甘肃成州锌冶炼厂厂区地基土特征
第30卷第3期 2008年6月 甘肃冶金 V01.30 No.3 GANSU METAI上URGY Jun.,2008 文章编号:1672-4461(2008)03-0047-05 甘肃成州锌冶炼厂厂区地基土特征 朱从龙 , (1.中国地质大学,北京100083;2.甘肃有色金属地质勘查局106队,甘肃兰州730046) 摘要:甘肃成州锌冶炼厂地形较为平坦,地貌单元为南河一、二级阶地,在上第三系(N)紫红色砂岩和粘土岩的 基底上,堆积第四系全新统(Q。)及上更新统(Q,)的河流冲、洪积相地层,根据工程地质勘察报告和实际施工情况, 并参照当地调查的有关资料,对甘肃成州锌冶炼厂厂区地基土特征作以评述。 关键词:成州;厂区;地基土特征 中图分类号:P642.13 文献标识码:A Gansu Chengzhou the Zinc Refinery Factory District Foundation Soil Characteristic Analyzes ZHU Cong—long ’ (1.Chinese Geology University,Beijing 100083,China; 2.Gansu Non-ferrons Metal Geology Investigation Bureau 106 Team,Lanzhou 730046,China) Abstract:Gansu ChengZhou the xine refinery terrain is smoother,landform unit for Nan River first—level,second—level ter- 13tce,on the above third department(N)the purple—red sndstaone nd ain the clay stone basis,piles up fourth is the hol— ocene( )and the pre ous pleistocene(Q3)the rivers lfush,the proluvila stratum,according to the engineering geology re— connaissance report and the actual construction situation,and refers to the lecal investigation the pcrtinentdata,the refinery f ̄tory district foundation soil characteristic does to Gausu Chengzhou xinc narrates and comments. Key Word:chengzhou; ̄ctory district;foundation soil characteristic 1 概述 甘肃成州锌业有限责任公司锌冶炼厂,位于甘 肃省陇南成县抛沙镇姜家坪,我国第二大铅锌矿带 腹地。拟建工程位于甘肃省陇南地区成县抛沙镇乐 楼村,受成州锌业有限责任公司的委托,对其拟建的 范围,并提出防治措施;查明建筑场地地形地貌条 件;查明场地内地层的时代成因、分布埋深、厚度及 各层土的物理力学性质及承载力;查明地下水的分 布、埋深以及地下水位变化幅度,查明水、土对建筑 成州锌业有限责任公司1O万t/a锌冶炼工程建筑 场地进行岩土工程勘察。由中国恩菲工程技术有限 公司设计并提出了勘察任务书,经甲乙双方协商,按 照勘察任务书的要求。勘察报告阐述了电炉锌粉制 造车间、净化工段、转化工段、干吸工段、尾气烟筒及 根据甲方需求新增空压机房、熔铸车间等共7个 (栋)建筑(构筑)物(群)的勘察资料。 