“一帶一路”西端第一大洲的非洲,對(duì)中國全球戰(zhàn)略的布局、地位舉足輕重。天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院響應(yīng)國家號(hào)召,積極參與援外項(xiàng)目的實(shí)施。作為一名地質(zhì)工作者,筆者有幸參與了援烏干達(dá)某工程的建設(shè)。通過對(duì)該工程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,結(jié)合在當(dāng)?shù)氐墓ぷ鹘?jīng)歷,淺談該工程開展地質(zhì)勘察工作的體會(huì)。
該場地位于烏干達(dá)首都坎帕拉的Old Kampala區(qū),擬利用現(xiàn)狀New Taxi Park場址建設(shè)四層立體停車場一座,包括地面層、第一層、第二層及第三層(屋面露天停車場)。
項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)儆跓釒駶櫄夂?,白天平均溫度?8℃,夜晚平均溫度為20℃。年平均氣溫為22.3℃。10月份氣溫最高,平均23.55℃;6月份氣溫最低,平均21.4℃。大部分地區(qū)年降雨量在1 000~1 500 mm之間,3至5月、9至11月為雨季,其余為2個(gè)旱季。氣候溫和、潮濕,且濕度相對(duì)較高。
項(xiàng)目所在地屬于維多利亞湖狹窄且向下彎曲的北部流域的一部分。巖石暴露甚少,由較厚的沉積黏土和黏土質(zhì)礫石覆蓋。下伏巖石包括:太古界未風(fēng)化的片狀花崗巖、花崗片麻巖,以及前寒武紀(jì)時(shí)代的基底雜巖。
根據(jù)現(xiàn)場鉆孔深度40 m范圍內(nèi)鉆探揭露,場地地層主要由第四系人工填土層(Qml)、第四系湖沼相沉積層黏性土及沖洪積層粉質(zhì)黏土夾黏土、沖洪積層粉細(xì)砂組成。
由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約,烏干達(dá)對(duì)于地震并未有較為詳細(xì)的記錄,通過收集到的資料和研究論文,在大約50 a內(nèi),在坎帕拉市內(nèi)和周圍地區(qū)發(fā)生過多次有觀察記錄的地震。在過去50 a內(nèi)發(fā)生在靠近烏干達(dá)西部板塊邊緣的地震未在坎帕拉市發(fā)生嚴(yán)重破壞。
根據(jù)地震活動(dòng)的分布,TW ESIGOM W E(1997)[1]把烏干達(dá)分為13個(gè)地震活動(dòng)區(qū),該工程位于7區(qū)(Rwenzori褶皺帶Kat onga斷裂),如圖1所示。
非洲國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較為缺乏,一般均采用美國、歐洲或英國標(biāo)準(zhǔn)。由于該項(xiàng)目為中國援建項(xiàng)目,故采用國標(biāo)進(jìn)行勘察設(shè)計(jì),然而國內(nèi)相關(guān)勘察標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)參數(shù)等是否適用于非洲地質(zhì)情況,還需現(xiàn)場檢測等實(shí)踐來檢驗(yàn)。
此外,對(duì)于土工試驗(yàn),國外標(biāo)準(zhǔn)與中國標(biāo)準(zhǔn)在測試方法、儀器、操作、數(shù)據(jù)處理等方面存在不同,需提前安排好土工試驗(yàn)方法、儀器,提供合理準(zhǔn)確的土層物理力學(xué)指標(biāo)。
圖1 TWESIGOMWE(1997)的地震活動(dòng)分區(qū)圖
相關(guān)地質(zhì)勘察人員應(yīng)具備一定的語言基礎(chǔ),以及相應(yīng)的協(xié)調(diào)管理能力,需克服非洲交通聯(lián)系不便利的特點(diǎn)??辈煸O(shè)備和操作者可能會(huì)是較難解決的問題,非洲許多國家勘察能力欠缺,從國內(nèi)調(diào)運(yùn)勘察設(shè)備,報(bào)關(guān)運(yùn)輸繁瑣費(fèi)時(shí),若有條件可采用當(dāng)?shù)乜辈旃荆捎卯?dāng)?shù)卦O(shè)備。
非洲國家普遍缺乏基礎(chǔ)性資料。有關(guān)氣象、區(qū)域地質(zhì)、地震等資料,對(duì)于勘察設(shè)計(jì)來說又相當(dāng)重要。因此,應(yīng)通過多方面的方法手段收集整理有關(guān)資料,為勘察設(shè)計(jì)工作提供支持。
該項(xiàng)目勘察在前期地形測量的基礎(chǔ)上,根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)(2009年版)[2]進(jìn)行勘察方案的編寫??紤]了鉆探與其他勘察方法相結(jié)合的綜合勘察手段。該工程勘探點(diǎn)間距控制在30 m,勘探點(diǎn)網(wǎng)格形布置??刂菩钥碧近c(diǎn)數(shù)量不少于勘探點(diǎn)總數(shù)的1/2??碧缴疃葹?0~40 m。靜力觸探孔2個(gè),電阻率測試孔2個(gè)。
