石钢新原料基地勘察报告.doc

石钢公司新原料基地综合改造工程岩土工程勘察报告勘察阶段：详勘 工程编号：2010-kc-24经 理：高聚英总 工：周保良审 定：张树雄审 核：刘福生 工程负责：常淑敏 河北大地建设科技有限公司 二一年九月目 录文字部分1 概述11.1 工程概况11.2 勘察目的及技术要求11.3 勘察依据及工作量21.4 需要说明的问题32 区域地质条件分析32.1 水文气象32.2地震地质32.3 地质构造33 场地工程地质条件43.1 场地位置及地形地貌43.2 场地地层岩性43.3 场地地下水54 地基土的物理力学性质和承载力54.1 地基土的原位测试指标54.2 土工试验54.3 岩石试验54.4 承载力特征值及压缩模量55 地震效应66 岩土工程评价66.1 场地稳定性及适宜性评价66.2 地基均匀性评价66.3 水、土腐蚀性评价66.4 湿陷性评价66.5 天然地基持力层评价76.6 地基方案分析及建议76.7 基坑开挖和边坡稳定性分析87 结论与建议8图表部分1. 勘探点平面位置图 1张2. 剖面图图例 1张3. 工程地质剖面图 59张4. 钻孔（探井）柱状图 8张5. 波速测试成果图表 2张6. 标准贯入试验分层汇总统计表 4张7. 重型动力触探试验分层汇总统计表 1张8. 地基土物理力学性指标分层汇总统计表 6张9. 岩石饱和单轴抗压强度一览表 1张10. 土工试验成果汇总表 5张11. e-P 固结曲线 8张.1 概述受石家庄钢铁有限责任公司的委托，我公司承担了其拟建烧结项目的岩土工程详细勘察任务。1.1 工程概况拟建场地位于石家庄井陉矿区鑫跃焦化有限公司院内，拟建场地主要分为三部分：北部为堆料场，东部为烧结车间及附属设施；西南部为发电机组及水泵房。烧结车间和西南部的发电机组及水泵房由中钢集团工程设计研究院有限公司设计，其拟建建（构）筑物情况见表1。建（构）筑物情况一览表（一） 表1顺序号建筑物（构筑物）名 称平面尺寸长宽（mm）总高度（m）结构类型埋置深度（m）单位面积荷载(t/m2)设备名称(m)基底尺寸（mm）下沉敏感性1燃料破碎室242118框架-4.5252配料室105826框架-2.5253一次混合室23.51211框架-2.5254二次混合室123012框架-2.5255烧结室1051845框排架-3.030环冷机直径46m6冷矿筛分室18X1827框架-2.5257成品仓100925框架-2.5258NO1转运站6925框架-2.5259NO2转运站6625框架-2.52510NO3转运站7.57.54框架-5.52511NO4转运站6915框架-5.52512NO5转运站6X625框架-2.52513燃料受矿槽7.8X1218框架-5.52514主控楼15X3034框架-2.52515循环水泵房18X307框架-2.52516主抽风机室49.5X1515框架-2.52517烟囱直径2012018机头除尘16.1X16.516框架-2.52519机尾除尘23.6X1812框架-2.52520整粒除尘4.5X1712框架-2.52521配料除尘14X1112框架-3.52522燃料除尘14X1112框架-2.525堆料场由唐山钢铁集团设计研究院有限公司设计，其主要拟建建（构）筑物情况见表2。