摘 要：以陽泉礦區(qū)擬開發(fā)的古城小區(qū)項目場區(qū)為研究試驗對象，針對該區(qū)域受采煤影響發(fā)生沉陷的現(xiàn)狀，進行現(xiàn)場實地勘探，利用工程地質(zhì)調(diào)查、巖土工程勘探、物探、原位測試等技術手段對擬建場區(qū)的巖土工程條件進行了評價，根據(jù)勘探結果，確定了地基的處理手段與基坑支護方法，該勘探成果為施工作業(yè)的安全性提供了有效的保障。

　　關鍵詞：沉陷區(qū) ;地質(zhì)勘探 ;波速測試 ;基坑支護

　　1 工程概況

　　陽泉礦區(qū)采煤沉陷區(qū)位于陽泉市礦區(qū)原平坦垴村，區(qū)域東部為北山中路，西部緊鄰洪城河路，西部 為郊區(qū)職業(yè)中學，北部為巨興小區(qū)，區(qū)域地質(zhì)構造較 為均勻，穩(wěn)定。為恢復地面基礎建設，提高場地利用 率，現(xiàn)擬對該采煤沉陷區(qū)進行綜合治理，開發(fā)古城小 區(qū)工程項目場區(qū)，為保證道路地基的穩(wěn)定性，確保施 工安全，現(xiàn)對古城小區(qū)工程項目場區(qū)進行巖土工程 詳細勘察。 擬建項目場區(qū)區(qū)域構造簡單，基本構造形態(tài)為單斜結構，在此基礎上又發(fā)育次一級的寬緩褶曲，地層傾角在 5°～25°之間，場區(qū)地下伏基巖為二疊系山 西組和石炭系太原組地層，區(qū)域內(nèi)無全新世活動斷裂 構造。該區(qū)域?qū)倥瘻貛О霛駶櫄夂颉?/p>

　　年均氣溫在 11.3℃左右;年均氣壓為 931.3hPa;年均降水量為 515.8mm，凍結期主要集中于每年的 11 月至次年的 3 月，標準凍土深度為 0.68m，古城小區(qū)工程項目場區(qū) 無地表水分布，根據(jù)鉆探揭露，確定該區(qū)域地下水為 基巖面表層風化裂隙水，水量較小，水源補給主要為 大氣降水，水位埋深在 10.80～16.00m 之間，靜止水位標高為 692.85～707.68m，水位變化幅度 小于 1.0m。

　　2 勘察方案

　　2.1 勘探點布置

　　根據(jù)野外勘探資料，確定古城小區(qū)工程項目場區(qū) 的地基復雜程度等級為二級，設計勘探點按建筑物周 邊線和角點布置，各勘探點的間距為 15～30m。根據(jù) 項目場區(qū)地形特點以及周邊地層揭露情況顯示，擬建 高層住宅樓控制孔深度在 25～37m 之間，一般孔深 度在 20～32m 之間，多層住宅樓控制孔深度為 18m， 一般孔深度為 15m，古城小區(qū)工程項目場區(qū)探井深度 為 10.0m，為探明擬建場區(qū)下伏可采煤層的埋藏深度 及開采情況，根據(jù)前期勘探揭露情況，確定本次勘探 煤層孔深度范圍在 80～100m 之間。

　　2.2 取樣孔、原位測試孔的布置 根據(jù)該區(qū)域工程地質(zhì)條件(區(qū)域地質(zhì)構造簡單、穩(wěn)定) 及建筑施工情況，擬對取樣孔以及原位測試孔進行均 勻布置，考慮到測試數(shù)據(jù)具有較強的離散性，設置每 組數(shù)據(jù)的設計數(shù)量應達到統(tǒng)計數(shù)據(jù)的 3 倍以上[1] 。

　　2.3 物探勘察為探明擬建場區(qū)下伏可采煤層的埋藏深度及開 采情況，擬通過瞬變電磁法對場區(qū)區(qū)域的地質(zhì)情況進 行物探勘查，根據(jù)物探圈定的異常區(qū)，確定在該區(qū)域 布置 3 個物探驗證孔，鉆孔深度至 15# 煤層底板以下 0.5m 位置處。物探勘察采用的技術手段主要包括：工 程地質(zhì)調(diào)查、巖土工程勘探、物探、原位測試等。