根據(jù)土層情況及工程特點(diǎn),主要進(jìn)行土的物理性試驗(yàn)、土的力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)、水化學(xué)試驗(yàn)等。包括含水量試驗(yàn)(烘干法)、密度試驗(yàn)(環(huán)刀法)、界限含水量試驗(yàn)(液塑限聯(lián)合測定法)、顆粒分析試驗(yàn)(篩分與比重計(jì)法)、剪力試驗(yàn)(直接剪切)、壓縮(固結(jié)試驗(yàn))、水的腐蝕性試驗(yàn)等。
場地地基土主要為填土、黏土、粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏性土、粉土、粉細(xì)砂、中砂等,層位較穩(wěn)定,各土層的狀態(tài)、埋深和厚度在水平方向變化較大,土層力學(xué)性質(zhì)較離散,地基的均勻性差。地層情況如圖2所示。
圖2 場地地層斷面圖
3.3.1水土腐蝕性
該項(xiàng)工程場地環(huán)境類型為Ⅱ類。工程場地第四系孔隙潛水主要賦存于黏性土等弱透水層中。場地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)按環(huán)境類型評(píng)價(jià),地下水在干濕交替條件下具有弱腐蝕性,在長期浸水條件下具有弱腐蝕性;按地層滲透性評(píng)價(jià)地下水具有微腐蝕性,綜合評(píng)價(jià)具有弱腐蝕性。場地地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋的長期浸水部位具有微腐蝕性,干濕交替部位具有微腐蝕性。場地地下水位較淺,地下水毛細(xì)作用明顯,場地周圍未發(fā)現(xiàn)污染源,地基土的腐蝕性可按水的腐蝕性考慮。
3.3.2場地類別和抗震設(shè)計(jì)參數(shù)
場地覆蓋層厚度大于50 m,等效剪切波速Vse在194~206 m/s之間,場地類別為Ⅲ類,場地土類型為中軟土??拐鹪O(shè)防烈度為Ⅶ度,地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g。無地震液化等不良地質(zhì)現(xiàn)象,為可進(jìn)行建設(shè)的一般地段。
3.3.3膨脹土問題
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和野外性狀特征判定,場地內(nèi)的第四系全新統(tǒng)沖洪積層粉質(zhì)黏土含大量白色膨潤土。對(duì)于膨脹土地基,根據(jù)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》(GB 50112-2013)第 5.1.2 條[3],因場地常年地下水位較高,可按一般地基設(shè)計(jì)。
3.3.4靜力觸探和工程物探
在勘察方案中,場地布置了若干靜力觸探孔,然而因地表有瀝青層、地面下普遍填墊有近2 m的人工碎石層,且勘察深度內(nèi)地層多為含砂可塑至硬塑黏土,靜壓反力不足,靜力觸探孔僅完成2個(gè),分別為3 m和3.5 m深(含路基路面結(jié)構(gòu)層厚度)。
該項(xiàng)工程的物探手段主要為電阻率測試。采用16GL-N數(shù)字電阻率儀進(jìn)行測試。測試時(shí),每2.5 m一個(gè)測點(diǎn),自下而上按照預(yù)定深度進(jìn)行測試。土層的視電阻率采用對(duì)稱四級(jí)電測深方法。通過測試采集到的視電阻率數(shù)值較為離散,例如粉質(zhì)黏土層為20.3~254.6 Ω·m。分析原因可能為粉質(zhì)黏土中夾含量不均的白色膨潤土,土質(zhì)極為不均勻。該項(xiàng)工程應(yīng)用的工程物探效果不理想,還應(yīng)進(jìn)一步探索可靠的物探方法。
(1)非洲國家進(jìn)行地質(zhì)勘察工作,需要對(duì)工程有較高的總體把控能力,對(duì)相關(guān)管理、協(xié)調(diào)、業(yè)務(wù)水平均需較高要求。
(2)在國外開展地質(zhì)勘察工作,需要加強(qiáng)資料的收集整理。應(yīng)高度重視規(guī)范的適用性和土工試驗(yàn)方法和結(jié)果的運(yùn)用。還可以通過現(xiàn)場測試等手段修正地基承載力等參數(shù),提供合理的指標(biāo)。
(3)通過該項(xiàng)工程的勘察實(shí)踐,可以看出,在非洲進(jìn)行地質(zhì)勘察工作受多種條件限制。盡管如此,代表中國工程師進(jìn)行國外勘察的地質(zhì)工作者必須以過硬的技術(shù)能力完成勘察任務(wù)。本文所述內(nèi)容期望為同類工程地質(zhì)勘察提供參考,若有不妥之處望指正。