王艷軍

（河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

黃莊洼分洪閘位于天津市寶坻區(qū)黃莊鄉(xiāng)與林亭口鎮(zhèn)交界處，處于潮白新河左大堤。該閘設(shè)計(jì)為7孔，每孔寬7 m，由鋪蓋、閘室、消力池、海漫、防沖槽等組成，為大（2）型工程。通過本期工程地質(zhì)勘察工作，查明了閘基水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，為設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

工程區(qū)位于燕山山前平原與濱海平原結(jié)合部，地勢平坦、開闊，地面高程0.90～1.30 m，潮白河左大堤堤頂高程8.18～8.20 m。

1.2 地層巖性

本工程區(qū)內(nèi)發(fā)育有較厚的第四系松散沉積物。工程區(qū)鉆孔揭露范圍內(nèi)的地層巖性主要有第四系全新統(tǒng)人工堆積（rQ）素填土，第四系全新統(tǒng)上組沖積（a1Q43）黏土、壤土，第四系全新統(tǒng)中組淺海相沉積（mQ42）黏土、壤土、砂壤土、粉砂，第四系全新統(tǒng)下組沖積（a1Q41）黏土、壤土、砂壤土、粉砂，第四系上更新統(tǒng)第五組沖積（a1Q3e）壤土、粉砂，第四系上更新統(tǒng)第四組濱?！毕珟喑练e（mcQ3d）壤土。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

（1）地質(zhì)構(gòu)造。該工程位于一級(jí)構(gòu)造單元華北準(zhǔn)地臺(tái)，二級(jí)構(gòu)造單元燕山臺(tái)褶帶，三級(jí)構(gòu)造單元薊寶隆褶，四級(jí)構(gòu)造單元寶坻凹褶內(nèi)。根據(jù)《天津市臨近地區(qū)地震構(gòu)造及震中分布圖》，近場區(qū)未發(fā)現(xiàn)較大地質(zhì)構(gòu)造。

工程區(qū)北部為寶坻斷裂、寧河—寶坻斷裂，南部為里自沽斷裂、牛蹄河斷裂，西部為王草莊斷裂、趙聰莊斷裂，東部為潘莊斷裂。以上個(gè)別斷裂雖然在晚第三紀(jì)至第四紀(jì)有活動(dòng)跡象，但因規(guī)模小、與水閘相距較遠(yuǎn)，對(duì)水閘無控制作用。

（2）地震。新中國成立以來，本區(qū)發(fā)生達(dá)到或超過5.0度的中強(qiáng)地震有：1976年7月寧河6.2級(jí)地震，1976年8月寶坻5.1級(jí)地震，1976年11月寧河6.9級(jí)地震，1976年12月寶坻5.5級(jí)地震，1977年5月寧河6.2級(jí)地震。這些地震有的在少數(shù)地方產(chǎn)生了破壞，大多數(shù)地方表現(xiàn)為有感或強(qiáng)有感。近10年來，本區(qū)發(fā)生的有感地震主要有：1992年寧河4.9 級(jí)地震，1993年寶坻4.4級(jí)地震，1998年寶坻3.8級(jí)地震，2000年薊縣3.1級(jí)地震，2001年武清3.1級(jí)地震，2002年寧河4.7級(jí)地震以及2003年寧河4.1級(jí)地震、4.3 級(jí)地震、3.8 級(jí)地震、寶坻3.4 級(jí)地震等。遭遇強(qiáng)震波及而有感達(dá)到或超過5.0度的地震有：1966年3月22日河北省邢臺(tái)7.2 級(jí)地震，1967年3月27日河北省河間6.3級(jí)地震，1969年7月18日渤海7.4級(jí)地震，1976年7月28日河北省唐山7.8 級(jí)大地震。另外，還有一些4、5級(jí)的地震，也對(duì)本區(qū)產(chǎn)生了較明顯的震感，如1973年12月31日河北省河間5.3 級(jí)地震、1991年5月30日唐山的5.2級(jí)地震、1995年10月6日唐山的5.0級(jí)地震等。

區(qū)內(nèi)不具備發(fā)生強(qiáng)震的活動(dòng)性構(gòu)造，但應(yīng)注意周邊臨近地區(qū)發(fā)生強(qiáng)震而波及到本區(qū)對(duì)水閘所產(chǎn)生的影響。

根據(jù)中國地震局制定、國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306－2001）劃分，該區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40 s，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅶ度區(qū)。