1.1 勘察目的及任务 材料的腐蚀性;查明埋藏的河道、防空洞、沟滨、孤石 等对工程不利的埋藏物;判定场地土类型、场地类 别,饱和砂土地震液化;并对场地的稳定性和适宜性 作出评价;提出场地土的基础持力层及基础处理、基 础类型的建议;对基坑进行评价,并对支护提出建 议;场地土的标准冻结深度。 1.2 勘察依据 本次勘察的目的是为施工图设计提供可靠的工 程地质资料。任务和要求是:查明场地和地层的稳 定性、均匀性、场地内有无不良地质作用存在及分布 《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001);《岩 土工程勘察技术规范》(YS5202—20024);《建筑地 基基础设计规范》(GB5007—2002);《建筑抗震设 计规范》(GB5001 1—2001);《建筑桩基技术规范》 (JGJ94—94);《湿陷性黄土地区建筑规范》 (GB50025—2004);《建筑地基处理技术规范》 il:G LY JL @126-c0m 蓝野监理E-m。鲫SsbCdq'gStg ̄ctY/Oh' a一维普资讯 http://www.cqvip.com
甘肃 冶 金 第30卷 (J印9—2002);《土的分类标准》(GBJ 145—90); 人工整平。覆盖层主要为粉质粘土及粘土质卵石, 《建筑气候区划标准》(GB50178—93);《建筑工程 基底为紫红色砂岩及泥岩。 抗震设防分类标准》(GB50223—2004);《建筑工程 2.1.2 气象条件 勘察文件编制深度规定》(试行);《土工试验方法标 成县属大陆性季风气候,四季分明。气候的地 准》(GB/T50223—1999);《岩土工程勘察报告编制 域差异大,垂直变化明显,按气候分区属暖温带半湿 标准》(CECS99:98)。 润区。 1.3 勘察方案 成县位于我省南部,建筑区划分区为Ⅲ 区,属 本次勘察属详细勘察阶段,工程重要性等级为 暖温带湿润气候,其特点是降水量较多,据成县气象 二级、场地复杂程度等级为二级(中等复杂场地)、 站多年统计资料,多年平均气温为11.9 oC,历年极 地基复杂程度为三级(简单地基),勘察等级为乙 端最高气温39.3 oC,历年极端最低气温一15 oC;多 级。 年平均降水量637.0 ml/1,一日最大降水量180.7 本次勘察,采用的勘察方法: mm;历年平均蒸发量1149.0 mm;历年平均风速0.9 (1)测量:采用全站仪、经纬仪及钢尺,根据甲方 m/s;极端最大风速14.0 m/s,主导风向N;最大冻 提供的建筑物坐标定位勘探点。坐标采用场内建筑 土深度20 cm,最大积雪厚度7 cm。 坐标系(A、B坐标系)。 2.1.3 地下水特征 (2)物探:使用高密度电阻率断面测定法,共完成 根据勘探揭露,场地内地下水为浅部储存于粉 七条剖面,剖面总长为1 050 m,分布在成品库、熔 质粘土中的上层滞水及储存于红砂岩中的裂隙潜 铸、电解、浸出、净液及镉回收五个建筑物场地上。 水。主要受大气降水的控制,无明显的稳定水位。 对其余物探点做了最大AB/2=300 m的电阻率测 可不考虑地下水对拟建建筑物的影响 深。 2.2地质概况 (3)波速:对ZK16、ZK57钻孔采用桩基动测仪做 2.2.1 区域地质构造 了波速测试。以准确划分场地类别,判断场地液化 成县大地构造位置位于华北准地台的西南缘及 性。并为抗震设计提供可靠参数。 松潘一甘孜褶皱系的东北缘,总体大地构造属秦岭 (4)钻探:共采用SH一30冲击钻机2台(套), 东西向构造带南缘。本区东部有小的断裂构造存 XY一100型回转钻机2台(套)。在钻孔及探井中 在,多呈东西向展布,且多为走向逆断层性质,属压 采取了原状土样做土工试验,土样等级钻孑L为Ⅱ级 扭结构面断裂组。主要构造线方向为近东西向。由 土样,探井为I级土样。