陳承佑
(玉林市建設工程質量檢測中心 廣西玉林 537000)
在巖土工程勘察中,需要采用合理可行的方法掌握土層各項性質指標,然后根據(jù)所得性質指標,制定有效的地基處理方法,并對地基處理后的承載力等進行評價,驗證所用地基處理方法是否可行和有效。
工程地周圍以河流、灘涂與鹽地居多,地勢平坦,高程在1.30~4.40m范圍內,其地層以填土和粉砂為主,其中,填土較為松散,以粉砂和粉土兩種類型為主;而粉砂處于飽和狀態(tài),礦物以長石和適應為主,顆粒級配較差,但磨圓與分選相對較好,且含有貝殼碎屑。
利用鉆機進行鉆探作業(yè),用泥漿進行護壁。對于粉土和黏性土,利用薄壁取土器通過靜力壓入與重錘少擊入來采取原樣,在液化判別過程中使用的粉土應取標準貫入芯中的擾動樣,而砂樣直接取擾動樣[1]。
室內試驗主要包括以下內容:①物理力學性質的試驗;②直剪試驗;③三軸試驗;④顆粒分析試驗;⑤砂土水上或水中休止角試驗;⑥土質分析試驗。
即標貫試驗與土壤的電阻率試驗。其中,在進行電阻率試驗時,主要采用AMNB的方法,以此對土壤可能的腐蝕性進行評價。
在含水量試驗過程中主要采用的是烘干法,而重度試驗主要采用的是環(huán)刀法,對于直剪試驗結果,由庫倫定律圖解來確定;而對于三軸試驗結果,則由摩爾-庫倫圖解來確定。通過勘察得到的資料,采用HNCAD17.5版進行整體,對不同土層具有的性質指標實施統(tǒng)計分析,對于地基土,其工程特性指標對應的代表值,主要包括特征值、標準值與平均值,比如抗剪強度取標準值,而壓縮性取平均值[2]。
工程場地的地形總體上呈南高北低,區(qū)域地貌較為單一,建筑場地屬III類,較為穩(wěn)定,從上到下依次為:①-1:素填土,中等壓縮性,呈灰黃色,強度較低,層位穩(wěn)定,厚度為1.30m左右,層底標高在1.11~2.00m范圍內,主要為粉砂和粉質黏土,結構較為松散;①-2:雜填土,中高等壓縮性,呈灰褐色,強度低,厚度為1.70m左右,層底標高為1.15m,主要為灰膏,只在局部少量分布;②:粉砂,中等壓縮性,呈灰褐色,強度稍低,層位穩(wěn)定,厚度為3.00m左右,層底標高在-2.00~-1.28m范圍內,主要為長石石英,具有一定液化性,其液化指數(shù)在21.03左右;③:粉砂,低等壓縮性,呈灰黃褐色,強度稍高,層位穩(wěn)定,厚度為3.00m左右,層底標高在-4.92~-4.35m范圍內,主要為長石石英,具有一定液化性,其液化指數(shù)在4.94~10.25范圍內;④:粉質黏土,中等壓縮性,呈灰褐黃色,強度稍高,層位穩(wěn)定,厚度為4.00m左右,層底標高在-9.52~-8.95m范圍內,具有可塑性,且局部為硬塑;⑤:粉砂,低等壓縮性,呈黃褐色,強度較高,層位穩(wěn)定,厚度為6.20m左右,層底標高在-15.82~-15.35m范圍內,具有較高的密實度,可作為天然地基或樁基的持力層;⑥:粉質黏土,中等壓縮性,呈黃褐色,強度較高,層位穩(wěn)定,厚度為7.50m左右,含有一定量鐵質氧化物,也可作為天然地基[3]。
統(tǒng)計、整理并分析試驗結果,確定如表1所示的特征值。
表1 承載力特征值
電阻率的測定主要采用的是AMNB法,對1~5m深度范圍內的電阻率數(shù)值進行測定。測試時,共設8個孔位,各孔測定結果為:
(1)當深度為1.0m時,1#-8#孔的電阻率測定結果為79.7Ω·m、10.8Ω·m、13.2Ω·m、9.4Ω·m、11.8Ω·m、10.2Ω·m、8.1Ω·m 和 9.7Ω·m;
(2)當深度為2.0m時,1#-8#孔的電阻率測定結果為85.9Ω·m、7.1Ω·m、18.8Ω·m、7.9Ω·m、8.9Ω·m、8.7Ω·m、7.5Ω·m 和 11.6Ω·m;
(3)當深度為3.0m時,1#-8#孔的電阻率測定結果為59.2Ω·m、6.5Ω·m、12.1Ω·m、5.7Ω·m、7.7Ω·m、7.5Ω·m、5.3Ω·m 和 8.2Ω·m;
(4)當深度為4.0m時,1#-8#孔的電阻率測定結果為52.8Ω·m、5.9Ω·m、8.5Ω·m、5.0Ω·m、6.8Ω·m、6.2Ω·m、4.9Ω·m 和 6.9Ω·m;
(5)當深度為5.0m時,1#-8#孔的電阻率測定結果為41.1Ω·m、5.6Ω·m、6.6Ω·m、4.8Ω·m、6.0Ω·m、5.8Ω·m、4.4Ω·m 和 5.1Ω·m。
建筑上浮力經計算等于35kPa左右,地基底部壓力在150kPa左右,因此對抗浮可不予考慮。
擬建建筑上部結構采用框架結構,獨立基礎,底部壓力為150kPa左右,埋深為1.5m,處在①-1層表面。由于下覆土有嚴重的液化現(xiàn)象,所以基礎埋深應達到3.6m,即處在②層表面。
如前所述,②層承載力特征值等120kPa,按現(xiàn)行設計規(guī)范,經深寬修正后,特征值等于177.04kPa,其強度可以達到要求。
由于②層與③層均具有一定液化性,所以如果地基液化等級達到中等語義上,需要消除所有液化沉陷,也可消除局部沉陷后,對基礎與建筑的上部結構進行特別處理。不可將天然地基直接視作基礎持力層。
另外,由于地基土具有一定腐蝕性,所以應通過振沖碎石樁的設置來消除液化沉陷現(xiàn)象,使樁端進入到處于穩(wěn)定狀態(tài)的土層當中,同時對局部較為嚴重的部位采用級配砂石進行換填,并與振沖碎石樁相配合同時施工,在提高承載力的基礎上,通過換填形成復合地基,起到延緩或避免樁體腐蝕的重要作用[4]。
對于單樁承載力,以7#鉆孔所在地層為例,該地層樁基的直徑為400mm,頂部標高為3.30m,底部標高為-15.7mm,樁長的有效值為17m,將⑤層作為持力層,經估算,極限承載力對應的標準值等于1544kN,而承載力的特征值等于772kN。
根據(jù)現(xiàn)行設計規(guī)范,當樁徑為400mm時,按1.5m的間隔距離進行布樁,然后對形成的復合地基進行承載力特征值計算,即148kPa,其處理深度為15m。這一位置處在⑤層。
采用振沖碎石樁的方法后,承載力的特征值需要通過專門的試驗來確定,同時以荷載試驗確定的變形模量,以及實際使用的基礎類型和荷載等為依據(jù)實施變形計算。
綜上所述,在振沖碎石樁的基礎上對粉砂液化地層進行換填處理,既能提高土層的承載力,又能防止鋼筋等材料受到腐蝕作用,延緩樁體材料發(fā)生腐蝕老化,延長建筑整體使用壽命,從而帶來理想的經濟效果。