山區(qū)某土巖結(jié)合地基的處理實(shí)踐與檢測(cè)評(píng)價(jià)
2012-12-31 00:00:00尹一麗
科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2012年25期
摘 要：本文針對(duì)某山區(qū)土巖結(jié)合地基處理實(shí)踐，闡述了土巖組合地基的處理特點(diǎn)及方法，介紹了地基處理的檢測(cè)方法和數(shù)據(jù)分析與評(píng)價(jià)，提出了地基處理應(yīng)注意的問題。
關(guān)鍵詞：土巖結(jié)合 處理 評(píng)價(jià)
中圖分類號(hào)：TU44文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（a）-0102-02
1 工程概況
某企業(yè)寺坪向陽區(qū)Ⅱ期工程，擬建9棟4層過渡樓，該場(chǎng)地是原有的小選廠拆除后的初步整平場(chǎng)。擬建場(chǎng)地地面由東向西呈階梯狀，地面高差大，最大達(dá)8m，是典型的山區(qū)場(chǎng)地。該場(chǎng)地地貌單元屬秦嶺山區(qū)河谷斜坡地貌。經(jīng)勘探揭露，場(chǎng)地內(nèi)地層自上而下依次為：第四系全新統(tǒng)素填土，坡洪積碎石粉質(zhì)粘土，震旦系羅圈組板巖組成?？辈炱陂g，各勘探點(diǎn)均見到地下水，穩(wěn)定水位在0.10～3.60m，屬潛水?；A(chǔ)設(shè)計(jì)埋深1.6～2.1m不等，基礎(chǔ)處理開挖竭示，在3、4、5和9號(hào)樓出現(xiàn)了局部土巖組合地層，必須進(jìn)行地基處理。下面以5號(hào)樓為例，介紹土巖組合地基處理方法。
5號(hào)樓南北長(zhǎng)55.52m，東西寬12.1m，原擬建3層，后又增加了一層，共四個(gè)單元，中間設(shè)有伸縮縫。其基礎(chǔ)埋深2.1m，基礎(chǔ)寬度為1.0m。地層竭示該地段，分布著素填土層0.8～3.6m，碎石土層4.2～7.8m，板巖層。開挖后，在西南角出現(xiàn)了局部板巖層?？辈靾?bào)告提供的各層地基承載力特征如表1。
2 土巖組合地基的特點(diǎn)和處理方法
2.1 土巖結(jié)合地基的特點(diǎn)和處理原則
土巖組合地基是指在建筑地基的主要受力層范圍內(nèi)，有下臥基巖表面坡度較大的地基；或石牙密布并有出露的地基；或大塊孤石或個(gè)別石巖出露的地基。
進(jìn)行土巖結(jié)合地基處理時(shí)，既要保證工程質(zhì)量，又要節(jié)約資金，一般要把握幾個(gè)處理原則。一是要充分利用上覆土層，盡量采用淺埋基礎(chǔ)。尤其在上覆土層土性較下臥層好時(shí)，更應(yīng)優(yōu)先考慮。二是要充分考慮地基、基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的相互作用，采用地基處理和建筑結(jié)構(gòu)綜合措施解決不均勻變形問題。三是要調(diào)整建筑物的基底壓力以達(dá)到調(diào)整沉降差的目的。
2.2 土巖結(jié)合地基的處理方法
不均勻巖土地基處理的方法可概括為兩類：一類是改造壓縮高的地基，一類是改造壓縮性低得地基。
改造壓縮性高的地基，使它與壓縮性低的地基相適應(yīng)。此類方法一般適用于荷載較大的柱基。有的采用樁基深入巖石層，有的采用局部深挖，比如將柱基下壓縮性高的土層局部深挖至巖石層或承載力高的深層碎石土層，采用局部加深基礎(chǔ)埋深，或用漿砌毛石或毛石混凝土等材料換填至基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)高；或采用梁、板、拱跨越等方法處理。這類處理方法一般效果較好，但造價(jià)較高。
改造壓縮性較低的地基，使它與壓縮性高的地基相適應(yīng)，如采用褥墊層法就能取得較好效果。褥墊在處理山區(qū)不均勻巖土地基中是最簡(jiǎn)便易行而又較為可靠的處理方法。它主要用來處理有局部巖層出露而大部分為土層的地基，對(duì)條形基礎(chǔ)效果較好，它能調(diào)整巖土交界部位地基的相對(duì)變形，避免由于該處應(yīng)力集中而使墻體出現(xiàn)裂縫。褥墊的厚度視需要調(diào)整的沉降量大小而定，一般300～500mm，可不計(jì)算，但需注意不使地基產(chǎn)生較大的變形。當(dāng)石芽間有較厚的軟弱土層時(shí)，可用碎石等進(jìn)行置換。
對(duì)于大塊孤石或個(gè)別石芽出露的地基，當(dāng)土層的承載力特征值大于150kPa時(shí)，房屋為單層排架結(jié)構(gòu)或一、二層砌體承重結(jié)構(gòu)時(shí)，宜在基礎(chǔ)與巖石接觸的部位采用褥墊進(jìn)行處理。褥墊可采用礦渣、中砂、粗砂、土夾石等材料，厚度一般300～500mm，夯填度根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。對(duì)于多層砌體房屋，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)狀況，進(jìn)行綜合處理，對(duì)于局部出露的巖石等，應(yīng)鑿除，整體褥墊層應(yīng)適當(dāng)加厚，使調(diào)整過度層的應(yīng)力和沉降變化趨緩；另外也可采用跨梁拱等過度形式進(jìn)行處理；建筑上可適當(dāng)調(diào)整平面位置，在變化部位設(shè)置沉降縫，結(jié)構(gòu)上采取一些結(jié)構(gòu)調(diào)整措施。