建（构）筑物情况一览表（二） 表2序号建(构)筑物名称层数高度(m)建筑物等级结构类型对差异沉降敏感程度基础尺寸(mm)砌置深度(m)地基承载力特征值(kPa)1汽车受料槽-162地坑较敏感858-162502混匀配料槽3252框架较敏感45-32503转运站4202框架较敏感33-22004通廊1122钢架较敏感45-22005中央控制室3162框架较敏感33-22006堆取料机基础道渣较敏感7料场地面石渣8挡土墙6毛石较敏感720-22009区域配电所15框架较敏感33-215010水泵房16排架较敏感-315011除尘器支架基础315框架较敏感-3200 1.2 勘察目的及技术要求本次勘察阶段为详细勘察，其目的是为施工图设计提供依据及有关设计参数，其具体要求如下：1.2.1查明不良地质作用的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议；1.2.2查明场地建筑范围内地基土层类别、结构、厚度、坡度、工程特性，评价地基的均匀性和承载力；1.2.3查明场地有无液化地层，并对液化可能性作出评价；1.2.4提供建设场地的抗震设计条件；判定场地土的类型及建筑场地类别；1.2.5查明场地土的湿陷性，确定场地湿陷类型、湿陷等级；1.2.6查明地下水埋藏情况、类型和水位变化幅度及规律，以及水、土对建（构）筑物材料的腐蚀性；1.2.7提供建（构）筑物可能的地基处理方法及基础型式方案，供设计参考；1.2.8提供地基变形计算参数。1.2.9提供场地土的标准冻结深度；1.3 勘察依据及工作量1.3.1 勘察依据1 拟建总平面图及勘察任务书；2 岩土工程勘察规范（GB50021-2001）(2009年版)；3 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；4 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）(2008年版)；5 高层建筑岩土工程勘察规程（JGJ72-2004）； 6 建筑地基处理技术规范（JGJ79-2002）； 7 湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025-2004）；8 建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；9 建筑工程地质钻探技术标准JGJ87-92；10 土工试验方法标准（GB/T50123-1999）；11河北省建筑地基承载力技术规程（DB13（J）T48-2005）；1.3.2 勘察等级根据岩土工程勘察规范（GB50021-2001），拟建场地等级属二级，地基等级属二级，岩土工程勘察等级为乙级。1.3.3 勘探方法及勘察工作量布置勘探点按建（构）筑物周边及方格布置，勘探点类型包括取土孔、取土标贯孔、标贯孔、鉴别孔、探井等。勘探点位置采用全站仪根据建设单位提供的控制坐标点结合地形地物进行测放。施工完成后采用水准仪对各勘探点高程进行了测量。勘探以钻探为主要手段，孔内原位测试采用标准贯入试验、单孔波速测试等。先后共计投入DPP-100型钻机5台，SH-30型钻机1台。钻探工艺依据地层条件灵活运用，一般采用干法钻进，在遇碎石或基岩后干法钻进困难时采用泥浆护壁回转钻进。薄壁取土器静压法采取原状土样。1.3.4完成工作量外业勘探工作分两次进行，2010年5月9日至2010年5月14日主要完成了烧结工程及西南部的发电机组及水泵房和堆料场区受料槽的勘察任务，历时6天，完成109个勘探点，总进尺1756.00延米。2010年9月9日至2010年9月16日主要完成了堆料场及变更位置后的成品仓及受料槽的勘察任务，历时8天。完成57个勘探点，总进尺749.00延米。外业完成工作量见表3、表4。 第一次勘察工作量一览表 表3项目钻孔探井取原状土样取扰动土样标贯试验波速测试测放点单位个/m个/m件件次个/m点数量107/1740.002/16.0013041134/80.00109第二次勘察工作量一览表 表4项目钻孔探井取原状土样标贯试验测放点单位个/m个/m件次点数量52/697.005/52.00428857室内土工试验随外业钻探工作同步进行，第一次试验成果于2010年5月17日提供；第二次试验成果于2010年9月20日提供。两次完成土工试验工作量见表5。 