广州星河丹堤花城水库改造工程勘察报告.docx
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广州星河丹堤花城水库改造工程勘察报告
工程咨询证书工咨甲22320070003
工程设计证书A144006933
工程勘察证书190005-kj
广州星河丹堤花城水库改造工程
岩土工程勘察报告
中水珠江规划勘测设计有限公司
二O一O年十二月
附图表
1、勘探点一览表1张
2、地层统计表3张
3、标准贯入试验统计表1张
4、各岩土层物理力学性质统计表1张
5、图 例1张
6、钻孔平面位置图1张
7、工程地质剖面图11张
8、钻孔柱状图28张
9、土工试验报告1张
10、水质分析报告3张
11、岩石抗压强度试验报告1张
12、固结试验报告7张
13、彩色岩芯照片7张
1 前言
1.1 工程概况
受广州泛科新应用发展有限公司委托，我公司承担广州星河丹堤花城水库改造工程详细勘察阶段的岩土工程勘察任务。
1.工程地点
位置：
广州市南沙经济技术开发区黄山鲁森林公园。
2.岩土勘察分级
（1）工程重要性等级：
三级
（2）场地等级：
二级（中等复杂场地）
（3）地基等级：
二级（中等复杂地基）
（4）岩土工程勘察等级综合确定为乙级
1.2 勘察目的和勘察要求
勘察目的是为编制本工程施工图设计文件提供准确、完整的工程地质资料，具体要求如下：
探明库区、坝址及堤防地质情况，为评估提供依据。
采用广州坐标系、广州高程基准。
各层的一般物理力学指标、抗剪强度指标、压缩性指标和渗透性等物理力学指标，提供桩基承载力指标值，试验分析结果。
钻孔深度要求进入中风化岩面1～3米。
要求查明和评价不良的工程地质情况。
成果资料包括钻孔平面位置图、钻孔数据一览表、标准贯入试验统计表、工程地质剖面图、钻孔柱状图、试验指标统计表、各土层的极限承载力标准值、各土层与打入式桩的桩侧极限摩阻力标准值和桩端土极限端阻力标准值。
1.3 勘察执行规范
（1）国家标准《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）；
（2）国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009版）；
（3）国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；
（4）国家标准《土工实验方法标准》（GB/T50123-1999）；
（5）行业标准《堤防工程地质勘察规程》（SL188-2005）；
（6）行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）；
（7）广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）；
1.4 勘察工作布置和勘察方法
（1）勘探点的布置原则
本次勘察勘探点数量和位置由设计方布置，共布置钻孔29个，技术孔占总孔数三分之一以上。
孔深一般进入中风化岩1～3米左右。
具体详见“钻孔平面位置图”。
（2）勘察方法
根据邻近场地地质资料，结合拟建项目的特点，我公司采用钻探取样、原位测试、室内试验等多种勘探手段相结合的方法进行本次勘察。
1）钻探及取样：
本次勘察采用XY-1型油压钻机配以优质泥浆结合套管护壁钻进。
对于粉质粘土采芯率为90%以上，对填土岩芯采取率不低于75%。
粉质粘土采用重锤少击法厚壁取土器取样；扰动样采用标贯器或岩芯管取样；岩石样采用岩心管取样。
2）标准贯入试验采用自由落锤质量为63.5kg，落距76cm。
试验时，标准贯入试验按规程进行，即先钻进至试验土层标高以上15cm，将贯入器先击入15cm，不计击数，再计击入30cm的锤击数。
3）室内试验：
