對(duì)大同地區(qū)人工填土地基的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

高 戰(zhàn) 鎖

(大同市勘察測(cè)繪院，山西 大同 037000)

對(duì)大同地區(qū)人工填土地基的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

高 戰(zhàn) 鎖

(大同市勘察測(cè)繪院，山西 大同 037000)

對(duì)大同地區(qū)人工填土地基的種類、組成、性狀進(jìn)行了分析說明，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)人工填土地基承載力的快速確定依據(jù)進(jìn)行了闡述，為該地區(qū)地基的處理及設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

填土，灰土地基，砂卵地基，承載力

隨著近年來大同市城市建設(shè)步伐的加快，多層、中高層、高層建筑物逐漸進(jìn)入到廣大勘察、設(shè)計(jì)人員的日常工作中。而且隨著人口增多及經(jīng)濟(jì)步伐的加快，土地也越來越緊缺，一些工程建筑不得不建在了地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜的地段，比如嚴(yán)重液化土、嚴(yán)重濕陷性土、跨越不同地質(zhì)單元場(chǎng)地、不均勻地基土、軟弱土等。這對(duì)我們的勘察工作都提出了更高的要求，對(duì)地基的處理及設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。以下就近年來在大同地區(qū)我所接觸的常見的兩種人工地基做一點(diǎn)闡述，發(fā)表一些見解，供大家參考。

1 人工灰土地基

1.1 灰土類型

灰土常見類型為3∶7灰土及2∶8灰土。

1.2 灰土組成

灰土由石灰及粉質(zhì)粘土依體積配合比組成,土料宜為粉質(zhì)粘土，不宜選用塊狀粘土及砂質(zhì)粉土，不得含有松軟雜質(zhì)，并應(yīng)過篩，其粒徑不得大于15 mm。石灰宜用新鮮的消石灰,其顆粒不得大于5 mm。

1.3 灰土壓實(shí)指標(biāo)

采用機(jī)械碾壓或夯實(shí)的填土其壓實(shí)系數(shù)不宜小于0.95。壓實(shí)系數(shù)λc為土的控制干密度ρd與最大干密度ρdmax的比值；最大干密度ρdmax宜采用擊實(shí)試驗(yàn)確定，當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí)，最大干密度可按下式計(jì)算：

ρdmax=ηρwds/(1+0.01wopds)。

其中，ρdmax為分層壓實(shí)填土的最大干密度；η為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，粉質(zhì)粘土取0.96，粉土取0.97；ρw為水的密度；ds為土粒相對(duì)密度(比重)；wop為填料的最優(yōu)含水量。

當(dāng)以粉質(zhì)粘土或粘粒含量14%≥ρc≥10%的粉土作填料時(shí)，其最優(yōu)含水量可采用擊實(shí)試驗(yàn)確定。對(duì)灰土墊層土料的施工含水量宜控制在wop±2%的范圍內(nèi)，施工經(jīng)驗(yàn)為雙手握住灰土后成型，松手后落地散碎為施工含水量最優(yōu)。

1.4 灰土壓實(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)

灰土檢驗(yàn)控制指標(biāo)有二：一為壓實(shí)系數(shù)，二為測(cè)試試驗(yàn)。壓實(shí)系數(shù)可采用環(huán)刀法、灌砂法、灌水法或其他方法檢驗(yàn)。應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以設(shè)計(jì)壓實(shí)系數(shù)所對(duì)應(yīng)的貫入度為標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)墊層的施工質(zhì)量。測(cè)試試驗(yàn)可采用靜載荷法、貫入儀、靜力觸探、輕型動(dòng)力觸探或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢驗(yàn)。

1.5 灰土墊層承載力

準(zhǔn)確提供灰土墊層承載力特征的方法為靜載荷法。但在實(shí)際施工中甲方因?yàn)楣て诩百M(fèi)用的問題，常要求采用標(biāo)準(zhǔn)貫入法及輕型動(dòng)力觸探法、靜力觸探。對(duì)目前來講尚無可依據(jù)的規(guī)范及現(xiàn)成表格可查，靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)較少。因此，我將一些經(jīng)驗(yàn)值提供給大家，該值在已完成的建筑項(xiàng)目中均使用良好，至目前為止尚無出現(xiàn)任何問題。同時(shí)附錄標(biāo)準(zhǔn)貫入對(duì)天然地基土承載力確定表做比較。利用標(biāo)準(zhǔn)貫入值確定人工灰土承載力表見表1。

表1 利用標(biāo)準(zhǔn)貫入值確定人工灰土承載力表

1.6 數(shù)據(jù)采集

準(zhǔn)確提供灰土墊層承載力特征值前提是科學(xué)、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)的儀器設(shè)備應(yīng)完好，操作方法按施工程序正確實(shí)施。比如有些單位勘察技術(shù)與鉆探勞務(wù)分離后，對(duì)工人的技術(shù)培訓(xùn)不夠重視，對(duì)操作程序的領(lǐng)悟就會(huì)發(fā)生偏差。如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的技術(shù)要求貫入器打入土中15 cm后，開始記錄每打入10 cm的錘擊數(shù)，累計(jì)打入30 cm的錘擊數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N。而實(shí)際工作中我就常見到很多人不預(yù)打15 cm,這樣會(huì)導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)偏小。