土工试验工作量一览表 表5项目常规压缩试验剪切试验粘粒含量筛分湿陷性200kPa固结600kPa固结直剪(快剪)单位件件件件件件件数量1172126433328422 1.4 需要说明的问题1.4.1勘探点采用绝对高程，高程引测点为鑫跃焦化有限公司大门口南侧的T125点，其位置坐标为A=8000.000，B=3000.000，其绝对高程为311.150m。1.4.2因场地条件限制，个别勘探点位置移动较大。1.4.3工程地质剖面图及钻孔柱状图中的标准贯入锤击数均为实测值。1.4.4本工程图件和数据处理采用“理正工程地质勘察软件”。2 区域地质条件分析2.1 水文气象井陉矿区属暖温带大陆性季风气候，年平均气温12.9。极端最高气温39.6，极端最低气温-15.5。年平均降雨量752mm，一日最大降雨量172mm；最长连续降雨日数4天，降雨量为349.7mm。全年无霜期约179天。风向一般冬季北偏西风，夏季东南风，年平均风速2.1m/s，年最大风速17m/s。井陉矿区属于海河流域的一部分滹沱河流域。绵河是距本地区最近的主要河流之一，南距场地约7km。绵河发源于山西省寿阳县龙潭，向东流经阳泉、娘子关至井陉秀林镇北横口村东汇入冶河，全长120km，流域面积2736km2。接受娘子关泉水补给后，河水显著增加，且赖以形成常流河，一般流量为12m3/s，最枯水期减至89 m3/s。近年来由于农业灌溉用水以及山西省东水西调工程，加之干旱少雨，流量减至24m3/s，且时常断流。2.2地震地质井陉矿区属华北断块区一级大地构造单元。以太行山为界，西部为鄂尔多斯地震构造区，东部为华北平原地震构造区。在构造区内，地震活动沿活动构造具有明显的成带分布特征，因而地震构造带可视为潜在震源带。井陉矿区位于华北平原的西缘，属华北平原地震构造带，未来地震影响主要来自华北平原地震构造带，其次为汾渭带。华北平原地震构造带是一条强震连续带，带内记录到7级以上地震4次，6-6.9级地震10次。太行山山前大断裂是带内西缘的活动断裂，历史上发生过一系列破坏性地震。历史地震的研究表明，地震活动与构造带相吻合，表现为成带性，但在地震带内的活动又表现为不均匀性。未来较大的地震可能发生在地震带的结点处。井陉矿区附近的现今地震活动在邢台地区、山西和顺地区。地震活动在时间上存在相对平静与显著活动相交替的似周期性。有关资料分析表明，自有地震记载以来，本区的地震活动周期为300余年，目前我国大陆地区已进入本世纪以来第五个地震活跃的高潮阶段。井陉矿区邻近地带的历史地震主要有和顺获鹿带、太行山山前地带、束鹿隆尧地带、深县地区等一系列46级地震，以及更远地带的强震。其对本地区的地震影响烈度均不大于6度。2.3 地质构造据区域地质资料，井陉矿区位于太行山隆起和冀中凹陷的接壤部位。西部太行山隆起主要由前震旦纪变质岩系和古生代地层组成，缺失中生代沉积，新生代继续隆起并产生局部拗陷，如井陉盆地。晚第三纪本区经受了一次侵蚀夷平，形成唐县期夷平面。在太行山东麓，唐县期夷平面保存的比较完整,可以清楚看出从山西高原向东迅速拗曲降低，在灵寿唐县一线附近高程从400-500m逐渐降至200m。在本区西太行山隆起沿东经114附近有晚第三纪以来的玄武岩分布，如井陉雪花山、微水秀林东山、山西的昔阳玄武岩等。表明该区地壳运动在此期间是较强烈的。拟建场地位于太行山隆起东部，与其有关联的主要是保定-石家庄断裂和晋获断裂带。其走向均为北东-北北东。详见地质构造图（图1）。井陉矿区位于井陉地堑内，由两列相对应的正断层控制，地势呈两侧高、中间低的斗状构造形态，总体走向南北。地堑内有多条隐伏断层。拟建场区即有两条断层通过：八一八断层和西岗头断层。分别位于场地的西部和东部，均被第四系地层所覆盖。根据本次钻探揭露地层情况，断层两侧钻孔未发现第四系地层有错断现象。根据鑫跃焦化有限公司扩建工程拟建场地适宜性与地基稳定性评价（华北有色工程勘察院有限公司，2010年4月），该两条断层属古老断层。