贮灰场勘察经验——以海口某灰场工程为例

贮灰场勘察经验——以海口某灰场工程为例

赵强

浙江华东建设工程有限公司，浙江 杭州 311122

摘要：该工程采用地质测绘、钻探、螺纹钻、坑探、物探等现场综合勘察方法及室内土、水试验，并结合现场标准贯入试验等原位测试手段进行，分析了粉煤灰的物理性质、化学组成，总结出该场地粉煤灰的物理特性呈多孔结构、松散、压缩性高、欠固结及存在液化。场区地下水位埋深较浅，粉煤灰在饱水状态下易发生沉陷，不宜直接作为构筑物的天然地基基础持力层，总结出深厚粉煤灰场地勘察的几点注意事项。

关键词：粉煤灰；压缩性；液化势；欠固结；持力层

我国燃煤电厂每年产生大量的粉煤，排出的粉煤灰占据了大量土地，随着经济的发展，土地资源日益紧缺，越来越多的工业与民用建筑建设在粉煤灰场地上。由于粉煤灰的工程特性和常规地基土有较大的不同，因此在勘察时应将其作为一种特殊的地基土进行针对性勘察。目前，关于粉煤灰场地的地基处理和物理特性等试验研究方面已经开展了许多有益的工作^[1]，而对粉煤灰工程性质的了解尚有很大的不足，勘察方面的工程实践经验总结相对较少，特别是在深厚粉煤灰场地勘察经验较少。本文通过对海口某贮灰场工程的地质勘察为实例，为粉煤灰地基的工程可利用性研究提供有价值的经验。

1 工程概况

项目场地处海南岛北缘，地形整体较平缓，局部稍有起伏，地面高程介于2.5～15.0m（85高程）之间，最大高差约12m，地下水位埋藏浅，多分布水塘。该贮灰场原始地貌为一冲沟下游海湾汇合处，北侧为玄武岩台地边缘的陡坎，东侧为冲沟上游，西为海湾地带，南侧为中更新统洪积层形成的剥蚀残丘的边缘，后周边热电厂经过20年贮灰填筑形成。

2 勘察重点内容

贮灰场上部为3m～10m厚的粉煤灰层，中部为海陆交互相沉积的淤泥质层，下部为第四系墩组（Qh³y）全新统冲积成因的粘性土、砂，场区典型地层分布见图2。粉煤灰（灰渣）是燃煤电厂排出的主要固体废物，其主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，这3种物质占总量的70%左右，其他成分如CaO、MgO和微量元素占30%左右^[2]。由于粉煤灰层堆积时间短，未经压实处理，因此本场地灰渣具有结构松散、含水量高、压缩性高、承载力低等特点，因此勘察除了要查明勘察深度范围内普通土层的分布范围、工程特性等内容外，重点要查明粉煤灰的埋深、分布范围，判定粉煤灰的密实度、是否存在液化势、力学特性、腐蚀性及其作为地基土的可利用性等。

图2 场区典型地层剖面图

3 粉煤灰的性质

根据钻孔取原状样的室内土工试验成果，场地粉煤灰物理性质指标见表1、表2，可知，本场地粉煤灰物理指标离散性大、不均匀、含水量高、孔隙比大和比重小。平均压缩模量2.61MPa表明压缩性较高。粘聚力平均值c=29kpa，内摩擦角平均值φ=20.8°，指标高于相同密实程度的粉砂，接近一般粉土指标。

本场地粉煤灰的颗粒组成范围广，试验测得砾粒含量约为4.9％、砂粒含量约为42.9％、粉粒含量约为52.1％、粘粒含量为1.1％，颗粒级配接近粉土与粉砂的界线。粉煤灰粘粒含量较底，其液、塑限不易正确测定，因此一般较少进行这种试验。不过从液、塑限都比较大，而塑性指数却很小的特点来看可以间接说明灰粒本身孔隙中储存着不起增塑作用的水分^[3]。

表1 粉煤灰物理性质统计表

表2 粉煤灰颗分试验成果统计 /%

4 粉煤灰液化特性

该贮灰场20m深度范围内，分布有饱和的粉煤灰，其粘粒（粒径＜0.005mm含量）小于10%。依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016版）的规定，属液化判别范围，需采用标准贯入试验及取标贯样测定其粘粒含量，作进一步判别。

本次在场区内选取5只钻孔进行液化判别，计算时取N₀＝12，β＝0.95，计算得各钻孔液化指数分别为：ZK08I _lE =29.3、ZK17I _lE =17.89、ZK23I _lE =24.70、ZK25I _lE =17.24、BK21I _lE =5.28,液化等级轻微~严重，表明粉煤灰不具备直接作为天然地基的条件。

5 粉煤灰的腐蚀性分析

根据本次水文地质调查，场区内多分布水塘，水深最深处达7m。场区内地表水来源主要为大气降水渗入补给及电厂排灰后水流汇集而成。水塘中及周边粉煤灰长期浸泡在水中，取粉煤灰及水塘中水样做腐蚀性分析，粉煤灰分析结果见表5，水样分析结果见表6。对比表5、表6，粉煤灰及水样中检测出对建筑材料有重要影响的CL^-、SO₄^2-、Mg²⁺含量均较低，表明粉煤灰与环境水腐蚀性均为轻微，在户外常温条件下，粉煤灰短期内对其浸泡水质增加腐蚀性离子的影响有限，但粉煤灰中富含SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO等，易进行长期观测，分析粉煤灰及接触环境水对建筑材料的腐蚀性影响。

表5 粉煤灰易溶盐分析结果

表6 水质分析结果

6 场地采用的基础方案

本场地由于上部建（构）筑物竖向荷载较小，但受风荷载的影响较大，抗拔能力要求较高，考虑到粉煤灰层较厚，工程性质较差，采用地基处理方式难以满足设计要求。在综合分析比较了地层条件、各种桩基础的优劣点之后，最终选定PHC管桩基础，桩径400mm，桩端持力层为第四系烟墩组（Qh³y）全新统冲积成因的粘性土、砂。

7 结论

贮灰场勘察应先了解地形地物的变迁、粉煤灰的来源、堆积年限和堆积方式^[1]。本场地粉煤灰具有不均匀，承载力低、压缩性高、遇水易软化等特点。粉煤灰的颗粒级配接近粉土与粉砂的界线，电阻率比天然冲积黏性土稍大，同时也与自身含水量密切相关。粉煤灰对建筑材料有重要影响的CL^-、SO₄^2-、Mg²⁺含量较低，腐蚀性均为轻微；粉煤灰存在严重液化势，表明粉煤灰不具备直接作为天然地基的条件。

参考文献：

[1]陈景河.深厚粉煤灰场地勘察[J].建筑科技，2012(6)：42~44.

[2]郭彦青.粉煤灰资源化综合利用途径[J].能源与节能，2020(4)：140.

[3]王伟.江油电厂粉煤灰的物理力学性质试验研究[J].四川理工学院报，2011(2)：121~124.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部GB/50011-2010 建筑抗震设计规范（2016版）[S].北京：中国建筑工业出版社，2016年.