并采取了部分扰动样及砂 于本区区域构造的复杂性和继承性,部分构造至今 样,共计采取土试样(原状/扰动)192个。 仍有活动。 2 区域自然地理及地质概况 2.2.2 场地地层 场地工程地质条件经勘探查明,地层形成环境 2.1 自然地理条件 比较稳定,成因类型为河流冲洪积相及残积相,但各 甘肃成州锌业有限责任公司水源地位于成县抛 地层在水平及垂直方向上有变化,地层构成比较复 沙镇乐楼村成故社地界,距成县县城约7~8 km,江 杂。现将场地主要地层自上而下分述如下: 武公路从水源地北侧通过,交通便利。 (1)第①层。人工填土:黄褐色,可塑一硬塑,干 2.1.1 地形、地貌特征 燥。人工碾压整平。主要为场地内的粉质粘土。属 成县位于甘肃省东南部的陇南中部山区,地处 于新近堆积土层。厚0.8—2.5 m。 北纬33。3】 一34。02 ,东经105。24 一105。57 之间。 (2)第②层。粉质粘土:黄褐色,可塑一硬塑,稍 东北与徽县接壤,西与西和县相邻,南以西汉水为界 湿一湿。含较多的黑色腐殖质物,成散点状分布。 与康县相望,东南与陕西省略阳县毗邻,土地总面积 局部有较多的灰白色类似高岭土的物质,刀切面光 1 690 km 。地貌特征南部和西部为山地,中部为丘 滑,土质均匀。从上部到下颜色变深,手感逐渐变粗 陵,丘陵间经青泥河、洛河及其支流的切割,形成川 糙。干燥后很坚硬。在底部普遍夹有红褐色粘土质 坝平地。 细砂薄层及粉土薄层,厚度约10—30 cm。层厚 场地位于甘肃省陇南地区成县抛沙镇乐楼村 7.00~15.00 m。 北,在地貌上场地属于浅切割的山地、丘陵地形。处 (3)第②一1层。粉土:黄褐色,褐色。可塑一硬 于次一级地貌单元、抛沙河二级阶地上。场地地面 塑,稍湿一湿。可塑;层厚0.300—4.600 m;局部缺 标高为100 0.00—101 1.00 m之间,建筑物场地已 失。 E-nuail:G SLYJ L@I26-c0m ㈣维普资讯 http://www.cqvip.com
第3期 朱从龙:甘肃成州锌冶炼厂厂区地基土特征 49 (4)第③层。粘土质卵石:杂色,稍密,稍湿,由粘 土、砂岩风化残积物与卵石组成,粘土质含量约为 30%一50%。卵石粒径1—8 cm,最大12 cm,含有 3。3 场地土的腐蚀性评价 漂石。磨圆度较好,部分段有灰白色卵石砂岩胶结 层。局部夹有粉细砂或中粗砂薄层。主要成分为石 英岩、砂岩、灰岩等,含有较多的灰黑色铁、锰、硝等 矿物质。层顶埋深2.70一l5。00 rn,层厚3.0一 l2.70 rn。 根据《土腐蚀性分析报告》,依据《岩土工程勘 察规范》(GB50021—2001)第12.2。1—12。2.5条的 规定判定:场地环境类型为Ⅲ类((I,≤30%,弱透水 层,湿润区)。 TJ92一is试样:pH值=7.70,可知土对钢结构 不具腐蚀性;[SO 一]=72 mg/kg,小于1 500×1。5 (5)第④层。残积土:棕红色,局部灰白色。强风 化,可塑一软塑,很湿一饱和。含水量较高,偶夹有 卵石。主要为红色砂岩及泥岩的风化物。层顶埋深 22。oo一25.50 rn,层厚1。00—7。80 m。 (6)第⑤层。紫红色砂岩及泥岩:棕红色,中风 化,密实,干燥。层顶埋深27.00 rn,控制层厚1.00 2。45 rn。本层未揭穿。 —mg/kg,可知土对混凝土结构不具腐蚀性;折算后 [Cl一]=76 mg/kg,小于250 mg/kg,可知土对钢筋 混凝土中的钢筋不具腐蚀性。 TJ92—7 试样:pH值=7。67,可知土对钢结构 不具腐蚀性;[sO 一]=47 mg/kg,小于1 500×1.5 mg/kg,可知土对混凝土结构不具腐蚀性;折算后 [Cl一]=52。75 mg/kg,小于250 mg/kg,可知土对钢 筋混凝土中的钢筋不具腐蚀性。 