镇江扬中地区工程地质条件及其评价

时间：2024-09-03

于俊杰，王明路，魏乃颐，蒋仁，劳金秀，马雪，张宗言，赵玲

(1.南京地质矿产研究所，江苏南京 210016;2.江苏南京地质工程勘察院，江苏南京 210012)

0 引言

自11世纪沉积以来，扬中沙洲(太平洲)不断扩大，成为长江中仅次于崇明岛的第二大岛。该区域从20世纪60年代至今积累了大量的工程勘察和江岸稳定性调查的资料，但是区域性的归纳和总结较少，本次“1∶5万扬中市、江都县、谏壁镇、泰州市幅区调”项目在前人资料的基础上，结合本次施工的工程地质钻孔资料，对该区域内末次盛冰期以来的河床相－三角洲相沉积层工程地质结构特征进行了较为详细的分析(曹光杰等，2012)，并作了系统的总结，重点讨论软土的工程地质特征，并对建筑施工的适宜性进行了评价。

1 地质概况

扬中市位于江苏省中南部，属长江冲积平原、冲海积平原，全市无山岳，地势低平，海拔为4～4.5 m，相对高度1 m。区内被第四系所覆盖，第四系沉积较为连续、完整，沉积厚度变化较大，最厚达268.4 m，最薄仅为60 m左右。松散堆积物主要为边—漫滩相、河流相沉积，其次为冲洪积相沉积(吴标云等，1987)，具典型的二元结构特征。早更新世海门组底部由亚黏土—亚砂土组成，中部由含砾粗砂—中细砂组成，上部由含砾粗砂—中细砂—粉砂组成，均为河流相沉积;中更新世启东组岩性由含砾粗砂—细砂—粉砂组成，主要为河流相沉积，局部为冲洪积相沉积;晚更新世昆山组为一套灰色、灰黄或灰褐色含砾粗砂、细砂、粉细砂、亚砂土，属于河流－河口相沉积;晚更新世滆湖组岩性主要为砾质粗砂、细砂、粉砂及中砂，为河流－河口相沉积;全新世如东组岩性由中细砂、粉砂、亚砂土、淤泥质黏土、淤泥等组成，沉积相为河流、河口、冲海积(陈希祥，2001)。扬中市区基岩埋藏较深，为白垩纪晚白垩世浦口组(K2p)地层，岩性主要为石英砂岩夹粉砂质泥岩、角砾岩、泥质粉砂岩(江苏省地质调查研究院，2003)，较坚硬的中厚层状—薄层状碎屑岩建造，岩石干强度在300～800 kg/cm3，软化系数在0.6～0.8之间(江苏省地质矿产局第一水文地质大队，1989)。

扬中市位于扬子陆块下扬子地块北东部，西侧为郯庐断裂，东侧为金坛—如皋断裂，为下扬子区区域构造研究单元(程裕淇，1994)，大致存在晋宁、加里东、海西、印支、燕山、喜马拉雅等多期构造活动，其中印支—燕山期表现最为活跃。区内有3条主要的构造断裂:北北东向临江村—大泗镇隐伏断裂，横山—前港隐伏断裂，北西向太安镇港—赵桥村隐伏断裂。工作区内基底较为稳定，新近纪以来存在新构造运动但是活动并不强烈。1970—1992年地震观测资料显示，扬中市地震活动主要为3级以下的小震、微震(田建明等，1996)。第四纪以来主要为区域性差异沉降运动。

2 工程地质条件

在研究区内均匀布置了6个钻孔，累计深度达300多m;静力触探孔7个，累计深度100多 m。根据地层时代和成因类型进行层组划分;根据岩性岩相组合、土体工程特性的不同和可能的工程方案与埋深，对层组进行亚层划分(罗国煜等，2007)。结合本地区已有工程地质资料，将区内的土层划分为5个工程地质层，11个工程地质亚层，并绘制了工程地质剖面Ⅰ－Ⅰ'和Ⅱ－Ⅱ'(图1、图2、图3)。

图1 扬中地区工程地质剖面Ⅰ－Ⅰ'和Ⅱ－Ⅱ'中钻孔分布示意图

(1)现代人工回填工程地质层。①回填土和表层耕作土，黄褐色，松散、饱和、软—可塑，普遍发育。基底埋深为0.0～4.0 m，由于沿江造船厂扩建或建造厂区平台，一些沿江岸的水塘和湿地被人工抽取江砂而回填，其厚度较大，对工程建设无实际意义。

(2)松散软弱黏性土工程地质层。②-1淤泥质黏土、粉砂:青灰色、灰黑色，饱和、软—流塑，具高压缩性，标贯击数6～8击。沿江一带普遍发育，为工程地质不良层。基底埋深1.3～10.0 m，对工程建设无实际意义。

②-2粉砂夹粉砂质黏土:黄褐色、灰褐色、青灰色，水平纹理和水平层理发育，饱和、中—密实，具中压缩性，标贯击数15～18击。基底埋深为2.0～8.0 m。在工作区低漫滩区、高漫滩区普遍发育，而在沿江一带的钻孔中，部分地区缺失，分布比较稳定。

②-3粉砂:青灰色、灰黑色，局部偶薄层粉土或粉质黏土，具水平纹理和水平层理，稍密—中密，摇震反应强烈，高压缩性，标贯击数6～12击。在高漫滩区普遍发育。基底埋深为10.0～25.0 m。

(3)松散含黏性土工程地质层。③-1粉砂与粉土互层:灰褐色、青灰色，饱和、中密，标贯击数13～15击。普遍发育，局部为淤泥质黏土。基底埋深17.0～24.0 m。