对工程建设基本无影响。3 场地工程地质条件3.1 场地位置及地形地貌勘察场地位于石家庄市井陉矿区，贾凤公路西侧，鑫跃焦化有限公司院内。场地内地形起伏较大，在场地东部为人工堆填形成的土堆及天然土丘，高约8.00m。拟建堆料场东北部地势较高，其它地方为已平整场地，地形较平坦。井陉矿区地处太行山隆起区，地貌单元属山间河谷盆地。3.2 场地地层岩性在25.00m勘察深度范围内，主要地层由素填土、黄土状土、一般粘性土及碎石土等组成。下伏基岩为二叠系石盒子组砂岩。据其岩性特征和物理力学性质差异共划分为6个工程地质单元层（含6个工程地质单元亚层），现自上而下分述如下：层素填土：褐黄棕红色，湿，稍密中密。以粉土、粉质粘土为主，含碎石，砖渣等。层厚0.5013.80m。局部以碎石为主，定为1层。1层碎石：褐黄杂色，稍密中密。次棱角状，粒径大小不一，母岩以灰岩为主，粉质粘土充填空隙。层厚0.805.00m。层黄土状粉土：浅褐黄褐黄色，稍湿，局部湿，稍密中密，含铁锰氧化物，白色钙质条纹。无光泽反应。属中压缩性土。粘粒含量平均值c11.8%。在场地西南部，为粉质粘土含碎石，定为1层1层粉质粘土含碎石：黄褐褐黄色，粉质粘土一般可塑状态，碎石含量10%30%，局部为砾石，母岩以灰岩为主。层厚0.404.50m。层黄土状粉质粘土：黄褐色，硬塑坚硬状态，稍有光泽。含姜石、铁锰氧化物、白色钙质条纹，局部为粉土。属中压缩性土。层厚0.404.40m。1层卵石：褐黄色，稍湿，中密，粘性土充填空隙，卵石亚圆形，局部为次棱角状，级配较好，含漂石及砾石，卵石含量50%80%，母岩成份以灰岩为主。层厚0.505.80m。局部缺失。2层粉土：褐黄色，湿，中密密实，含铁锰氧化物，姜石。无光泽反应。属中压缩性土。粘粒含量平均值c12.3%。本层主要分布在烧结室的西部地段。局部缺失。3层粉质粘土：黄褐色，可塑软塑状态，在场地西南部为硬塑坚硬状态，稍有光泽。含姜石、铁锰氧化物、白色钙质条纹。属中压缩性土。层厚0.9011.80m。层粉质粘土：棕红色，可塑硬塑状态，在局部层底部为软塑流塑状态，稍有光泽。含少量碎、砾石。含黑色斑点，节理发育。属中高压缩性土。层厚1.0011.00m。1层碎石：褐黄杂色，稍密中密。次棱角状，粒径大小不一，母岩以灰岩为主，粉质粘土充填空隙。本层主要分布在汽车受料槽地段。层强风化细砂岩：紫红色，具水平层理。岩体较破碎、节理裂隙发育，岩芯呈短柱状，属软岩，岩体基本质量等级为级。层中风化细砂岩：紫红色，具水平层理。岩体较完整、节理裂隙较发育，岩芯呈长柱状，属较硬岩，岩体基本质量等级为级。以上各土层的厚度情况及空间分布情况详见工程地质剖面图及钻孔柱状图。3.3 场地地下水本次勘察在部分钻孔发现地下水，实测水位埋深7.50m20.00m，水位标高298.58m307.19m。个别钻孔发现基岩面附近土层含水量较大，但不能形成稳定水位。该场地地下水属第四系孔隙潜水，地下水流向自南向北。4 地基土的物理力学性质和承载力4.1 地基土的原位测试指标4.1.1标贯及重型动探试验本次勘察在标贯孔中的土层进行了标准贯入试验，碎石层中进行了重型动力触探试验，试验点具体位置及实测击数详见“工程地质剖面图”， 根据工程地质分层，按层对标准贯入试验实测值及杆长修正值进行了分层统计，统计时剔除了个别异常值。统计结果见附表：“标准贯入试验分层汇总统计表”及“重型动力触探试验分层汇总统计表”。4.1.2波速测试为判定场地土类型及建筑场地类别，本工程选4个钻孔进行了剪切波速测试。波速测试采用RS-1616型工程质量检测仪，利用单孔检层法进行测试，测点间距一般为2.0m，按相关规范进行剪切波速初至时间判读并分析、计算出剪切波速，成果参见“波速测试成果图表”。4.2 土工试验土工试验成果见“土工试验成果汇总表”。根据工程地质分层，按层对土的主要物理力学性质指标进行了分层汇总、统计，并在统计时剔除了个别异常值，统计结果见“地基土物理力学性指标分层汇总统计表”。