孟加拉國Patuakhali 地區基本地質條件及巖土工程問題初探

孫長帥 秦秀娟 黃香林

(1.山東電力工程咨詢院有限公司，山東濟南 250100; 2.山東黃河勘測設計研究院，山東濟南 250013;3.山東正元建設有限責任公司，山東濟南 250100)

0 引言

孟加拉Patuakhali地區是孟加拉國規劃建設的重要能源基地，該地區規劃建設多個大型火力發電站、液化天然氣終端站、海港等重大工程，近年來，該地區已成為我國“一帶一路”投資建設的熱點區域。博杜阿卡利地區位于世界最大的三角洲——孟加拉三角洲外緣地帶，距離孟加拉灣僅20 km左右，特殊的地理位置造就了該區復雜而獨特的地質條件，本文以在該區域開展的多個工程項目勘察數據為依托，綜合鉆探、標準貫入試驗、深層靜力觸探、載荷試驗、試樁、室內土工試驗等數據，對該區域基本地質條件進行了初步分析，對該區存在的吹填土、軟土、地震液化、深層沉降等主要巖土工程問題進行了分析評價，提出了多種的地基處理方案，為該地區同類工程提供參考。

1 自然地理條件

孟加拉國位于南亞次大陸東北部，全境大約85%的國土面積是由恒河、布拉馬普特拉河、梅格納河的三角洲及其沖、洪積層組成的平原地區，全國河道縱橫密布，水量充沛［1］。Patuakhali地區位于梅格納河下游支流Galachlpa河畔，區內河網密布，沼澤發育。

2 區域地質條件

2.1 區域地質概況

孟加拉國是孟加拉盆地的一部分。孟加拉盆地北面為前寒武紀西隆高原，西面為印度高地，東部褶皺隆起帶，南面傾入至孟加拉灣。孟加拉盆地是一個外枝準地槽，古地臺四周上升使厚厚的巖屑沉積物堆積其中。覆蓋在基底上的沉積層厚度，西部為180m，向南東厚度增加，在孟加拉國東部厚度超過18 000m，沉積物固結引起的沉降是該地區普遍的工程地質問題［2-5］。

孟加拉盆地為前陸盆地，西部發育前寒武紀大陸基底，以北東—南西向盆地邊緣斷裂帶為邊界;北鄰西隆地塊，以東西向Dauki斷層為界;東與若開山脈接壤，以Disang Flysch造山帶為界;南部延伸進入孟加拉深海扇中［6］。

孟加拉盆地自西向東劃分為陸架區、前淵區和東部褶皺帶。Patuakhali地區位于孟加拉盆地前淵區［7，8］。

2.2 地震

孟加拉和印度東北部各州一直以來是世界上地震活躍地區之一。根據孟加拉國政府災害管理與救助部網站公布信息，150年內的地震記錄顯示，孟加拉國和周邊地區主要經歷了七次大地震(MB＞7)，詳細信息見表1。

表1 孟加拉國主要的大地震

近年來，一些中等到嚴重等級的地震已經發生在孟加拉及周邊地區。如錫爾赫特地震(MB=5.6 1997.5.8)、班多爾班地震(MB=6.0 1997.11.21)、莫海什卡利地震(MB=5.1 1999.7.22)和蘭加馬蒂地震(MB=5.5 2003.7.27)。

根據孟加拉國地震歷史記載，Patuakhali地區未發生過震級大于6級的地震，在孟加拉國處于地震影響相對較小區域，地震破壞影響主要來自周邊區域地震波及。

2.3 地震動參數

根據孟加拉國國家建筑規范《Bangladesh National Building Code 2010》，該地區位于地震區劃的1區，其地震分區參數為Z=0.12(seismic zone coefficient Z=0.12)，對應在巖石場地條件下(剪切波速Vs＞800 m/s)50年超越概率2%的地震動峰值加速度值為0.12g。該數值在孟加拉國位于較低水平，按照國內建筑抗震規范轉化，在Ⅱ類場地條件下，設計地震動參數約為0.108g，地震烈度為7度。

