浙江华东建设工程有限公司 杭州 310014
摘要：半成岩即为尚未成岩，在南宁地区有较为普遍的分布，其状态呈硬塑、坚硬、半岩半土状，其与残积层、全风化层有比较明显的区别，从地质历史演变进程来看，残积层与全风化层是基岩风化后产物，处于“从岩变土”的过程，而半成岩为沉积物正在成岩，处于“由土变岩”的过程，所以其具有特有的一些特性，现结合南宁市轨道交通3号线、4号线勘察经验，浅谈自己对南宁盆地新近系半成岩的一些认识。
关键词：半成岩；硬塑；残积层
1 区域状况
1.2 自然地理
南宁市是广西壮族自治区的首府，位于广西南部，地处亚热带，北回归线以南，介于北纬22°13′～23°32′、东经107°45′～108°51′之间，坐落在南宁盆地中部邕江两岸，南宁市地形是以邕江广大河谷为中心的盆地形态。这个盆地向东开口，南、北、西三面均为山地围绕，北为高峰岭低山，即大明山龙头峰（古称昆仑山）直系山脉，南有七坡高丘陵，西有凤凰山（西大明山东部山地）。形成了西起凤凰山，东至青秀山的长形河谷盆地。盆地中央成为各河流集中地点，右江从西北来，左江从西南来，良凤江从南来，心圩江从北来，组成向心水系。盆地的中部，即左、右江汇口处，南北两边丘陵靠近河岸，形成一天然的界线，把长形河谷、盆地分割成两个小盆地，一是以南宁市区为中心的邕江河谷盆地；二是以坛洛镇为中心的侵蚀――溶蚀盆地。
1.3 地形地貌
南宁市共分为4个地貌单元，分别为：Ⅰ区邕江阶地区，Ⅱ区侵蚀、剥蚀丘陵区，Ⅲ区溶蚀残丘谷区，Ⅳ区构造侵蚀低山丘陵区；其中新近系半成岩主要分布于Ⅰ区邕江阶地区，根据高程的不同，共分Ⅰ～Ⅵ级阶地。
2 地层分布及特征
2.1 地层成因
第三系地层在南宁盆地广泛分布，根据成因和年代不同分为古近系（下第三系）和新近系（上第三系），其中古近系地层主要为一套陆源沉积碎屑岩；新近系地层其岩性主要为泥岩、泥质粉砂岩以及煤层，煤层呈透镜体状不规则分布于泥岩、泥质粉砂岩中；其中泥岩、泥质粉砂岩中可见大量生物碎屑，主要为带壳类的古生物，为一套湖相沉积的碎屑岩，而炭质泥岩含大量有机质，为封闭还原环境下形成；可推测晚第三纪时期，由于构造运动频繁，沉积环境由湖盆相转为河流沼泽相，又由河流沼泽相转为湖盆相，如此反复的结果，形成了多而薄的煤层。
2.2 接触关系
新近系地层主要分布在南宁盆地Ⅰ区邕江阶地区，其上主要与邕江高阶地含粘性土圆砾层、低阶地圆砾层接触，该层石英含量较高，约为30%～35%，该层为含水层，半成岩为该含水层底部的隔水层，该层中的铁锰质矿物在地下水流带动下，在含水层底部富集，久而久之形成了铁锰质结核，层厚一般5～20cm，单轴抗压强度可达83MPa，该结核随机分布于圆砾层中、圆砾层底部甚至半成岩中。新近系半成岩底部为古近系碎屑岩，呈不整合接触，在古近系晚期沉积时，沉积盆地底部不平整，凹面排水不畅，最终在不整合接触部位形成软弱夹层。
3 工程地质与水文地质特征
新近系地层固结成岩的程度低。砂岩和泥岩是该岩石的两种极端，按其物质构成来细分还可分成为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、炭质泥岩，它们以互层状、透镜体状分布，粉砂岩分布呈“鸡窝状”或“准透镜状”沉积迭合。砂岩中以粉砂质为主，但间或有较纯净的中砂，甚至很纯净的石英砂。这套岩层间或出现煤屑、煤层及薄的铁锰富集层，甚至是十分坚硬的铁锰“锅巴”层。半成岩由地表至下通常呈硬塑、坚硬、半岩半土的渐变过程，在勘察过程过为了加以区分其工程性能的差别，通常以硬塑（标准贯入试验击数小于30击）、坚硬（标准贯入试验击数小于50击）、半岩半土（标准贯入试验击数大于50击）加以分层，当该层与上部与圆砾层接触时，由于圆砾层中地下水活动的影响，其接触部分往往呈硬可塑状态，其影响深度一般为0.5～1.5m。
3.1 可溶性