③-2粉砂夹粉质黏土、粉土薄层:具水平纹理和水平层理，中等密实度，轻微摇震反应，标贯击数12～16击。沿江一带普遍发育，区内局部发育，基底埋深14.0 ～30.0 m。

③-3粉砂—细砂:青灰色、灰黑色，饱和、中密—密实，轻微摇震反应，标惯击数15～20击。区内普遍发育，基底埋深18.0～35.0 m。

(4)松散无黏性土工程地质层。④-1粉砂:黄褐色、灰黑色、青灰色，局部偶夹极薄层或薄层粉土或粉质黏土，具水平纹理和水平层理，密实，低压缩性，标贯击数20～26击。区内普遍发育，基底埋深为30.0～38.0 m。

④-2粉砂夹粉质黏土、粉土薄层:灰黑色、青灰色，具水平纹理和水平层理，局部含少量细砾，饱和、密实，标贯击数30～38击。区内低漫滩和高漫滩区普遍发育。基底埋深30.5～55.5 m。

图2 工程地质剖面图Ⅰ－Ⅰ'

图3 工程地质剖面图Ⅱ－Ⅱ'

④-3中砂—细砂:青灰色、灰黑色，局部含少量细砾，饱和、密实，轻微摇震反应，低压缩性，标贯击数40～45击。区内普遍发育，基底埋深36.0～59.0 m。

(5)粗粒松散无黏性土工程地质层。⑤含砾中—粗砂、砂砾层:青灰色、黄褐色，密实。区内普遍发育(未见底)。

3 工程建设适宜性评价

土体的物质组成决定其工程性质，扬中市区内发育的河漫滩相软土主要是由黏土矿物和粉砂级以下的碎屑组成。根据X射线衍射分析，该地区软土中黏土矿物主要为伊利石和绿泥石，碎屑矿物主要是石英和长石。孔隙和微观结构也是土体工程性质的重要影响因素，它揭示了土中颗粒的形态、组分的存在形式，扬中地区软土孔隙比高，孔隙的主要类型为粒间孔隙和粒内孔隙，属高压缩性土。

根据室内土工试验以及土力学研究，持力层以上土层的主要物理力学指标统计值如表1所示。从数据来看，扬中地区河漫滩相软土为不良土体，具高含水量、高孔隙比、高压缩性的特点，在工程建设中应引起注意和重视。同时，在工程建设过程中，在充分调查地质、工程特征的基础上，还应对区域内古冲沟、暗塘等沟谷的分布、走向进行充分研究;对建设及发展过程中所产生的环境、生态破坏等问题也应引起重视(孙健等，2006)。

表1 土层主要物理力学指标平均值

4 建筑施工适宜性评价

根据扬中地区的工程地质力学特征、地形地貌及岩土组合特征，结合区域地质资料，对该地区建筑施工适宜性提出评价。

漫滩区由于软土沉积历史短，属冰后期沉积，欠固结，工程性质很差，且扬中市位于长江三角洲顶端古河谷区沉积单元，浅部缺失硬黏土层(李从先等，1999)，在该地区进行建设时不能采用天然地基，必须对软土层作相应的处理，并选择适当的持力层和基础形式，才能满足各类建筑使用要求，否则会出现地基的不均匀沉降。以扬中市教育局北楼为例，由于大楼基础采用了合理的地基处理方式，后期因为抽取大楼地下水，镇江市有关部门对于2009年3月初至2009年8月底对该楼进行4次沉降观测，以便及时发现问题而采取相应的措施为该楼提供安全保障，同时也为以后的沉降观测提供参考依据，在间隔6个月的观测时间范围内，相对于沉降基准点7号点而言，4个沉降观测点均没有发生明显的沉降变化。

在基础的设计和施工过程中也应充分考虑地层的特殊性，采取相应的措施以避免出现不良效应。基坑设计中，则应重点考虑支护方案和降水措施(韩丹等，2011)，基坑开挖应注意软土沿开挖面方向的蠕变，四周应采用支护桩围护并采取有效的降水措施，若无围护措施，易产生侧壁坍塌、流泥，周边及坑底涌水、冒砂现象，基坑内应采用管井降水和坑底明沟排水相结合方法降低地下水位，便于施工。通常对于荷载较小的建筑(一般为1～2层)，采用将软土开挖至一定深度，回填抗剪强度大、压缩小的土，并分层压实，有的则做成粉煤灰基础形式(李洪文等，2007);对于多层砖混结构的住宅，可采用复合地基，并尽可能选择刚度大、整体性好的浅基础形式;对于承载力要求较高的建筑物，须采用桩基础，桩基础类型应根据建筑物对承载力要求的高低确定，要求高可采用预制桩或钻孔灌注桩，桩端穿越上部软土层，以下部承载力相对较高的③-2、③-3、④-1或④-2层作为持力层，当建筑物对地基承载力要求不高时，桩型可采用沉管灌注桩，以加快施工进度，缩短工期。重大工程建设需根据实际情况，采取符合实情的施工方法。

5 结论

扬中市地貌为长江冲积平原，浅层土普遍发育河漫滩相软弱土，且厚度不均，工程性质不良，具含水量高、压缩性高、抗压强度低等特点。在该地区进行建设，对于承载力要求较低的建筑物可采用复合地基作为持力层;对于承载力要求较高的建筑物，须采用桩基础，桩基础类型应根据建筑物对承载力要求的高低确定;重大工程建设需进行详细的区域稳定性调查方可制定实施方案。