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2001）劃分，擬建場地屬對(duì)建筑抗震不利地段。依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011－2001）相關(guān)規(guī)定計(jì)算得出擬建場地現(xiàn)狀地面下20 m深度范圍內(nèi)地層的等效剪切波速值（Vse）為144.9～150.1 m/s，為中軟場地土；等效剪切波速值（Vse）大于140 m/s，小于250 m/s，且覆蓋層厚度大于50 m，場地類別為Ⅲ類。由前述兩項(xiàng)條件判別擬建工程區(qū)的場地類別為Ⅲ類。

1.4 水文地質(zhì)條件

工程區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫11.2 ℃，1月平均氣溫-5.7 ℃，7月平均氣溫26 ℃。年均降水量690 mm，主要集中于7、8、9月，約占全年的70%，無霜期約190 d。

工程區(qū)地下水均為第四系孔隙潛水，主要賦存于第四系黏性土層、砂類土層中。地下水主要接受河水的滲漏補(bǔ)給、大氣降水的垂直入滲補(bǔ)給以及區(qū)域性地下水的側(cè)向補(bǔ)給；地下水主要以向下游徑流、地面蒸發(fā)及農(nóng)業(yè)用水等方式排泄。

地下水動(dòng)態(tài)主要受區(qū)域地下水控制，并受河水及臨近地區(qū)地下水開采程度影響?？辈炱陂g，地下水位為-0.02～0.10 m。

據(jù)室內(nèi)土的滲透試驗(yàn)可知，各土層豎向滲透系數(shù)一般在10-8～10-4cm/s，屬中等—極微透水層。

勘察期間，取地表水、地下水水樣各2組進(jìn)行水化學(xué)分析，結(jié)果顯示：①地表水對(duì)普通水泥具結(jié)晶類硫酸鹽型弱腐蝕性，地下水對(duì)普通水泥具結(jié)晶類硫酸鹽型強(qiáng)腐蝕性。②在干濕交替作用下地下水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具中等—強(qiáng)腐蝕性；地表水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具弱—中等腐蝕性。地下水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性；地表水對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱—中等腐蝕性。

1.5 物理地質(zhì)現(xiàn)象

本工程區(qū)無不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，標(biāo)準(zhǔn)凍土深度0.6 m。

2 工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

2.1 地質(zhì)結(jié)構(gòu)

根據(jù)鉆孔揭露，工程區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)為黏砂多層結(jié)構(gòu)。根據(jù)地層時(shí)代、巖性及空間分布特征，將工程區(qū)地層劃分為9 個(gè)工程地質(zhì)層?，F(xiàn)由上至下分述如下。

（1）第四系全新統(tǒng)人工堆積（rQ）。為潮白河左大堤堤身素填土，土質(zhì)不均，含植物根系、白灰渣，厚度4.7～5.2 m。

素填土（①）：以褐黃色為主，色雜，干—稍濕，硬塑—可塑，巖性為壤土。

（2）第四系全新統(tǒng)上組沖積（a1Q43）。巖性為黏土、壤土，含姜石、銹斑及有機(jī)質(zhì)。層底高程-0.32～0.20 m，層厚2.8～3.8 m。

黏土（②-1）：灰綠色—灰黃色，稍濕—濕，硬塑—可塑，含姜石，呈透鏡體狀分布。具中—高壓縮性、極微透水性，標(biāo)貫實(shí)測擊數(shù)11擊。

壤土（②-2）：灰黃色，濕，可塑，局部為硬塑，呈層狀分布。具中壓縮性、極微透水性，標(biāo)貫實(shí)測擊數(shù)9擊。

（3）第四系全新統(tǒng)中組淺海相沉積（mQ42）。巖性為黏土、壤土，富含有機(jī)質(zhì)，可見貝殼碎片。層底高程-12.02～-11.70 m，層厚11.7～11.9 m。

黏土（③-1）：灰色，飽和，軟塑—可塑，呈層狀分布，土質(zhì)不均。具中—高壓縮性、極微透水性，標(biāo)貫實(shí)測擊數(shù)6—7擊。

壤土（③-2）：灰色，飽和，軟塑為主，局部流塑、可塑，呈層狀分布，局部呈透鏡體狀分布。具中壓縮性、極微透水性，標(biāo)貫實(shí)測擊數(shù)6—8擊。

（4）第四系全新統(tǒng)下組沖積（a1Q41）。巖性為壤土，含姜石、銹染。層底高程-18.80～-18.62 m，層厚6.6～7.1 m。

壤土（④-2）：褐黃色，飽和，可塑，土質(zhì)較均一，呈層狀分布。具中壓縮性、微透水性。

（5）第四系上更新統(tǒng)第五組沖積（a1Q3e）。巖性為壤土、粉砂。層底高程-29.00～-28.82 m，層厚10.2 m。

壤土（⑤-1）：黃灰色，飽和，硬塑—可塑，土質(zhì)不均，呈透鏡體狀分布。

粉砂（⑤-2）：灰黃色，飽和，密實(shí)，砂質(zhì)純凈，呈層狀分布。

（6）第四系上更新統(tǒng)第四組濱?！毕珟喑练e（mcQ3d）。巖性為壤土，富含云母、有機(jī)質(zhì)及貝殼碎片。鉆孔未揭穿該層，最大揭露深度40 m。