对所采取的原状样均进行常规物理、力学试验；对所采取的扰动样进行颗粒分析试验；对所采取的岩石样做单轴抗压强度测试；对所采取的地下水样进行水质简易分析测试。
1.5 勘察过程及完成工作量
我公司接受委托后，于2010年11月6日派出2台XY-1型钻机进场，至2010年11月25日结束野外钻探施工作业。
实际完成工作量如下表：
工作量一览表表1.5
野外工作
室内工作
项目名称
数量
工作量
（m）
项目名称
工作量
（件、组）
完成钻孔
28个
323.38m
一般物理力学指标试验
7
取原状土样
10件
颗粒分析实验
7
取扰动土样
4件
/
水质简易分析
3
取岩石样
4组
/
岩石抗压测试
4
取水样
3组
/
/
标准贯入试验
42次
/
/
/
1.6 坐标及高程系统
坐标采用广州坐标系，高程采用广州高程基准。
钻孔坐标及孔口标高是由业主提供的2个基准点（A6:
X=190356.811，Y=67951.252，h=47.312；A7:
X=190399.353，Y=67875.97，h=45.701）采用全站仪进行实地放测而得。
1.7 几点说明
（1）本报告提供的标准贯入试验击数中已注明实测击数的表示未经杆长修正，钻孔柱状图和工程地质剖面图中所标击数均为实测击数。
在确定承载力时根据经过杆长修正的修正击数确定。
（2）工程地质剖面图中的地面连线为各个钻孔的孔口连线，而非实际地形线。
（3）因场地实际施工条件限制，钻孔位置在原设计孔位上进行了移位，实际钻孔位置详见“钻孔平面位置图”。
（4）原ZK9号孔应甲方要求取消，实际完成钻孔28个。
2 自然地理与区域地质概况
2.1 自然地理
广州市南沙区处于珠江三角洲经济区的几何中心，位于珠江出海口虎门水道西岸，是西江、北江、东江三江汇集之处，东与东莞虎门隔海相望，西连中山市。
广州市南沙区地处亚热带地区，气候受季风环流控制，冬季处于极地大陆高压的东南缘，常吹偏北风，且恰在冷暖气团交换地带，气候变化较大。
夏季受副热带高压及南海低压槽的影响，常吹偏南风，由于暖湿气流的盛行，气候高温多雨，因而摆脱了回归干燥带及信风带的影响，而表现出季风气候的特色。
受低纬度海洋湿润气流的调节，夏季反而不是非常酷热。
广州市南沙区南亚热带季风气候显著，日照充足，热量丰富，长夏无冬，雨量充沛，四季树木常绿。
但热带气旋、暴雨、洪涝、干旱时常出现，有时亦受低温阴雨和寒潮的影响。
2.1.1气温
广州市南沙区常年气温较高，年平均气温为21.4～21.9℃，气温特征为南高北低。
一年中，最冷月为1月，月平均气温为12.9～13.5℃；最热月为7月，月平均气温为28.4～28.7℃。
2.1.2降水
南沙区降雨量年内分布亦不均匀，雨量主要集中于4～9月，降雨量占年降雨总量的80%以上。
其中前汛期（4～6月）占年降雨量40%～50%，后汛期（7～9月）占年降雨量30%～40%。
每年10月至次年3月是少雨季节，降雨量占年降雨量的20%左右。
南沙区各月降雨量见表2.1.3。
南沙区各月降雨量表表2.1.2
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
南沙
38.6
56.0
72.5
174.1
272.9
228.7
214.0
226.1
182.6
80.6
41.3
24.6
单位:
毫米
2.1.3风速
南沙区受季风环流控制，风向有明显的季节变化。
冬春季（9月至翌年3月）处于大陆冷高压的东南侧，盛吹偏北风，其频率基本在15%～40%；夏秋季（4～8月）经常受副热带高压西部及南部支槽与西南低压的交替影响，常吹偏南风，其频率大致在15～25%，见表2.1.4。
南沙区各月平均风速表表2.1.3
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