3 地基處理方案的確定。
5號(hào)住宅樓，按照設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深2.1m考慮，場(chǎng)地表層厚度不均的大部分素填土基本挖除，但在場(chǎng)地中部和東北部仍存在局部素填土層，根據(jù)地勘報(bào)告，素填土層，成分雜亂，結(jié)構(gòu)松散，承載力較低，未經(jīng)處理一般不能作為地基持力層，必須挖除處理；在場(chǎng)地的西南部，局部出現(xiàn)板巖層，該板巖層范圍約占1/5，沿東西向坡向傾斜，靠西側(cè)出露多一些，風(fēng)化嚴(yán)重。此外，在場(chǎng)地的北部，開挖時(shí)出現(xiàn)潛水，在局部素填土層中形成軟弱土層。
按照原設(shè)計(jì)要求，基礎(chǔ)下設(shè)300厚砂石墊層。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖實(shí)際，采用將北部有素填層的整體挖除，形成平緩過渡段，將西南角坡向板巖層，再整體下挖600m深，使坡度更加平緩，最后形成南高北底的分段過渡基坑。然后用礦渣墊層，分層壓實(shí)墊起，南段風(fēng)化板巖層下處理厚度接近1m深，北段最深處將近2.2m深。按照褥墊層處理原則，300厚砂石墊層適宜磚混3層以下土巖地基的處理，該多層住宅樓為4層，且板巖沿東西向傾斜，為安全起見，局部鑿除加深處理厚度是適宜的。一定厚度的散體墊層，可很好的使土巖邊界處的應(yīng)力集中和不均勻沉降得到過渡和減少。選用礦渣墊層，是因?yàn)樵摬牧鲜堑V山開采的廢棄材料，其均勻性和壓實(shí)性均較好，造價(jià)低廉，已應(yīng)用一些工程作為基礎(chǔ)墊層，效果良好，適宜于荷載不大的多層房屋的整片墊層處理。
4 墊層施工
該礦渣墊層，每層虛鋪300厚，用20t的帶振動(dòng)壓路機(jī)每層碾壓6遍，壓實(shí)后厚度一般為220，夯填度在0.74左右。壓實(shí)的目的是提高回填料的強(qiáng)度，增加土的密實(shí)度，降低壓縮性。在壓實(shí)過程中，空氣被擠出顆粒被壓碎，擠密實(shí)。
由于壓實(shí)材料為渣場(chǎng)未經(jīng)處理直接倒運(yùn)而來，因此，在施工場(chǎng)地上，必須將礦渣中較大的塊石經(jīng)人工敲碎，塊石粒徑控制在不大于200mm。攤鋪時(shí)，應(yīng)多點(diǎn)測(cè)量，在基坑周邊定控制樁，保證攤鋪厚度的均勻性。壓實(shí)時(shí)，應(yīng)控制壓實(shí)料的含水量，特別是在夏天，來料較干，不利于壓實(shí)，一般在攤鋪壓實(shí)一兩遍后，適量均勻澆水，保證壓實(shí)質(zhì)量。
5 墊層處理地基的檢測(cè)與評(píng)價(jià)
5.1 壓實(shí)效果檢測(cè)與評(píng)價(jià)
壓實(shí)系數(shù)是檢測(cè)每層墊層壓實(shí)效果的重要指標(biāo)。填料只有在最優(yōu)含水量下，壓實(shí)效果最佳。經(jīng)試驗(yàn)室擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定，該碎石礦渣的最優(yōu)含水量為6.2%，最大干密度為2.21g/m3。對(duì)于礦渣這類墊層材料來說，壓實(shí)試驗(yàn)檢測(cè)，一般采用灌水法或灌砂法。抽檢數(shù)量，一般按100m21個(gè)點(diǎn)，但不能少于3個(gè)點(diǎn)。表2為某層現(xiàn)場(chǎng)跟蹤的，實(shí)測(cè)試樣質(zhì)量、含水量、計(jì)算干密度和壓實(shí)系數(shù)數(shù)據(jù)。
上表檢測(cè)說明，該層壓實(shí)系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。表中抽點(diǎn)數(shù)據(jù)表明，該層含水率是偏大的，影響了壓實(shí)效果。該層在灑水過程中存在過量和不均勻情況，造成含水量不均勻，特別是個(gè)別邊角部位偏差較大。若能控制好填料的含水量，顆粒的均勻度和增加壓實(shí)遍數(shù)，壓實(shí)效果會(huì)更好。
5.2 靜載荷試驗(yàn)分析與評(píng)價(jià)
靜載荷試驗(yàn)的是驗(yàn)證墊層地基承載力特征值和評(píng)價(jià)地基的整體均勻性。本工程地基靜載荷試驗(yàn)，承壓板直徑1.0m，面積0.785m2厚度為3cm的鋼板，以堆載平臺(tái)工字鋼梁提供反力，采用500kN千斤頂，逐級(jí)等量加荷，每級(jí)按55kPa增加，共分8級(jí)，加至設(shè)計(jì)值的兩倍440kPa。試驗(yàn)采用分級(jí)維持荷載沉降相對(duì)穩(wěn)定法進(jìn)行，當(dāng)1h內(nèi)沉降增量小于0.1mm時(shí)，即可加下一級(jí)荷載。靜載荷試驗(yàn)共檢測(cè)3個(gè)點(diǎn)；下面為試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總（表3、表4、表5）。