壤土（⑥）：灰色，飽和，可塑，土質(zhì)不均，呈層狀分布。

2.2 土體物理力學(xué)性質(zhì)

為查明閘基土體的物理力學(xué)特征，勘察時(shí)采取原狀土樣進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn)，現(xiàn)場進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，并對(duì)土體物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了數(shù)理統(tǒng)計(jì)。

根據(jù)土體物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)成果及經(jīng)驗(yàn)值，提出閘基土體物理力學(xué)指標(biāo)建議值，詳見表1—2。

表1 閘基土的物理性質(zhì)指標(biāo)建議值

表2 閘基土及樁基力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值

2.3 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

（1）場區(qū)地面高程0.9～1.3 m，閘室底板設(shè)計(jì)高程為-2.43 m。閘室基礎(chǔ)坐落于第③-1工程地質(zhì)層黏土、第③-2工程地質(zhì)層壤土上，其承載力建議值分別為80、85 kPa。承載力偏低不能滿足設(shè)計(jì)要求，建議采用樁基，樁基力學(xué)指標(biāo)建議值見表2。

（2）水閘基礎(chǔ)坐落于第③-1工程地質(zhì)層黏土、第③-2工程地質(zhì)層壤土上，基坑開挖深度3.33～3.73 m，應(yīng)注意邊坡穩(wěn)定問題。建議臨時(shí)開挖邊坡坡比1∶1.5。

（3）勘察期間地下水位為-0.02～0.10 m，基坑開挖受地下水影響，建議采取排水措施。

（4）閘基礎(chǔ)底面混凝土與黏土、壤土摩擦系數(shù)建議值（f）為0.20。

（5）本場區(qū)15 m深度范圍內(nèi)不存在無黏性土及少黏性土，因此沒有土的地震液化問題。

3 實(shí)施中遇到的問題及剖析

3.1 問題概述

本工程進(jìn)入施工階段以后，按慣例進(jìn)行試樁。結(jié)果為沉降過大，樁基承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求。為此，對(duì)該工程進(jìn)行補(bǔ)充勘察，對(duì)已有的勘察成果作進(jìn)一步復(fù)核。

補(bǔ)充勘察工作除原已采用的勘察技術(shù)及手段以外，增加了靜力觸探（雙橋）的原位測試方法，用于復(fù)核樁的極限側(cè)阻力值。此次補(bǔ)充勘察工作增加了閘基的勘察精度，復(fù)核并完善了閘基土的主要地質(zhì)參數(shù)。

通過對(duì)補(bǔ)勘前后的資料進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)參數(shù)沒有變化，經(jīng)復(fù)核是合理的。此次修改完善的地質(zhì)參數(shù)有兩處，具體為：③-1黏土層的極限側(cè)阻力值由原來的35 kPa下調(diào)為22 kPa，④-2壤土層的極限側(cè)阻力值由原來的55 kPa下調(diào)為45 kPa。

通過分析發(fā)現(xiàn)，由于③-1黏土層、④-2壤土層原極限側(cè)阻力建議值偏高，在經(jīng)單樁豎向極限承載力計(jì)算并確定樁的尺寸時(shí)使樁徑偏小或樁長偏短，這是造成試樁失敗的根本原因。

3.2 問題剖析

如前所述，問題產(chǎn)生了，雖然通過補(bǔ)充勘察修正了關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)，但原勘察過程在哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤了呢？

分析整個(gè)過程，從外業(yè)地質(zhì)工作的勘探、取樣、原位測試，到室內(nèi)試驗(yàn)的顆分定名、各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)的確定，再到內(nèi)業(yè)資料整理等全套工作，無不遵照現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范及質(zhì)量管理體系文件進(jìn)行，但地質(zhì)參數(shù)值未能通過實(shí)踐的檢驗(yàn)。本著搞清原因、避免再犯的原則，對(duì)問題進(jìn)行了深入剖析。既然問題出在樁的極限側(cè)阻力值上，就從這個(gè)數(shù)值的獲得經(jīng)過入手來分析原因。