南沙
2.3
2.4
2.4
2.5
2.5
2.4
2.6
2.2
2.2
2.2
2.3
2.1
2.3
单位：
米/秒
2.1.4灾害天气
（1）台风
台风是影响南沙区天气的重要灾害之一。
台风产生于热带海洋上，是以低压为中心的大气涡旋，统称为热带气旋，在中国按照其中心附近最大风力划分为4个等级：
6～7级称为热带低压；8～9级为热带风暴；10～11级为强热带风暴；12级或以上的称为台风。
影响南沙区的热带气旋数量，各年之间差别很大，少的全年只有1次，多的达7次，如1961年、1993年，平均每年3.2个。
热带气旋侵袭南沙区的数量多年平均为0.9个，但各年之间差别大，如1957年、1960年、1971年，个别年份受台风袭击比较严重。
如1971年6～8月，广州市南沙区连续3次受台风袭击，少的全年没有热带气旋侵袭，这样的年份近45年来有21年。
一年之内，除1～4月没有热带气旋直接影响广州市南沙区外，其他各月均有受热带气旋直接影响的可能。
5～10月是广州市南沙区的台风季节，盛夏的7、8、9三个月，热带气旋影响和侵袭广州市南沙区的可能性均较大，分别占全年的71.1%和81.5%。
这三个月可以说是广州市南沙区台风活动的盛期。
据1949～1993年资料统计，有23次台风对广州南沙区影响较大，在广州市南沙区出现8级以上台风（最大风速≥24.5米/秒）和日雨量在100毫米以上的大暴雨。
（2）暴雨
根据国家气象局的标准，凡日雨量50.0～99.9毫米称为暴雨；日雨量100～199.9毫米称为大暴雨；日雨量200毫米或以上称为特大暴雨。
从地区分布来看，广州市北部的从化市、增城市多暴雨，南部的南沙区、番禺区、广州市区相对较少。
从季节分配来看，广州市南沙区一年中的暴雨主要集中在夏季风盛行时期，每年4～9月夏季风盛行，暴雨显著增加；10月至翌年3月，主要受冬季风控制，暴雨显著减少。
所以，广州市南沙区暴雨季节长，暴雨日数多。
从广州市各地平均状况看，除12月份没有暴雨外，其余各月都有，最多出现在春夏之交的5、6月，是防汛的紧张阶段；其次是8月、4月和7月；再次是9月，其它月份均极少出现暴雨。
据1908～1988年中共80年（缺1945、1946、1947年资料）统计结果，1908～1988年共出现暴雨152次，平均每年1.9次，最多年份达7次。
2.2 区域地质构造
根据区域地质资料，南沙区位于华南准地台（一级单位）湘桂赣粤褶皱带（二级单位）中的粤中坳褶皱束（三级单位）之东端，东莞断凹盆地（四级单位）的西南段（根据广东省地质局区域地质测量《广州幅》资料）。
图2.2区域地质构造略图
区域断裂构造颇为发育，其中与南沙区靠近的断裂有白坭--沙湾大断裂、文冲--沙角断裂、东莞—河源大断裂及鹤山--惠阳深断裂。
详见区域地质构造略图2.2。
2.2.1白坭--沙湾断裂（①）
该断裂北起花都白坭，往南经南海松岗、官窖、番禺沙湾、灵山至番禺的万顷沙没入南海。
断续延伸长度超过100km。
在南海官窖、联表煤矿见北西向断裂错动北东向和近东西向断裂，断裂带中段大鸟岗附近见有宽约10m的NW向硅化带，断层产状290～330°/SW∠50～80°，以张性断裂为主，断裂南段琪澳岛附近钻探揭露有糜棱岩化带,沿断裂有喜山期基性岩侵溢体,表明在晚更新世至全新世仍有过活动。
根有关测试资料表明,断裂最新一次强烈活动发生在晚更新世中期。
该断裂断块升降速率有北缓南速趋势，显示了由北向南活动性渐趋加强的特点。
本断裂在场地的西面通过，与场地最近距离约4.8公里。
2.2.2文冲--沙角断裂（②）
本断层走向为北西向，大体沿珠江水道延伸。
本断裂在场地东面通过，与场地最近距离约4.0公里。
2.2.3东莞—河源大断裂（③）
