基坑開挖和降水前后卵石層動(dòng)力觸探測試差異分析

任海波

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610061)

1 勘察區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

擬建工程場地位于西南交通大學(xué)九里校區(qū)，場地屬成都平原岷江水系Ⅱ級階地，為河流沖洪積平原地貌，地形單一、地勢平坦，地面標(biāo)高508.54～509.91 m;動(dòng)力觸探測試時(shí)，場地已完成基坑開挖，地面標(biāo)高為498.25 m，較詳勘地面標(biāo)高低10.29～11.66 m。

1.2 地層巖性

場地范圍內(nèi)的地層主要由第四系填土層(Q4ml)和第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)組成，分別為填土、粉質(zhì)黏土、中砂、卵石，根據(jù)動(dòng)力觸探測試成果又將卵石劃分為松散－密實(shí)四個(gè)亞層;基坑開挖后，區(qū)內(nèi)地層主要分布為稍密－密實(shí)卵石，局部存在中砂、松散卵石。

2 測試工作概況

2.1 測試目的

根據(jù)詳勘資料顯示，在基礎(chǔ)底面高程以下0.00～5.00 m范圍內(nèi)存在多處松散卵石下臥層，對工程建設(shè)有一定影響，因此對場地進(jìn)行動(dòng)力觸探測試，以進(jìn)一步查明基底以下松散卵石的分布范圍、埋深等特征，同時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求查明基底標(biāo)高以下4～5 m 范圍內(nèi)地質(zhì)情況，并評價(jià)土的均勻性和力學(xué)性質(zhì)。

2.2 測試方法

測試時(shí)嚴(yán)格按照《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021－2001)第10.4.2條規(guī)定進(jìn)行N120 超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，并與詳細(xì)勘察階段資料進(jìn)行對比。

2.3 測試孔布置原則

測試孔主要是根據(jù)總平面圖、詳勘資料，結(jié)合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)單位要求，沿?cái)M建物輪廓線、角點(diǎn)、基坑邊線，并結(jié)合詳勘資料中松散卵石分布范圍布置。本次共計(jì)完成測試孔74個(gè)，其中松散卵石對比測試孔22個(gè)。

3 測試成果分析

3.1 出現(xiàn)的問題

通過對基坑開挖和降水后的卵石層進(jìn)行動(dòng)力觸探測試與詳勘階段測試成果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在基坑開挖和降水后，基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)高程5 m 范圍內(nèi)主要由稍密－密實(shí)卵石層組成，僅在局部地表上部0.00～0.70 m 范圍內(nèi)分布松散卵石層，與詳勘資料基礎(chǔ)底面以下存在多處松散卵石下臥層差異較大。為了查明上述問題，我公司依據(jù)詳勘中存在松散卵石下臥層的鉆孔，在附近0.3～0.5 m 再次進(jìn)行了動(dòng)力觸探測試，同時(shí)取代表性卵石土樣進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn)，以分析評價(jià)產(chǎn)生差異的原因。

3.2 動(dòng)力觸探測試成果對比分析

通過對動(dòng)探測試結(jié)果與詳勘結(jié)果的比較，我們發(fā)現(xiàn)兩次勘察中在同一標(biāo)高內(nèi)的松散卵石實(shí)測擊數(shù)差異不大，詳勘中松散卵石的N'120=5～12 擊;動(dòng)探測試時(shí)松散卵石的N'120=6～15 擊，但由于兩次測試時(shí)桿長的不同導(dǎo)致其桿長修正系數(shù)差異較大，詳勘時(shí)桿長一般13～15 m，對應(yīng)的桿長修正系數(shù)為0.59～0.67;而動(dòng)探測試時(shí)桿長一般3～5 m，對應(yīng)的桿長修正系數(shù)為0.76～0.86，相差達(dá)0.17～0.19，致使在同一深度范圍內(nèi)的松散卵石，在動(dòng)探測試時(shí)的修正后擊數(shù)明顯大于詳勘時(shí)的修正后擊數(shù)，修正后擊數(shù)由原來的2.0～4.0 增大為4.7～12.9，導(dǎo)致誤判原松散卵石變?yōu)樯悦埽忻苈咽?見表1)。

3.3 室內(nèi)試驗(yàn)成果分析

根據(jù)現(xiàn)場取樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)(見表2)，場地內(nèi)松散卵石層卵石平均含量為53.38%，不均勻系數(shù)平均值為51.58，曲率系數(shù)平均值為2.79，其顆粒分布曲線呈明顯的臺(tái)階形;稍密卵石為68.97%，不均勻系數(shù)平均值為26.62，曲率系數(shù)平均值為8.34，其顆粒分布曲線比松散卵石陡。