承載力特征值的確定，按照現(xiàn)行規(guī)范《GB5007-2002》附錄c提出的三條確定原則：當(dāng)p-s曲線上有比例極限時(shí)，特征值取該比例極限荷載值的一半；當(dāng)極限荷載值小于對(duì)應(yīng)比例界限荷載值的2陪時(shí)，取極限荷載值的一半；當(dāng)不能按照上述二款要求確定時(shí)，可取s/b=0.01～0.015所對(duì)應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)，和p-s曲線來看，曲線為緩變曲線，未出現(xiàn)明顯的陡降現(xiàn)象，荷載試驗(yàn)未達(dá)到極限破壞階段。說明地基承載力還有儲(chǔ)備，也不能按比例界限荷載確定承載力特征值?？砂吹谌龡l，s/b=0.01的下限確定，按該條要求，沉降量應(yīng)不超過0.01x1000=10mm，設(shè)計(jì)要求的220kPa的一倍壓力下的試驗(yàn)累計(jì)最大沉降量是5.49mm<10mm，可取220kPa作為承載力特征值是安全的，也滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。此3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)，分別為4.53，4.04和5.49數(shù)據(jù)差異未超過平均值（4.69）的30%，說明均勻性滿足要求，墊層的壓實(shí)效果較好。
5.3 動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)分析與評(píng)價(jià)
動(dòng)力觸探試驗(yàn)是利用一定的錘擊能量，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，根據(jù)打入土中的難易程度來判別土層工程性質(zhì)的一種現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法。判別指標(biāo)采用的是貫入一定深度（10cm）的錘擊數(shù)。本樓沿基坑周圈總共布置了10個(gè)點(diǎn)，詳細(xì)測(cè)試結(jié)果見表6。
按照《巖土工程勘察規(guī)范》對(duì)碎石土密實(shí)度的劃分標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)，10
按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7-89），對(duì)碎石土承載力標(biāo)準(zhǔn)值的分類標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)土為角礫時(shí)，稍密狀態(tài)，承載力標(biāo)準(zhǔn)值在200～250kPa，中密，標(biāo)準(zhǔn)值在250～400kPa，密實(shí)，標(biāo)準(zhǔn)值在400～600kPa；按照此標(biāo)準(zhǔn)，該墊層地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)在400kPa以上。雖然，（GB5007-2002）版的《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》考慮到我國(guó)幅員遼闊，土質(zhì)條件各異，取消了承載力表?xiàng)l文和附錄，建議勘察單位按照地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)確定承載力，但該表仍有很大的適用價(jià)值。因而，檢測(cè)報(bào)告將滿足設(shè)計(jì)要求的220kPa作為地基承載力特征值，是安全的。也表明該地基處理效果很好，滿足了設(shè)計(jì)要求。
6 結(jié)語
（1）山區(qū)建筑工程地質(zhì)條件復(fù)雜，只有認(rèn)真勘察，查清工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)與水文地質(zhì)條件，才能因地制宜的制定處理措施，消除安全隱患，因此山區(qū)建設(shè)，作好地質(zhì)勘察工作非常重要。
（2）山區(qū)土巖組合地基，土層的軟硬不均，差異明顯。因此地基處理，要結(jié)合地質(zhì)特點(diǎn)和建筑結(jié)構(gòu)形式，正確選擇處理方法，要充分考慮土巖結(jié)合部的應(yīng)力過渡，利用地基處理和建筑結(jié)構(gòu)綜合措施解決地基不均勻沉降問題，才能取得較好效果。
（3）大面積的地基處理，應(yīng)及時(shí)跟蹤自檢數(shù)據(jù)，做好檢測(cè)試驗(yàn)，分析檢測(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)處理效果。
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