东莞—河源大断裂走向北东，倾向NW，该断裂继续西延横过珠江,在珠江口位置被文冲--沙角断裂（②）切断。
经南沙，至万顷沙后没入第四系冲积层。
推测本断裂经过本勘察场地北侧附近。
本断裂在场地东北面通过，与场地最近距离约10.0公里。
2.2.4鹤山-惠阳深断裂（④）
东西走向，倾向南或北。
该断裂横越广州南沙区一带，其附近有藤滘花岗岩体侵入，并伴随构造破碎与混合岩化作用，即为该断裂带活动表现的形迹。
本断裂在场地北面通过，与场地最近距离约4.0公里。
3 场地工程地质条件
3.1 岩土层构成及工程特性
根据钻探揭示地层情况，拟建场区自上而下分为第四系填土层（Q4ml）、第四系冲积层（Q4al）、第四系坡积（Qdl）、第四系残积层（Qel）和燕山期花岗岩（γ5）。
具体见钻孔柱状图，工程地质剖面图。
场地岩土层主要分层情况见下表：
岩土分层表
序号
岩土层名称
状态
时代及成因
层号
1
素填土
松散
Q4ml
2
淤泥质粉质粘土
流塑～软塑
Q4al
②1
3
粉细砂
松散～稍密
Q4al
②2
4
粉质粘土
可塑
Qdl
1
5
砂质粘性土
可塑为主
Qel
2
6
全风化花岗岩
--
γ5
④1
7
强风化花岗岩
--
γ5
④2
8
中风化花岗岩
--
γ5
④3
现将钻孔所揭露岩土层的主要特征自上而下简述如下：
3.1.1第四系填土层（Q4ml）
素填土：
灰黄色，灰色，稍湿，松散，主要由粘性土、中粗砂、碎石土等组成，土质不均。
该土层近全场地分布，在ZK1、ZK2、ZK5、ZK8、ZK10～ZK18、ZK20、ZK23～ZK29共21个钻孔的表层分布。
层顶标高：
36.18～57.32m，层厚：
0.40～6.80m，平均层厚2.62m。
该土层进行野外标准贯入试验7次，实测击数N=8～18击，平均值N=10.0击。
3.1.2第四系冲积层（Q4al）
②1淤泥质粉质粘土：
灰色，深灰色，饱和，流塑～软塑，粘性一般，含腐殖质，干强度中等，中等韧性，局部含少量砂粒。
该土层局部分布，仅在ZK7、ZK18、ZK21、ZK22共4个钻孔中见揭露。
层顶标高：
35.50～46.45m，层顶埋深0.00～0.70m，层厚：
1.00～2.50m，平均1.65m。
②2粉细砂：
灰黄色，灰色，松散～稍密，饱和，颗粒成分主要为石英，颗粒级配一般，分选性差，局部混较多粘性土。
该土层局部分布，在ZK2、ZK7、ZK20～ZK25、ZK28共9个钻孔中均见揭露。
层顶标高：
32.68～52.28m，层顶埋深0.40～3.50m，层厚：
1.30～4.10m，平均2.52m。
该土层进行野外标准贯入试验8次，实测击数N=7～18击，平均值N=12.5击。
3.1.3第四系坡积（Qdl）、残积层（Qel）
1粉质粘土：
灰黄色，黄色，呈松散土状或可塑状，粘性一般，为坡积成因。
该土层局部分布，在ZK1、ZK3、ZK4、ZK6、ZK10、ZK16、ZK19、ZK26、ZK29共9个钻孔中见揭露。
层顶标高：
33.12～55.20m，层顶埋深0.00～6.80m，层厚：
0.50～2.80m，平均1.81m。
该土层进行野外标准贯入试验2次，实测击数N=10～12击，平均值N=11.0击。
2砂质粘性土：
褐黄色，灰黄色，可塑为主，局部硬塑，粘性较差，砂粒含量约为20～30%，为花岗岩风化残积土。
该土层分布稍广泛，在ZK1、ZK5、ZK7、ZK13～ZK19、ZK26～ZK29共14个钻孔中见揭露。
层顶标高：
30.62～54.61m，层顶埋深0.80～7.50m，层厚：
0.80～5.10m，平均2.58m。
该土层进行野外标准贯入试验15次，实测击数N=9～29击，平均值N=19.7击。
3.1.4燕山期基岩（γ5）
1全风化花岗岩：
褐黄色，岩石风化剧烈，结构基本破坏，矿物成分难辨认，岩芯呈土柱状，岩质极软，用手捏可散碎。