　　3 勘察工程量

　　對古城小區(qū)工程項目場區(qū)的勘察工程分階段進 行，整個勘察過程歷經(jīng) 5 個月零 12 天，勘探共施工 勘探點 70 個，總進尺 2350.63m：其中施工鉆孔 62 個，鉆探進尺 2003.78m;施工物探驗證孔 3 個，物探 進尺 316.15m，施工探井 5 個，探井總延米 30.70mm， 勘探作業(yè)共實施標準貫入試驗 161 次、重型動力觸 探 4.1m，觀測穩(wěn)定地下水位 8 次，探測瞬變電磁物 理點 497 個，分別對原狀土樣 (90 個)、擾動樣(8 個)、腐蝕性土樣(2 個)以及地下水水樣(1 個)選取 并進行室內(nèi)試驗。地質(zhì)勘察期間，由中國兵器工業(yè)北方勘察設計 研究院對擬建區(qū)域進行了的波速測試工作。

　　測試儀 器為規(guī)格為 RS-1616K(s)型工程檢測儀及三分量檢 波器，波速測試采用單孔檢層法，震源采用叩板法 [2-3]，測試共布置 ZK10#、ZK22#、ZK32#、ZK49#4 個鉆 孔，各鉆孔的間距為 1m，深度為 20m，累計進行波速 測試試驗 77m。 由波速測試可知，古城小區(qū)工程項目場區(qū) ZK10# 孔 9m 深度范圍內(nèi)等效剪切波速為 195m/s，ZK22# 孔 10m 深度范圍內(nèi)等效剪切波速為 233m/s，ZK32# 孔 20m 深度范圍內(nèi)等效剪切波速為 198m/s，ZK49# 孔 20m 深度范圍內(nèi)等效剪切波速為 222m/s。

　　4 巖土工程條件評價

　　4.1 地下水、土的腐蝕性評價 本次勘探工作對古城小區(qū)工程項目場區(qū) ZK9# 鉆孔的地下水水樣進行腐蝕性檢測。根據(jù)水質(zhì)檢測成果可以得出：古城小區(qū)所屬區(qū)域 為Ⅰ類環(huán)境場地，無干濕交替作用，通過對水樣中各 元素的濃度以及 PH 值的分析可知，地下水對混凝土 結構存在一定的腐蝕性，但程度較弱。 本次勘探工作分別對古城小區(qū)工程項目場區(qū) ZK12#、ZK37# 鉆孔的土樣進行腐蝕性檢測。

　　5 地基方案分析

　　5.1 場地穩(wěn)定性及適宜性評價

　　通過對古城小區(qū)工程項目場區(qū)的地質(zhì)勘探結果可知：該擬建場區(qū)總體結構穩(wěn)定，部分建筑基段不均勻，場區(qū)周圍未出現(xiàn)有影響場地穩(wěn)定性的活動斷裂、 滑坡、泥石流等不良地質(zhì)特征的存在，適宜作為開發(fā) 基地，實施建筑工程。

　　5.2 基處理技術手段

　　1)局部換填法。對于擬建場區(qū)地層由土巖組合、土層厚度3m的地段，通過局部換填法對地基進行處理，換填材料可選用毛石砼，通過與基巖面錯臺搭接，作為地基持力層。2)夯擴混凝土灌注樁復合地基法。對于擬建場區(qū)地層基巖面坡度較小的地段，通過夯擴混凝土灌注樁對地基進行處理，樁端持力層選用中等風化基巖，樁 端采用正方形或梅花形布置，樁頂與基礎之間設置150~300mm 的褥墊層，形成復合地基[4]，樁徑選擇規(guī)格在 350~600mm 之間。 3)鋼筋混凝土灌注樁。對于擬建場區(qū)地層基巖面坡度較大的地段，可通過鋼筋混凝土灌注樁對地基進 行處理[5]，樁端持力層選用中等風化基巖，樁型可采用嵌巖樁或端承樁，保證樁端進入中等風化基巖深度大于等于2m，樁徑選擇規(guī)格在 800～1200mm 之間。

　　6 基坑支護技術手段

　　對于基坑標高為 700m、基坑深度為 11.5m 的 擬建區(qū)域，對其西側(cè)、北側(cè)的地段宜采用自然放坡法進行開挖，坡率確定于1∶0.5~1∶0.75之間，東側(cè)宜采用分級自然放坡法進行開挖，土層部分坡率確定在1∶0.5～1∶0.75之間，基巖部分坡率確定在1∶0.3～1∶0.5之間，同時在地層土巖結合部位留設 1.5～2.5m 的平臺。 對于基坑標高為 703.7m、基坑深度為 14.4m 的 擬建區(qū)域，其北側(cè)的地段宜采用排樁 + 錨索支護法進 行開挖，其南側(cè)的地段宜采用分級放坡 + 土釘墻支護 法進行開挖。