確定樁的極限側(cè)阻力的依據(jù)是《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－2008），通過查表5.3.5-1 得到，查該表的基礎(chǔ)資料有2 個(gè)，即土的名稱和土的狀態(tài)。土的名稱通過顆分確定，經(jīng)復(fù)核不存在問題。表中黏性土的狀態(tài)指標(biāo)為液性指數(shù)，是通過界限含水率試驗(yàn)得到，然后進(jìn)行數(shù)理系統(tǒng)獲得液性指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值，經(jīng)復(fù)核該過程也不存在問題。既然基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒問題，通過《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》查表得來的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值也不應(yīng)該有問題。但事實(shí)并非如此，地勘報(bào)告里提出的極限側(cè)阻力建議值沒能通過試樁的檢驗(yàn)。

自查沒有找到問題所在，下一步擬求助于外部力量。眾所周知，巖土界泰斗高大釗教授通過網(wǎng)絡(luò)開辦有一個(gè)巖土工程疑難問題答疑專欄，在線解答巖土工作者提出的專業(yè)問題。此后，高教授整理并出版了《巖土工程勘察與設(shè)計(jì)》（巖土工程疑難問題答疑筆記整理之二），以便讓更多的業(yè)內(nèi)人士從中受益。抱著試試看的心態(tài)，我翻開了這本厚達(dá)675 頁的著作，希望從中找到需要的答案。高教授在答復(fù)15.4.3條時(shí)指出：“規(guī)范已經(jīng)非常明確地說明了這種查表的方法僅適用于初步設(shè)計(jì)，也就是說，施工圖設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)試樁的結(jié)果來確定單樁承載力?！灿性嚇督Y(jié)果過低而造成工程事故的”。由此可見，本工程通過試樁來驗(yàn)證參數(shù)的做法是正確的，否則將造成工程事故。

在答復(fù)15.3.5條時(shí)指出：“如果發(fā)現(xiàn)采用全國規(guī)范所提供的參數(shù)與地方的經(jīng)驗(yàn)不一致，則應(yīng)特別需要謹(jǐn)慎處置，要尊重地方的經(jīng)驗(yàn)。由于巖土工程的地區(qū)性特別強(qiáng)，尤其是一些基于經(jīng)驗(yàn)的參數(shù)，與自然條件、地質(zhì)條件有著密切的關(guān)系。如果地方有資料，有經(jīng)驗(yàn)，其針對(duì)性就比較強(qiáng)。因此在兩者的數(shù)值不一致時(shí)，我的意見是傾向于采用地方經(jīng)驗(yàn)”。依據(jù)該線索，我找到了天津市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程技術(shù)規(guī)范》（DB29-20-2000）。以該地方規(guī)范為依據(jù)，采用相同的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查表，結(jié)果為：③-1黏土層的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值為21.8 kPa，④-2壤土層的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值為38 kPa。與靜力觸探（雙橋）的結(jié)果接近，且更有保障。至此，問題得以解決。

4 啟示

（1）工程實(shí)踐中正確選用規(guī)程規(guī)范，對(duì)全國規(guī)范與地方規(guī)范對(duì)比使用，當(dāng)兩者的結(jié)論不一致時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎處置，尊重地方的經(jīng)驗(yàn)。

（2）通過查表的方法獲取極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值僅適用于初步設(shè)計(jì)，施工圖設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)試樁的結(jié)果來確定單樁承載力，驗(yàn)證參數(shù)的合理性，以達(dá)到挖掘潛力、節(jié)省資源或規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的目的。尤其像本文中提到的黃莊洼分洪閘為大（2）型水閘，如發(fā)生質(zhì)量事故則損失慘重。

（3）為了能夠在初步設(shè)計(jì)階段獲得更加合理的樁基參數(shù)，建議在條件允許的情況下進(jìn)行靜力觸探測試，與規(guī)范查表取得的地質(zhì)參數(shù)相互驗(yàn)證。這將使地質(zhì)參數(shù)更趨于合理，同時(shí)能提高初步設(shè)計(jì)概算的精度，有利于投資控制，此外可增加后期試樁的成功概率，有利于進(jìn)度控制。

[1]常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]高大釗.巖土工程勘察與設(shè)計(jì)（巖土工程疑難問題答疑筆記整理之二）［M］.北京：人民交通出版社，2010.

[3]JGJ94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

[4]DB 29-20-2000，巖土工程技術(shù)規(guī)范［S］.

[5]GB50487-2008，水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

[6]DB/T29-191-2009，天津市地基土層序劃分技術(shù)規(guī)程［S］.

[7]GB50011-2001，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

[8]GB18306-2001，中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖［S］.

[9]河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.天津市黃莊洼分洪閘除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察報(bào)告［R］.天津：河北省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2011.