该土层局部分布，在ZK4、ZK6、ZK8、ZK16、ZK18、ZK29共6个钻孔中见揭露。
层顶标高：
33.51～48.72m，层顶埋深2.30～8.60m，层厚：
0.90～3.60m，平均2.37m。
该层进行野外标准贯入试验5次，实测击数N=36～48击。
2强风化花岗岩：
褐黄色，岩石风化强烈，结构大部分破坏，风化裂隙极发育，岩芯呈半岩半土夹碎块状，岩质极软，岩块多数用手能掰碎。
该土层分布稍广泛，在ZK6～ZK8、ZK14、ZK15、ZK17、ZK19～ZK23、ZK25～ZK27、ZK29共15个钻孔中见揭露。
层顶标高：
31.02～52.11m，层顶埋深2.50～11.50m，层厚：
0.50～6.40m，平均2.85m。
该层进行野外标准贯入试验4次，实测击数N=51～54击。
3中风化花岗岩：
麻灰色，中粗粒结构，块状构造，节理裂隙较发育，岩体较破碎，岩芯呈碎块状或短柱状，岩质较硬，锤击声脆，不易碎。
该土层全场地分布，各个钻孔中均见揭露。
层顶标高：
28.50～50.31m，层顶埋深0.70～13.70m，层厚未揭穿。
该层进行岩石抗压强度试验4组，天然抗压强度52.4～99.8Mpa，平均值74.99Mpa。
坝基岩体工程地质分类为AⅣ1类。
3.2 场地水的腐蚀性
根据本次勘察在ZK14、ZK24位置采取的2组地下水试样和1组地表水试样，分析成果报告见附表。
综合判定场地水在强透水层和Ⅱ类环境中对砼结构具弱腐蚀性，对钢筋砼结构中的钢筋具微腐蚀性，详见表3.2.2。
表3.2.2-1 场地水的腐蚀性
项 目
ZK14
腐蚀类型、等级
ZK24
腐蚀类型、等级
环境类型
Ⅱ类
界质的渗透性
A类（强透水层）
SO42-含量（mg/L）
6.81
对砼结构
微
2.46
对砼结构
微
Mg2+含量（mg/L）
4.91
对砼结构
微
2.97
对砼结构
微
总矿化度（mg/L）
95.44
对砼结构
微
60.63
对砼结构
微
pH值
6.72
对砼结构
微
6.51
对砼结构
微
侵蚀CO2含量（mg/L）
14.60
对砼结构
微
16.56
对砼结构
弱
HCO3-含量（mmol／L）
1.40
对砼结构
微
0.93
对砼结构
弱
Cl-含量（mg/L）
10.72
对砼中钢筋
微
6.79
对砼中钢筋
微
综合判定
对砼结构的腐蚀性（Ⅱ类、A类）
弱腐蚀
对钢筋砼结构中钢筋的腐蚀性（长期浸水）
微腐蚀
表3.2.2-2 场地水的腐蚀性
项 目
地表水
腐蚀类型、等级
--
腐蚀类型、等级
环境类型
Ⅱ类
界质的渗透性
A类（强透水层）
SO42-含量（mg/L）
10.79
对砼结构
微
--
对砼结构
--
Mg2+含量（mg/L）
4.21
对砼结构
微
--
对砼结构
--
总矿化度（mg/L）
85.40
对砼结构
微
--
对砼结构
--
pH值
6.80
对砼结构
微
--
对砼结构
--
侵蚀CO2含量（mg/L）
10.65
对砼结构
微
--
对砼结构
--
HCO3-含量（mmol／L）
1.20
对砼结构
微
--
对砼结构
--
Cl-含量（mg/L）
7.50
对砼中钢筋
微
--
对砼中钢筋
--
综合判定
对砼结构的腐蚀性（Ⅱ类、A类）
微腐蚀
对钢筋砼结构中钢筋的腐蚀性（长期浸水）
微腐蚀
3.3 场地的地震效应
、建筑场地类别
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录A，本地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。
依《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中的土层等效剪切波速公式（4.1.5-1）进行计算：