1.7 數(shù)據(jù)應(yīng)用

表中數(shù)據(jù)為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)修正后所得參數(shù)的平均值，同時(shí)考慮到巖土材料的均質(zhì)性、各向異性及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)。從目前看尚屬保守，主要是缺乏靜力觸探和靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但反映出有一點(diǎn)值得關(guān)注的是：具有相同錘擊數(shù)的天然地基土與控制了壓實(shí)系數(shù)的填土承載力相比，后者會(huì)大于前者的值。天然地基土沉積年代雖然久遠(yuǎn)，但其受到沉積環(huán)境、巖土化學(xué)成分、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等各種內(nèi)外力地質(zhì)作用影響，在確定其承載力時(shí)應(yīng)具體問題具體分析，不可一概而論。

2 人工砂卵地基

2.1 砂卵類型

砂卵常見類型為天然砂石、碎石屑、級(jí)配砂卵。

2.2 砂卵組成

天然砂石由河床或河漫灘中沖積物組成,俗稱河光。組成多為磨圓度好的卵石、圓礫、各種砂土。粘粒含量較少，較適宜選用人工砂卵級(jí)配墊層，在大同地區(qū)取用方便，成本低。但需要測(cè)定砂土的不均勻系數(shù)Cu，不均勻系數(shù)Cu≥10為級(jí)配良好的土。最大粒徑不宜超過50 mm。

碎石屑常見類型為3 mm～7 mm或2 mm～4 mm石屑，原料均為硬質(zhì)巖石破碎而成，常見硬質(zhì)巖石包括未風(fēng)化～微風(fēng)化的花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英巖、石英砂巖、硅質(zhì)礫巖、硅質(zhì)石灰?guī)r等。

級(jí)配砂卵為根據(jù)專門試驗(yàn)確定的最優(yōu)級(jí)配：卵石、圓礫、粗砂的比例為4∶3∶3或常用級(jí)配：卵石、圓礫、粗砂的比例為3∶4∶3。不含植物殘?bào)w及垃圾等雜質(zhì)，當(dāng)使用粉細(xì)砂或石粉(粒徑小于0.075 mm的部分不超過總重的9%)時(shí),應(yīng)摻入不少于總重30%的碎石或卵石作骨架。

2.3 砂卵壓實(shí)指標(biāo)

采用機(jī)械碾壓或夯實(shí)的填土其壓實(shí)系數(shù)λc應(yīng)控制在0.94～0.97。壓實(shí)系數(shù)λc為砂土的控制干密度ρd與最大干密度ρdmax的比值；最大干密度ρdmax可采用2.0 t/m3～2.2 t/m3。

2.4 砂卵壓實(shí)質(zhì)量檢驗(yàn)

砂卵檢驗(yàn)控制指標(biāo)有二，一為壓實(shí)系數(shù)，二為測(cè)試試驗(yàn)。壓實(shí)系數(shù)可采用環(huán)刀法、灌砂法、灌水法或其他方法檢驗(yàn)。應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以設(shè)計(jì)壓實(shí)系數(shù)所對(duì)應(yīng)的貫入度為標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)墊層的施工質(zhì)量。測(cè)試試驗(yàn)可采用靜載荷法、貫入儀、重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢驗(yàn)。

2.5 砂卵墊層承載力

準(zhǔn)確提供砂卵墊層承載力特征的方法為靜載荷法。但在實(shí)際施工中甲方因?yàn)楣て诩百M(fèi)用的問題，常要求采用重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)。對(duì)目前來講可參考的規(guī)范及現(xiàn)成表格為《工程地質(zhì)手冊(cè)》第4版所列碎石土N63.5與承載力fak的關(guān)系表，適用范圍為沖、洪積成因的碎石土，d60≤30 mm,不均勻系數(shù)Cu≤120。在大同地區(qū)砂卵墊層承載力靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，主要為一些地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值，該值在已完成的建筑項(xiàng)目中均使用良好，至目前為止尚無出現(xiàn)任何問題。因此把在工作中常用的重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)與壓實(shí)砂卵墊層承載力關(guān)系列表給大家，同時(shí)附錄重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)與天然碎石地基土承載力確定表做比較。利用重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)確定人工砂卵墊層承載力表見表2。

表2 利用重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)確定人工砂卵墊層承載力表

2.6 數(shù)據(jù)采集

準(zhǔn)確提供砂卵墊層承載力特征值前提是科學(xué)、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)。采據(jù)數(shù)據(jù)的儀器設(shè)備應(yīng)完好，操作方法按施工程序正確實(shí)施。比如有些鉆探單位的測(cè)試設(shè)備重錘質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)63.5 kg，有的設(shè)備穿心桿不符合標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度76 cm。這些都會(huì)對(duì)記數(shù)產(chǎn)生誤差，因此應(yīng)經(jīng)常對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)校正，并對(duì)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行準(zhǔn)確分析。