TJ97—3 试样:pH值=7.76,可知土对钢结构 不具腐蚀性;[sO4 一]=35 mg/kg,小于1 500×1.5 mg/kg,可知土对混凝土结构不具腐蚀性;折算后 [Cl一]=67。75 mg/kg,小于250 mg/kg,可知土对钢 筋混凝土中的钢筋不具腐蚀性。 3 地基土工程性质评价 3.1 场地土的湿陷性评价 根据土工试验结果,本场地粉质粘土层湿陷系 数8。:0。000—0.003,自重湿陷系数8 :0。000— 0.001,均小于0.015。按照《湿陷性黄土地区建筑 规范》(GBJ25—90)的规定,本场地判定为非湿陷性 场地。 3。2 地下水的腐蚀性评价 综合判定:场地土对混凝土结构、钢结构、钢筋 混凝土结构中的钢筋都不具腐蚀性。 3.5 地基土工程特性评价 场地各地基土层: 根据《水质分析报告》,依据《岩土工程勘察规 范》(GB50021—2001)第12。2。1—12。2.5条的规定 判定:场地环境类型为Ⅱ类。 TJ97撑试样:pH值:7。05,介于3—11之间。 [Cl一]+[sO4 ]=91.86 mg/L,小于500 mg/L,可 知地下水对钢结构具有弱腐蚀性;[sO ~]=85.48 mg/L,小于500 mg/L,可知地下水对混凝土结构无 ①层人工填土层:属于新近堆积的素填土,堆积 时间短,厚度小。均匀性变化大,不宜做持力层。 ②层粉质粘土层:在场地内厚度较大,土质均 匀,是场地内一般建筑物较稳定的天然持力层。天 然含水量 21.14%,天然孔隙比e。:0.670,湿陷系 数8。:0。001—0.023,自重湿陷系数8 :0。000— 0.006,压缩系数aH:0。19—0。04 MPa~,压缩模量 E。:9.39—33.33 MPa,易溶盐总量在640—936之 腐蚀性;折算后[Cl一]=27。75 mg/L,小于 100 mg/L,可知在长期浸水条件下及在干湿交替条 间,以硫酸盐为主,pH值在7.02—7.78之间。标准 贯人锤击数击N:3。6—22.6击,平均12.3击,重型 动力触探锤击数N臼. 为1.6—8。6击,平均5。3击。 该层土具中等偏低压缩性。 ②一1层粉土层:在场地局部存在,土质均匀。 标准贯人锤击数击N:4。5一l6.5击,平均l2击,重 型动力触探锤击数N63. 为2。3—8。2击,平均4.6 击。该层土具中等偏低压缩性。 件下水对钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。 ZK79撑试样:pH值:6.58,介于3—11之间, [Cl一]+[sO4 一]=626.54 mg/L,大于500 rlqgl/L, 可知地下水对钢结构具有中等腐蚀性;[sO 一]= 607.04 mg/L,大于500 mg/L之间,可知水对混凝土 结构具有弱腐蚀性;折算后[cl一]=171。26 mg/L, 小于5 000 mg/L,可知在长期浸水条件下水对钢筋 混凝土结构中的钢筋无腐蚀性;在干湿交替条件下 水对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性。 综合判定:场地地下水对混凝土结构具有弱腐 蚀性,对钢结构具有中等腐蚀性。对钢筋混凝土结 构中的钢筋在长期浸水条件下无腐蚀性;在干湿交 替条件下具有弱腐蚀性。 ③层粘土质卵石层:厚度较大,埋深一般在l2 m以下。但层顶起伏变化较大,粘土质含量偏高。 重型动力触探锤击数N 为4.6—32。8击,平均9。5 击。 ④层残积土层:具高压缩性。饱和。重型动力 触探锤击数N63. 为1—7击,平均3击。 E-ma il:GSLYJL@I26_c帆 …嘶s船6维普资讯 http://www.cqvip.com