新近系地层为一套半成岩的湖相沉积的碎屑岩，其含大量的生物碎屑，主要为晚第三系时期的带壳类生物，局部呈钙质泥岩，滴盐酸起泡，反应剧烈，从岩性上具可溶岩特性，但该套地层沉积历史时期短，其接受地下水侵蚀时间短，且半成岩中节理裂隙不发育，地下水较稳定，活动性差，尚未发现该套地层中有岩溶发育。
3.2膨胀性
新近系半成岩中的泥岩，粘土矿物含量高，颗粒细腻，有滑感。在自然条件下呈坚硬或硬塑状态具膨胀性，常见光滑面和擦痕，根据广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程，该层属A1亚类。
3.3地下水
半成岩中的水属碎屑岩类孔隙裂隙水，含水层主要为泥质粉砂岩层，半成岩中节理裂隙发育少，所以主要以泥质粉砂岩中的孔隙水为主，该层分布无规律性，导致该层中地下水分布负责，在厚层泥质粉砂岩中，具较稳定的水位，具潜水特性，当与泥岩互层甚至为透镜体状时，地下水具微承压性，总之，该层中地下水的特性与该层分布具密切关系。
4 工程地质评价
该层半成岩具膨胀性，当暴漏在空气中时，容易失水干裂或者吸水产生膨胀力，导致边坡失稳或建筑物开裂，根据南宁地区经验，膨胀土地基上未设防治措施的低层砌体结构建筑物墙体常发生开裂，裂缝均随气候变化而变化，低层较多层严重。根据广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程，结合南宁市轨道交通3、4号线勘察结果，该层一般具中等～强涨缩性，大气影响急剧层深度为2.7～3.6m，大气影响深度为8m。
天然地基评价：当建筑物以该层作为天然基础，需考虑地基土的涨缩变形量，计算方法参考广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程：
1）当地基土层的天然含水量小于缩限含水量时，或地面有覆盖且无蒸发可能时，以及建筑物在使用期间，经常有水浸湿的地基，可按膨胀变形量计算；
边坡工程评价：边坡工程中往往需要进行削坡，会导致该层直接暴露在空气中，暴晒后，失水干缩，产生裂缝，裂缝往往垂直于坡向，在施工过程中，应及时采取支护措施，对该岩土体采取“喷锚”等措施进行封闭，验算岩土体稳定性时可视为均质土体，考虑半成岩内含水量变化的影响，采圆弧法进行验算，c、值的选取可采用室内重复剪或饱和状态下不固结不排水三轴剪切试验求得，安全系数取1.3。
地铁盾构穿越评价：半成岩中粘粒含量高，盾构时易粘刀盘，结泥饼，且勘察期间，新近系半成岩中局部夹有“氧化铁壳”，可能会磨损刀盘。联络通道开挖时，围岩有一定的临时自稳性，可采用管棚+小导管超前支护后，短距离边开挖边锚喷衬砌的矿山法暗挖法，暗挖施工时应严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤测量、早成环、环套环”的施工原则进行开挖支护，控制地层下沉量。
5 结论
新近系半成岩为一套湖相沉积的碎屑岩，含生物碎屑，成岩程度较浅，一般呈硬塑～半岩半土状，该层地下水活动性不强，地下水一般赋存于泥质粉砂岩中，地下水性质与泥质粉砂岩的分布密切相关。由于其同时具岩、土的特性，所以勘察过程中室内试验同时要做岩石和土工试验；半成岩中的泥岩粘粒含量高，具膨胀性，对工程建筑影响较大，在勘察设计过程中应考虑涨缩性的影响。
参考文献：
[1] 《南宁市轨道交通3号线工程C标段初步勘察阶段岩土工程勘察报告》（2014.09）浙江华东建设工程有限公司
[2] 《南宁市轨道交通4号线一期工程（南站大道-龙岗）A标段（正线部分）初步勘察阶段岩土工程勘察报告》（2015.08）浙江华东建设工程有限公司
论文作者:李卫卫
论文发表刊物:《基层建设》2016年27期
论文发表时间:2017/1/9
标签：泥岩论文; 砂岩论文; 盆地论文; 地层论文; 南宁市论文; 碎屑岩论文; 地下水论文; 《基层建设》2016年27期论文;