固结试验成果参见“e-P 固结曲线”。4.3 岩石试验本次勘察取部分钻孔岩样，在室内进行了饱和单轴抗压强度试验。试验结果见“岩石饱和单轴抗压强度一览表”。4.4 承载力特征值及压缩模量根据野外钻探、原位测试及室内土工试验结果，依据河北省建筑地基承载力技术规程（DB13（J）T48-2005），结合当地建筑经验，综合确定地基土承载力特征值(fak)及地基土各代表性压力段压缩模量Es平均值，详见下表（表6）。地基土承载力特征值及压缩模量一览表 表6地层编号及岩性地基土承载力特征值fak（kPa）压缩模量平均值（MPa）Es1-2Es2-4Es4-6层黄土状粉土1208.81层粉质粘土含碎石1607.7层黄土状粉质粘土1308.612.816.71层卵石23030.0 2层粉土1507.011.117.33层粉质粘土1607.09.214.0层粉质粘土20010.117.422.91层碎石28040.0 层强风化细砂岩600层中风化细砂岩1400注：1、表示经验值2、层填土因堆填时间较短，性质变化较大，故不提供其承载力5 地震效应根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）规定，井陉县抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g（属第一组）。但井陉矿区属石家庄市区，因此本工程抗震设防烈度应执行7度，设计基本地震加速度值为0.10g，属设计地震第一组。本次勘察在86#、105#、119#、145#孔中采用单孔法检层法进行了土层剪切波速测试，测深均为20.00m。测试成果详见波速测试成果图表。根据波速测试结果分析：地基土等效剪切波速值分别为210.6m/s、256.7m/s、224.8m/s、266.9m/s，场地覆盖层厚度50.00mdov3.00m，根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第4.1.6条规定，建筑场地类别为类。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）第5.1.4条规定，设计特征周期值为：0.35s。该场地主要建筑地基位于填土区，据调查，填土时间从几个月到7、8年不等。地基土性质变化很大，明显不均匀，且场地及附近存在断层，采空区等不良地质作用，综合考虑该场地属对建筑抗震不利地段。6 岩土工程评价 6.1 场地稳定性及适宜性评价根据本次勘察结合场地附近资料，该场地无发震断裂。也未发现岩溶、土洞、泥石流等不良地质作用。但场地位于井陉矿务局一矿采掘范围内，存在地下采空区。根据鑫跃焦化有限公司扩建工程拟建场地适宜性与地基稳定性评价（华北有色工程勘察院有限公司，2010年4月），采空区残余变形对拟建工程影响不大，该场地基本稳定，进行工程建设基本适宜。但对新建建（构）筑物应采取增加整体稳定性及抵抗变形的措施。（详见鑫跃焦化有限公司扩建工程拟建场地适宜性与地基稳定性评价）。6.2 地基均匀性评价从整个场地地层情况分析，该场地地层在水平方向上变化很大，层位不稳定，局部填土厚度较大，性质变化较大。参照高层建筑岩土工程勘察规程（JGJ72-2004），综合考虑，判定该建筑地基为不均匀地基。6.3 水、土腐蚀性评价根据现场判别及当地经验，地下水对混凝土及混凝土中的钢筋具微腐蚀性。并且经调查本场地及附近未发现其他污染源，故判定地基土对混凝土具微腐蚀性。6.4 湿陷性评价根据本次探井所取原状土样的湿陷性试验结果，有11件土样的湿陷系数不小于0.015，主要位于层填土、层黄土状粉土及层黄土状粉质粘土层。层填土湿陷系数为0.1120.147，湿陷起始压力1039kPa。层黄土状粉土湿陷系数为0.0160.048，湿陷起始压力86182kPa。