　　6 基坑支護技術手段

　　對于基坑標高為 700m、基坑深度為 11.5m 的 擬建區(qū)域，對其西側(cè)、北側(cè)的地段宜采用自然放坡 法進行開挖，坡率確定于 1∶0.5~1∶0.75 之間，東 側(cè)宜采用分級自然放坡法進行開挖，土層部分坡率 確定在 1∶0.5～1∶0.75 之間，基巖部分坡率確定 在 1∶0.3～1∶0.5 之間，同時在地層土巖結合部位留 設 1.5～2.5m 的平臺。 對于基坑標高為 703.7m、基坑深度為 14.4m 的 擬建區(qū)域，其北側(cè)的地段宜采用排樁 + 錨索支護法進 行開挖，其南側(cè)的地段宜采用分級放坡 + 土釘墻支護 法進行開挖。

　　對于基坑標高為 695.9m、基坑深度為 15.5m 的 擬建區(qū)域，其東側(cè)的地段宜采用分級自然放坡法 + 土釘墻 + 錨桿支護法進行開挖，土層部分坡率確定 在1∶0.3～1∶0.5 之間，基巖部分坡率確定在 1∶ 0.25～1∶0.3 之間，同時在地層土巖結合部位留設 1～2m 的平臺，通過土釘墻對土層進行支護，利用錨 桿對基巖層段進行支護。 對于基坑標高為 695.5m、基坑深度為 16m 的擬 建區(qū)域，其北側(cè)的地段宜采用自然放坡法進行開挖， 土層部分坡率確定在 1∶0.3～1∶0.5 之間，同時在地 層土巖結合部位留設 2～3m 的平臺。其西側(cè)宜沿擋 墻背后直接開挖至基底標高。 基坑開挖過程中，考慮到區(qū)域地下局部賦存裂隙 水，因此，為確保地基的穩(wěn)定性與地下管路、管線的安 全性，需要在坑底布置集水坑，對出現(xiàn)的積水進行及 時排出，以保證建筑施工的安全性。

　　煤礦論文投稿刊物：煤炭科學技術主要刊載煤炭工業(yè)各領域取得的新成果、新技術、新經(jīng)驗及新產(chǎn)品等方面的論文，內(nèi)容包括煤田與礦井地質(zhì)、煤礦基建、地下與露天開采、巖石力學與井巷支護、礦山測量、礦山電氣、礦山機械、礦山自動化、井巷運輸、通風與安全、煤炭化工與綜合利用、潔凈煤技術等。開辟的欄目有采礦與井巷工程、安全技術及工程、機電與自動化、地質(zhì)與測量、煤炭加工與環(huán)保、信息資訊等欄目。

　　7 結 論

　　針對陽泉礦區(qū)采煤沉陷區(qū)區(qū)域地質(zhì)構造情況，進行現(xiàn)場實地勘測，勘探成果如下： 1)勘探所屬區(qū)域為Ⅰ類環(huán)境場地，無干濕交替 作用，地下水對混凝土結構存在一定的腐蝕性，但程 度較弱，地基土對混凝土結構具有一定的微腐蝕性， 該區(qū)域為非自重濕陷性場地，地基濕陷程度輕微濕陷 等級為Ⅰ級; 2) 擬建場地區(qū)域地下賦存的主要煤層為石炭系 太原組的 12#、13#、14# 以及 15# 煤，區(qū)域共確定有 7 處高阻異常區(qū)與 5 處低阻異常區(qū)，其中，高阻異常區(qū) 為不充水的巖溶裂隙發(fā)育區(qū)，低阻異常區(qū)為充水的巖 溶裂隙發(fā)育區(qū)，場地下伏無采空區(qū); 3)擬建場區(qū)總體結構穩(wěn)定，適宜作為開發(fā)基地， 實施建筑工程; 4)針對擬建場區(qū)的地層特征，提出通過局部換 填法、夯擴混凝土灌注樁復合地基法以及鋼筋混凝土 灌注樁的地基處理方法以及基坑支護技術手段。

　　參考文獻：

　　[1] 張燁. 山西采煤沉陷區(qū)治理研究 [D]. 太原理工大學, 2014.

　　[2] 張俊英,王翰鋒,張彬,李宏杰,陳清通,李文.煤礦采空區(qū) 勘查與安全隱患綜合治理技術 [J]. 煤炭科學技術, 2013,41(10):76-80.

　　[3] 王森,王春輝,查恩來,翁愛華.陽泉礦區(qū)煤田采空區(qū)綜合 地球物理探測模式應用 [J]. 世界地質(zhì),2020,39(02): 415-421.

　　[4] 王東會,馬孝春,付宇.地基處理優(yōu)化技術的發(fā)展與應用 [J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2014,41(06):66-71.

　　[5] 阮虹,石長元,王曉峰,唐丹,郭嬌,錢俊豪.復雜地質(zhì)條件 下綜合地基處理技術的研究與應用[J].天然氣與石油, 2018,36(04):105-111.

　　作者：曹 陽