根據(jù)試驗(yàn)成果，說明場地內(nèi)松散卵石層卵石含量明顯小于稍密卵石層，松散卵石土體較稍密卵石更不均勻，大顆粒少，未能形成支撐骨架，大顆粒之間孔隙較大，缺乏中間粒徑的顆粒填充，土體顆粒級配較差。在基坑降水后，松散卵石顆粒之間水膜消失，不斷擠密，摩阻力明顯增加，導(dǎo)致測試結(jié)果略有提高。

表1 詳勘與動(dòng)探測試中松散卵石成果對照表

續(xù)表1

表2 卵石土顆粒分析統(tǒng)計(jì)表

3.4 松散卵石承載力確定

由于基坑開挖和降水后，地質(zhì)條件的改變，導(dǎo)致動(dòng)力觸探測試數(shù)據(jù)略有提高，已無法真實(shí)反映其承載力特征，因此，為了更加準(zhǔn)確、真實(shí)地反映場地內(nèi)松散卵石層的承載力，仍應(yīng)以基坑開挖降水前的成果資料為依據(jù)，結(jié)合室內(nèi)顆粒分析試驗(yàn)來確定承載力。

首先對詳勘資料中存在松散卵石下臥層的測試數(shù)據(jù)按照N120修正擊數(shù)為1～2 擊、2～3 擊和3～4 擊進(jìn)行分區(qū)，然后利用公式“N120=0.491N63.5+0.228”將松散卵石的N120實(shí)測擊數(shù)換算成N63.5實(shí)測擊數(shù)，然后根據(jù)規(guī)范進(jìn)行修正，最終根據(jù)修正擊數(shù)，進(jìn)行承載力計(jì)算。

根據(jù)上述方法，對本場地松散卵石承載力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示，當(dāng)場地內(nèi)松散卵石N120修正擊數(shù)在1～2 擊時(shí)，其承載力特征值為190 kPa;當(dāng)松散卵石N120修正擊數(shù)在2～3 擊時(shí)，其承載力特征值在220 kPa～260 kPa 之間;當(dāng)松散卵石N120修正擊數(shù)在3～4 擊時(shí)，其承載力特征值在284 kPa～296 kPa 之間，雖然上述計(jì)算所得承載力仍不能滿足設(shè)計(jì)要求，但對設(shè)計(jì)起到了一定的指導(dǎo)作用，而非籠統(tǒng)地將松散卵石提出一個(gè)統(tǒng)一的承載力供設(shè)計(jì)使用，同時(shí)也使設(shè)計(jì)更有針對性。

4 結(jié) 論

(1)通過對該場地卵石層在基坑開挖降水前后動(dòng)力觸探測試成果及試驗(yàn)成果分析，發(fā)現(xiàn)由于基坑的開挖和降水，改變了場地的地質(zhì)條件，導(dǎo)致動(dòng)力觸探測試數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異，開挖和降水后的測試數(shù)據(jù)較原測試數(shù)據(jù)略有偏高，易引起力學(xué)分層及力學(xué)指標(biāo)的誤判，應(yīng)引起重視。

(2)基坑開挖和降水后修正擊數(shù)的偏高，主要是由于開挖前后地面標(biāo)高的變化，導(dǎo)致在桿長修正系數(shù)的選取時(shí)存在起算點(diǎn)的不同，引起修正擊數(shù)前后差異，其次是由于降水后，卵石顆粒之間水膜消失，不斷擠密，摩阻力明顯增加，導(dǎo)致測試結(jié)果略有提高。

(3)通過本次動(dòng)力觸探測試，最終目的是為了進(jìn)一步評價(jià)地基土的均勻性和力學(xué)性質(zhì)，但由于對基坑開挖和降水后卵石層動(dòng)力觸探測試成果的研究，目前仍存在很大盲區(qū)，究竟如何修正，如何應(yīng)用，還有待進(jìn)一步深入研究。

［1］GB 50021－2001 巖土工程勘察規(guī)范［S］

［2］GB 50007－2002 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［3］王順富.用動(dòng)力觸探(N120)確定地基土的容許承載力［J］.四川建筑科學(xué)研究，1984(1)

［6］《工程地質(zhì)手冊》編寫委員會(huì).工程地質(zhì)手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992