2.7 數(shù)據(jù)應(yīng)用

表中數(shù)據(jù)為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計(jì)修正后所得參數(shù)的平均值，同時(shí)考慮到回填材料的均質(zhì)性、各向異性及當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)。從目前看也有保守之嫌，關(guān)鍵還是缺乏靜力觸探和靜載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)作對(duì)比。但是從兩種材料的組成上分析：沖洪積作用形成的碎石土在長(zhǎng)期水流沖刷下，碎石骨架間會(huì)充滿中粗砂，但從地質(zhì)成因分析，該碎石土從地基的均勻性方面論證應(yīng)較人工砂卵墊層為差；從力學(xué)方面分析，沖洪積作用形成的碎石土只受到其上部土自重應(yīng)力影響，而控制了壓實(shí)系數(shù)的砂卵墊層會(huì)受到外力振動(dòng)、碾壓。因此從邏揖推理后者會(huì)大于前者的承載力值。但在檢驗(yàn)回填砂卵墊層的觸探事實(shí)數(shù)據(jù)上，從第二步或第三步錘擊數(shù)很容易達(dá)到12擊以上，從第四步到第十步錘擊數(shù)往往達(dá)到25擊以上，有的達(dá)到40擊。有人就將修正系數(shù)往小選，也沒有很有力的證據(jù)。只是回填砂卵墊層承載力能達(dá)到設(shè)計(jì)要求而已，大不了多多保守，這是研究自然科學(xué)的人所不應(yīng)有的行為。在這個(gè)課題上還是應(yīng)該仔細(xì)、深入的進(jìn)行研究。

以下工程實(shí)例雖為西安地區(qū)工程，但其施工方法及回填材料與砂卵級(jí)配與大同地區(qū)工程相似。況且該工程布設(shè)了很有說服力的兩個(gè)載荷試驗(yàn)點(diǎn)，因此這些數(shù)值很值得我們大同同行的關(guān)注。

3 工程實(shí)例

西安地區(qū)某賓館主樓為疊落式建筑，中間16層，兩側(cè)為11層，10層，9層，8層建筑相連，基礎(chǔ)埋深分別為±0.00以下-8.10 m，-6.90 m，-5.40 m，由于基底以下有厚約3 m較軟的高濕度黃土，采用換土墊層方案，中間部分換作3.20 m的礫石墊層，兩側(cè)換作1.50 m～2.40 m的2∶8灰土墊層?；娱_挖深度分別為-11.30 m,-8.00 m,-6.80 m不等。設(shè)計(jì)要求礫石墊層的f0≥350 kPa,E0≥80 MPa；灰土墊層f0≥250 kPa,E0≥10 MPa?；娱_挖采用井點(diǎn)降水，基坑邊緣既未放坡也未支擋,基本上能保持穩(wěn)定。礫石墊層的級(jí)配是根據(jù)專門試驗(yàn)確定的最優(yōu)級(jí)配：卵石、圓礫、粗砂的比例為4∶3∶3,配好料的礫石在基坑內(nèi)鋪勻(每層虛鋪30 cm～35 cm)，用12 t的振動(dòng)壓路機(jī)碾壓12遍(平碾4遍，振動(dòng)碾5遍，再平碾3遍)，壓路機(jī)走速限制在2.6 km/h(一檔)。經(jīng)檢測(cè),墊層的干密度達(dá)23 kN/m3,載荷試驗(yàn)結(jié)果：礫石墊層的承載力達(dá)到800 kPa時(shí),變形模量E0=95.6 MPa～100.4 MPa,曲線上尚未出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)。重型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)，墊層在水平方向上是均勻的，垂直方向上的擊數(shù)則隨深度增加,在1 m深度內(nèi)為40擊～80擊，在1 m深度以下超過100擊。

施工時(shí)的常規(guī)檢驗(yàn)和重型動(dòng)力觸探是按每100 m2～350 m2一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行的,載荷試驗(yàn)點(diǎn)兩處。

砂石和灰土墊層處理效果都很好,建筑物封頂時(shí)最大沉降量未超過30 mm。

[1] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S].

[2] J 220—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 常士驃，張?zhí)K民，項(xiàng) 勃.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

Consideration on artificial filling foundation in Datong region

Gao Zhansuo

(DatongSurveyandDesignInstitute,Datong037000,China)

The paper illustrates artificial filling foundation categories, composition and quality in Datong region, describes fast artificial filling foundation bearing capacity determination basis by combining with practical experience, which has laid a foundation for the foundation treatment and design in the region.

filling, lime foundation, sand-pebble foundation, bearing capacity

1009-6825(2015)07- 0051- 02

2014-12-29

高戰(zhàn)鎖(1972- )，男，工程師

TU449

A