甘肃冶金 第30卷 ⑤层紫红色砂岩及泥岩:稳定,密实,厚度未揭 穿。重型动力触探锤击数N。. 为3~16击,平均11 击。 物,可采用独立基础,以②层粉质粘土为持力层。基 础须人持力层一定深度。 ②筏形基础。对于尾气烟筒等荷载集中的构筑 物,可采用筏形基础,以②层粉质粘土为持力层。 (2)桩基础。根据场地地基条件,对荷载较大的 建筑物,宜采用桩基础。因③层卵石厚度变化较大, 局部层厚仅1.9 m,而⑤层砂质泥岩埋深较大,且浸 水条件下饱和单轴抗压强度较低,而粉质粘土层厚 度大,土质均匀,所以以②层粉质粘土作为桩端持力 层,桩顶采用条形基础,桩人持力层深度不小于2.0 d(桩径)。 4 场地地震地质条件评价 4.1 场地地震地质条件评价 根椐国家标准<建筑抗震设计规范》(C,B 5001 1 2001),场地所在地成县的抗震设防烈度为Ⅷ度, 属设计地震分组第二组。本场地设计特征周期为 —0.40s,设计基本地震加速度为0.20 g。本工程抗震 设防类别可划为乙类。根据波速试验结果,本场地 的等效剪切波速V 410 m/s,本场地类别为Ⅱ 类,场地土类别为中硬土。无活动断裂穿过本场地, 属于可进行建设的一般场地。 由于本场地无液化土层存在,所以对本场地不 进行液化判别及处理。 4.2 场地的稳定性和适宜性评价 ①人工挖孔灌注桩:因为地层主要为粉质粘土, 安全可以得到保证,而且可以大面积同时作业。人 工成孔灌注混凝土浇注质量易于控制,可以确保成 孔及成桩质量,施工时无噪音不会扰民。且劳动力 资源丰富,人工挖孔可大大降低成本,经济性比较显 著。但应考虑地下水影响,开挖时应注意安全,做好 井壁的支护措施,防止塌孔。 拟建场地地形较为平坦,起伏不大,区内未发现 滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用,未发现防空洞、 墓穴,未发现明显构造迹象及活动性断裂存在,无饱 和土分布,稳定性好。适宜进行本工程的建设。 ②机械钻(冲)孔灌注桩:利用机械成孔,泥浆 护壁工艺,不但可以保证桩端达到预定深度,安全高 效,最大程度上保证成桩质量且不考虑排水,但造价 相对较高。场地各土层的单桩极限侧阻力标准值 q。 见表1。场地各土层的单桩极限端阻力标准值 q。k见表2。 表1 单桩极限侧阻力标准值q (kPa) 5 地基方案 5.1 地基土的均匀性评价 场地地基土主要由第四系冲洪积相的粉质粘 土、卵石交汇组成。本场地表层为素填土,分布不均 匀,厚度变化大;粉质粘土,厚度大且稳定,②粉质粘 土层底板埋深标高在992.64~995.58 m间,层面起 伏不大;卵石层厚度变化大,埋深大,中间有粉质粘 土夹层。卵石层上层面埋深在982.49~995.58 m 间,层面起伏较大,场地地基土水平方向地层变化较 大,垂直方向地层变化较小,总体均匀性一般。 5.2 基础方案的比选分析 根据拟建工程特点、区域建筑经验、场地土及周 围环境条件及安全、经济性,基础及地基处理方式可 考虑采用: (1)浅基础。拟建场地内岩土层分布较均匀,③ 层卵石在空间分布上存在一定的变异性,以夹层形 式存在较多,且厚度变化较大。②层粉质粘土层位 均较为稳定,依据本次钻探揭示的岩土层展布特征, 分析原位测试及室内土工试验成果,结合拟建构筑 采用桩基方案设计时,应注意下列问题: 表2 单桩极限端阻力标准值q (1dPa) 本报告建议的单桩承载力特征值是初步计算的 数值,施工前应在现场进行压桩试验验证,必要时根 据试验结果作适当调整。 物的载荷情况、结构特点及设计整平标高,基础及持 力层选择,建议如下: ①独立基础。建议对转化工段(含SO 风机 房)、净化工段、干吸工段、电炉锌粉制造车间及新 增的熔铸车间、空压机房等重要设备及建筑(构筑) 桩基施工应严格按照<建筑桩基技术规范》 (JGJ94—94)的有关规定进行,保证孔底残留、桩人 持力层深度满足规范要求。 结合本工程实际情况综合比较后建议采用方案 (1)浅基础。 iI:GSE-maL YJ L ̄I 26_c0n1 …蚍8维普资讯 http://www.cqvip.com