ZK1号孔：
Vse=do/t=8.6/（5.0/140+2.5/210+1.1/230）=164.1（m/s）
ZK29号孔：
Vse=do/t=11.5/（2.3/140+1.6/210+4.7/230+2.9/350）=217.9（m/s）
根据本次勘察计算结果，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）中有关规定判定：
场地土类型为中软土，建筑场地类别属
类，场地特征周期值为0.35s，为抗震一般地段。
、砂土液化判别
根据野外钻探结果，按国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）液化判别公式：
Ncr=N0β[ln（0.6ds+1.5）-0.1dw]
（4.3.4）
表3.3 砂土液化判别一览表
孔号
层序
岩性
深度ds（m）
标贯击数（击）
水位dw（m）
临界击数（击）
液化指数
液化判别
液化等级
ZK20
2
粉细砂
1.95
13
0
5.5
--
不液化
--
3.75
15
0
7.4
--
不液化
--
ZK21
2
2.65
7
0
6.3
--
不液化
--
ZK22
2
2.15
10
0
5.7
--
不液化
--
3.65
18
0
7.3
--
不液化
--
ZK23
2
2.15
11
0
5.7
--
不液化
--
ZK24
2
2.65
13
0
6.3
--
不液化
--
ZK28
2
4.65
13
0
8.2
--
不液化
--
经过对场地勘探孔中的砂土进行液化判别，场地
2粉细砂层不液化。
3.4 特殊性岩土及不良地质
本次勘察场地揭露到的特殊性岩土为填土、软土、残积土和风化岩。
填土：
层素填土结构松散，具高压缩性，土质不均等特点。
软土：
1淤泥质粉质粘土具含水量大，高压缩性，低强度等特点。
残积土：
2砂质粘性土为花岗岩风化残积土，呈可塑～硬塑状态，其遇水易软化，承载力降低，本场地仅ZK6号孔顶部揭露孤石存在。
风化岩：
1全风化花岗岩、
2强风化花岗岩具遇水易软化，承载力降低等特点。
本次勘察未发现滑坡、泥石流、崩塌和危岩等不良地质作用。
3.5 岩土物理力学统计指标的提出
3.5.1 统计方法
各种参数的平均值ux、标准差σx、变异系数δf的计算公式为：
（1）平均值
是指在样本中各个体之和的算术平均；
式中：
——统计母体中子样数值；
n——统计母体中子样总数。
（2）标准差
是衡量中体或样本中个体数据的波动范围，它能准确地反映统计中的精度；
当子样总数n＞30时：
当子样总数n＜30时：
（3）变异系数δf
是一个反映数值离散程度或变化大小的指标，它是标准差
与平均值
的比值；
δf
=
3.5.2 统计数据的可靠性
统计数据源于试验资料，试验样品源于采样。
本次工作中，对所有土样进行分级，对不同级别的土样根据“技术要求”安排相关试验项目，样品具有代表性，试验方法与操作正确，方法得当，数据合理，但因地层岩性的不均一性及岩相的变化，所以，所统计的各种数值经过分析筛选，综合该区地质经验提出。
3.5.3 室内试验统计指标
统计出岩土物理力学性质指标参数的平均值供设计参考，具体见附图表：
各土层物理力学指标统计表。
同时为了方便设计使用，本次提供该区土工试验综合成果表，固结试验曲线成果图表。
根据野外工程地质编录和土工试验各项物理力学性质指标统计表结合本地区的建筑经验，提出岩土层容许承载力ƒ（kPa）。
具体见：
各岩土层主要设计参数一览表4.3.1。
4 场地岩土工程条件评价
4.1 场地稳定性及适宜性评价
根据《建筑抗震设计规范》（GB5
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