3 基本地質條件

3.1 地形地貌

根據孟加拉國地貌分區圖［2］，位于孟加拉國潮汐和河口洪積平原區，該區域地貌類型為平地，地勢開闊，地形平坦，地面高程一般為1.00 m～1.50 m，區域內分布有眾多河流，水量充沛。

3.2 地層巖性

根據區域內地表下60 m深度范圍內工程勘察資料，本區地層主要為第四系全新統沖積層()。巖性主要為粉質粘土、粉砂、粉土，部分區域分布有淤泥質土。主要地層特征描述如下:

①粉質粘土:黃褐色，軟塑～可塑，壓縮性中等 ～高，層厚2.00 m ～4.80 m。

②粉砂:灰褐色，稍密～中密為主，含云母，局部松散，與粉質粘土呈互層狀，壓縮性中等 ～高，層厚一般為8.70 m～16.00 m。

②-1淤泥質土:深灰色，軟塑～流塑，壓縮性高，飽和，稍有腥味，層厚6.00 m ～8.90 m，局部區域分布。

③粘土:灰色，軟塑～可塑，土質較均勻，局部相變為淤泥質粉質粘土，夾粉砂、粉土薄層，壓縮性高，層厚一般為5.30 m～11.80 m。

④粉砂:灰、灰褐等色，密實，含云母，砂質較均勻，局部含粘性土，壓縮性中等～低，層厚一般為8.50 m～16.70 m。

⑤粉質粘土:灰色，軟塑～可塑，飽和，土質不均，與粉砂、粉土呈互層狀分布，壓縮性中等 ～高，層厚一般為8.50 m～20.90 m。

⑥粉細砂:灰褐、黃褐等色，密實，飽和，含少量云母，壓縮性中等 ～低，層厚一般為10.00 m～14.80 m。

3.3 水文地質條件

該區域地下水類型為第四系孔隙潛水，主要賦存于第四系砂土、粉土層中，大氣降水、地下徑流、河流側向補給為其主要補給來源，地面蒸發、地下徑流以及人工取水為其主要排泄方式。

該區域地下水位埋深一般為0.30 m～1.80 m，常年最高地下水位可達地表，地下水位變幅在2 m左右。在濕交替條件下，地下水對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具中等腐蝕性。長期浸水條件下，對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性。

3.4 土層物理力學參數

該區域土層主要物理力學性質指標建議值見表2。

表2 地基土的主要物理力學性質指標建議值

4 主要巖土工程問題

Patuakhali地區所處區域受潮汐和河流沖積雙重沉積作用影響，工程地質條件復雜，致使該地區工程建設活動遇到諸多巖土工程問題，對工程項目的安全性和經濟性造成不利影響，這些巖土工程問題主要有以下幾種:

1)松散吹填土層。

該區域原始地面海拔較低，受河水泛濫和風暴潮影響，工程場地建設項目常采用吹填的方式進行回填，吹填面積較大，填土厚度較厚，填土主要成分為粉細砂，結構松散，均勻性差，需要進行場地預處理。

2)軟弱土和高壓縮性土層。

該區域存在的粘性土、淤泥質土等土層，地層強度低，壓縮性高，在建筑物荷載作用下，沉降量大，壓縮固結時間長，天然地基難以滿足建(構)筑物的要求。粘性土層多具較高的壓縮性，作為樁端持力層或下臥層時易引起較大的沉降變形。

3)地震液化和震陷。

該區域上部分布有粉砂，且地下水位埋深比較淺，地基土存在發生液化的可能，局部區域分布的淤泥質土有震陷的可能性。

4)深層沉降。

該區域第四系覆蓋層厚度巨大，根據土工試驗成果可知，該區域許多土層孔隙比大和壓縮模量低，具有較高的壓縮性。場地大面積回填后，在堆載的作用下，壓縮下部土層，引起場地長時間、大范圍的沉降，樁周土層壓密固結下沉導致樁基具有負摩阻力。