第3期 朱从龙:甘肃成州锌冶炼厂厂区地基土特征 51 6 结论与建议 6.1结论 ’ 为砂质泥岩。场地地形条件、地质成因较为简单o一 场地地貌类型属于构造、侵蚀,地貌单元为丘陵。本 场地地层自上而下分为5层,根据现场原位测试、室 (1)本次勘察未发现溶洞、塌陷、采空等不良地质 作用发生、发育。场地和地基基本稳定,适宜进行本 工程的建设。 内土工试验结果、公式计算、并结合长期施工的工程 实践经验,给出下面各层土的承载力特征值及推荐 承载力标准值见表3。 (2)场地地层由第四纪冲洪积物交汇组成,基底 表3 承载力特征值及推荐承载力标准值 说明: 本场地的等效剪切波速V 一410 m/s,本场地类别 为Ⅱ类,场地土类别为中硬土。无活动断裂穿过本 场地,属于可进行建设的一般场地。 (8)成县最大冻土深度为20 cm。 6。2 建议 ①人工填土承载力标准值根据其压缩模量E。 与填土的状态综合确定。仅表示填土在压实较均匀 状态下的承载力。 ②粉质粘土承载力标准值土工试验主要根据孔 隙比e。、液性指数I 粘聚力c、内摩擦角 确定。 公式计算根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007 —(1)根据地基评价及建筑物情况,该工程地基处 2002)第5.2.5条的规定计算。 ③各层土的推荐承载力标准值是在综合各种试 理或基础形式建议采用(1)浅基础。视建筑(构筑) 物荷载大小、分布和具体位置地层状况选择和设计。 根据本工程的地基及结构特点,建议进行地基、 基础和上部结构协同作用的分析,根据分析结果进 行地基基础设计。 (2)建议施工时做好验槽工作,变化较大时,应做 施工勘察。 参考文献: [1]朱从龙,侯军林.甘肃省成县成州锌业有限责任公司 水源井供水水文地质勘察报告[R]。兰州:甘肃有色工 验结果,并结合工程实践的基础上综合分析给出的。 (3)场地地基土水平方向地层变化较大,垂直方 向地层变化较小,总体均匀性一般。 (4)按照《湿陷性黄土地区建筑规范》(GBJ25— 9O)的规定,本场地为非湿陷性场地。 (5)根据水质分析资料和《岩土工程勘察规范》 (GB50021—2001)的规定,场地地下水对混凝土结 构具有弱腐蚀性,对钢结构具有中等腐蚀性。对钢 筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下无腐蚀 性;在干湿交替条件下具有弱腐蚀性。 (6)根据《土腐蚀性分析报告》,依据《岩土工程 勘察规范》(GB50021—2001)第12.2.1—12.2.5条 的规定判定:场地土对混凝土结构、钢结构、钢筋混 凝土结构中的钢筋都不具腐蚀性。 (7)根椐国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001),场地所在地成县的抗震设防烈度为 Ⅷ度,属设计地震分组第二组。本场地设计特征周 期为0.40 s,设计基本地震加速度为0。20 g。本工 程抗震设防类别可划为乙类。根据波速试验结果, 程勘察设计研究院,2002. [2]朱从龙,侯军林.甘肃省成县成州锌锌冶炼厂岩土工 程勘察报告[R]。兰州:甘肃有色工程勘察设计研究 院,2002。 [3] 朱从龙,侯军林,阮曾辉.甘肃成州锌业有限责任公司 1O万t/a锌冶炼改扩建工程岩土工程勘察报告[R]. 兰州:甘肃有色工程勘察设计研究院,2007. 收稿日期:2008-01-01 作者简介:朱从龙(1965 ),男,甘肃省古浪县人,水工环工程师。从 事水工环地质勘察及技术管理。 E-m ail:G SLYJL @I26.c0n1
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