层黄土状粉质粘土湿陷系数为0.0180.025，湿陷起始压力150160kPa。根据湿陷性黄土地区建筑规范（GB50025-2004）有关条款计算，场地整平标高为311.00m，基础埋深按2.50m计算时，湿陷量的计算值分别为37.0mm（143#）及100.5mm（TJ1）。堆料场区湿性性土层主要分布于西部挖方区，场地整平时湿陷性土层将全部挖除。根据地区经验，该场地为非自重湿陷性场地。地基湿陷性等级为级。当场地整平标高或基础埋深发生变化时，应重新核算湿陷量和评价湿陷等级。6.5 天然地基持力层评价根据场地地形及各建（构）筑物基础埋深，预计场地整平标高按311.00m考虑，场地东部的配料除尘、环冷机、循环水泵房、配电室及一、二次混合室等建（构）筑物均位于挖方区。环冷机基础埋深为6.00m，位于层粉质粘土层，由于该建筑荷重较大，对沉降敏感，建议采用桩基础。其它基础埋深为 2.503.50m，均位于层底部或层土上，该部位场地地层稳定，基础下无软弱土层，可采用天然地基。变更位置后的成品仓位于半挖半填区，其基础埋深为2.50m，西部基础位于层填土上，东部基础位于性质较好的层粉质粘土层，属不均匀地基，建议采用桩基础或将成品仓向东移约30.00m，使其基础全部位于层粉质粘土层。场地中部的配料室、机尾除尘及烧结室等建（构）筑物基础埋深为 2.503.50m，地基持力层分别跨越层填土、层黄土状粉土、层黄土状粉质粘土及3层粉质粘土，局部存在碎石层，地基承载力变化较大，为不均匀地基。建议对地基进行处理。对配料室及烧结室等对沉降敏感性建筑，为保证建（构）筑物安全，建议采用桩基础。场地西部的燃料破碎室、主抽风机室、烟囱等建（构）筑物，地基均位于层填土层，该层土土质不均，且厚度变化较大，不宜做为天然地基持力层。需进行处理。对场地西南部的水泵房及发电机组，基础主要坐落在1层粉质粘土含碎石及1层卵石上，局部层填土。1层及1层承载力较高，可以采用天然地基，对局部基底下的填土可进行换填处理。混匀配料槽基础埋深为3.00m，基础分别位于层填土、层黄土状粉质粘土及层粉质粘土层，属不均匀地基，建议进行地基处理。汽车受料槽基础埋深为16.00m，基础位于1层碎石上，其承载力较高，可以采用天然地基。堆料场区的其它构筑物，在场地西侧主要位于挖方区，可以采用天然地基，在场地东侧主要为填土区，堆填材料主要为粉土、粉质粘土及建筑垃圾等，堆填时间较短，成分较复杂，性质变化大。需进行地基处理。6.6 地基方案分析及建议根据以上分析，多数建筑位于填土区或半填半挖区，地基不均匀，且地基岩性变化较大，对主要建（构）筑物地基应进行处理，以保证变形满足要求。对配料室、烧结室、环冷机及烟囱等对沉降敏感性建筑，可采用钻孔灌注桩基础，以层细砂岩做为桩端持力层。桩基设计参数见下表（表7）。由于勘察揭露该场地基岩面起伏较大，为保证桩端嵌岩深度及桩底应力扩散范围内无岩体临空面，桩基施工前可先进行一桩一探孔工作，根据探孔结果综合确定各桩桩长。基桩设计参数表 表7地层编号土层名称极限侧阻力标准值qsik(kPa)极限端阻力标准值qpk(kPa)黄土状粉土40-黄土状粉质粘土40-1卵石150-2粉土50-3粉质粘土40-粉质粘土50-强风化细砂岩1502500对上部填土可不计算其侧阻力。层中风化细砂岩饱和单轴杭压强度标准值可采用20.29MPa对成品仓、混匀配料槽及等构筑物，可采用桩基础或CFG桩复合地基。对料场地面及堆取料机基础，根据场地条件可采用强夯法进行处理。强夯法对填土及黄土状土的湿陷性都有较好的处理效果。单击夯击能根据填方厚度及湿陷性土层厚度综合确定。处理方案应选有相应资质的单位进行详细具体的设计，正式施工前应在现场有代表性的场地上进行试验性施工，以确定有关参数。对距已有建筑较近的地段，为避免强夯对已有建筑物的影响，建议采用其它处理方法。可采用碎石换填法进行处理，换填