5)降水難度大。

該區域地下水位埋深較淺，上部分布的砂土層具有較高的透水性，工程建設基坑開挖需要采取適當的降水與基坑支護措施，尤其是雨季施工時，由于降水量充沛，常常發生基坑積水情況，影響工程進度和施工質量。

5 地基處理方案建議

5.1 土壤改良

Patuakhali地區工程建設一般需要經歷吹填、土壤改良、樁基施工、上部結構施工等階段。結合本地區工程實踐，綜合考慮Patuakhali地區地質條件、場地條件、施工工期、工程投資、處理效果等因素，可采取的土壤改良方案有以下幾種:

1)堆載預壓。

采用堆載預壓方案進行土壤改良，能提高場地吹填土及上部軟弱土層承載力，降低其壓縮性;可提高上部砂土密實度，降低場地地震液化等級;該方法影響深度大，可降低深部土層壓縮性，大大減小大面積回填引起的工后沉降;與場地吹填結合施工，可節約工程投資，縮短工程總工期;預壓后影響深度內土層壓縮模量，可降低擬建建(構)筑物附加應力引起的沉降變形。

2)強夯方案。

采用強夯法進行場地預處理可以提高表層場地吹填土承載力，降低其壓縮性;該方法具有施工速度快，造價低的優勢。但是該方法處理深度小，對于提高下部土層的承載力和壓縮模量、降低場地液化、降低深層沉降等效果不明顯。

3)擠密砂石樁法。

該方法能夠完全消除地震液化或部分消除地震液化等級;可提高場地吹填土及上部20 m以內軟弱土層承載力，降低其壓縮性。但是孟加拉國缺少砂石，采用該方法工程量巨大，工期長，造價高，且不能處理大面積回填引起的深層沉降，采用該方法處理上部土層，擠密后形成硬殼層，下部土層仍未固結穩定，將增加樁基負摩阻力。

5.2 樁基

綜合考慮該區域工程地質條件、施工條件及周圍環境等因素，該地區適用樁型主要有預應力混凝土管樁、灌注樁以及鋼管樁。

PHC管樁具有質量可靠、施工速度快、施工擠土效應可部分消除液化等優勢。PHC管樁的缺點主要為孟加拉國內無PHC管樁生產廠家，若采用該樁型，需要從其他國家進口，運輸、清關等因素可能對工期造成一定影響;另外，PHC管樁穿越場地密實粉砂層時，可能會遇到沉樁困難的情況。

灌注樁在孟加拉國應用較成熟，鉆孔灌注樁和沉管灌注樁在該國均有廣泛的應用。但是鉆孔灌注樁施工過程中易產生夾泥、縮頸、塌孔等現象，成樁質量難以控制。沉管管樁受施工能力限制，僅能應用于荷載不大的建筑物。

鋼管樁具有錘擊性能好、穿透力強、承載力高、施工速度快、接頭牢靠質量易控制、沉樁過程中排土量小、運輸方便、可部分消除液化等優點，其缺點是造價較高、錘擊法施工過程中會產生噪聲、振動的干擾，對周圍環境有一定要求，在荷載大或對沉降敏感的建筑物可考慮采用該樁型。

6 結論與建議

1)Patuakhali地區區域地質穩定性較好，在孟加拉處于地震烈度相對較低位置。

2)Patuakhali地區處于潮汐和沖積平原區，區內上覆第四系土層厚度大，工程性質差，工程建設前應進行詳細的巖土工程勘測工作，以查明工程場地地質條件。

3)Patuakhali地區工程建設項目存在的主要巖土工程問題有松散吹填土、軟弱土和高壓縮性土層、地震液化和震陷、深層沉降、降水難度大等，工程建設時應予以重視。

4)Patuakhali地區可采用的土壤改良方案有堆載預壓、強夯、擠密砂石樁等，工程建設時可根據具體工程條件合理選用。

5)Patuakhali地區適用的樁型有預應力混凝土管樁、灌注樁以及鋼管樁，不同樁型有各自的優勢和劣勢，工程建設時可根據具體工程條件合理選用。