某工程的勘察及不良地質(zhì)條件處理

孫領(lǐng)輝

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院地質(zhì)勘察研究所，新疆烏魯木齊830000）

1 概述

對于濱海地區(qū)的多層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，由于表層硬殼層的存在，可改變軟土的受力分析，考慮硬殼層的應(yīng)力擴(kuò)散和彈性地基板作用，對地基的塑形變形起著遏制作用；在硬殼層上修建建筑物，當(dāng)建筑物荷載較小時(shí)，荷載經(jīng)硬殼層的應(yīng)力擴(kuò)散后，施加軟土層的附加應(yīng)力小于軟土的承載力時(shí)，可對軟土層不進(jìn)行處理。

2 工程地質(zhì)條件

工程區(qū)位于新疆某一水庫左岸的二級階地上，毗鄰水庫?？辈炱谒畮焖?280.5m，地面高程約1285.0m，廠區(qū)處于河左側(cè)二級階地，工程區(qū)內(nèi)地勢平整，植被發(fā)育。場地為開闊平坦均勻的軟土類地層，對建筑抗震不利的地段，場地類別屬Ⅱ類。

根據(jù)勘察結(jié)果，工程區(qū)地層巖性大致可分為3層：

第①層：在工程區(qū)埋深0～6.0m（局部8.5m），巖性以人工堆積碎塊石為主，呈青灰色、深灰色，結(jié)構(gòu)松散—稍密，可見架空結(jié)構(gòu)，在探坑開挖過程中坑內(nèi)垮塌嚴(yán)重。

人工堆積含土碎石天然狀態(tài)下：干密度ρd=1.77～1.78g/cm3，含水量W=2.5%～2.7%，最大干密度ρdmax=2.03～2.04g/cm3，最小干密度ρdmin=1.63～1.65g/cm3，相對密度Dr=0.38～0.40，結(jié)構(gòu)稍密，工程性質(zhì)差，建議地基承載力120～140kPa，但應(yīng)考慮地層結(jié)構(gòu)不均一導(dǎo)致的不均勻沉降。

第②層：在工程區(qū)6.0～11.0m范圍內(nèi)，為低液限粉土，受水庫庫內(nèi)水位影響，呈可塑—軟塑，厚5～6m，天然狀態(tài)下：干密度ρd=1.49～1.64g/cm3，含水量 W=20.5%～27.7%（可塑狀），流速狀大于30%,近似于軟土，孔隙比e=0.61～0.78，液限WL=27%～32.5%，塑限WP=15.0%～18.6%，天然狀態(tài)下壓縮系數(shù)a0.1～0.3=0.48～0.61MPa-1，壓縮模量ES=2.88～3.47MPa，屬于高壓縮土，滲透系數(shù)K=（0.65～9.1）×10-5cm/s，為微透水。該層均處于地下水位以下，根據(jù)工程類比法，地基承載力特征值100kPa。

第③層：在工程區(qū)埋深11.0m以下為青灰色砂礫石，結(jié)構(gòu)中密—密實(shí)，連續(xù)性好，地基承載力350kPa。

3 地基處理分析

（1）建筑結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)尺寸為矩形，長約120m，寬約60m，順河向布置。地上一層，結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，無地下室。

（2）處理方案。天然地基除第③層砂卵礫石層外，第①層和第②層均不宜直接作為建筑物基礎(chǔ)，但第③層埋深較大，周邊條件又收到限制，不適合將基礎(chǔ)放置第③層。使用樁基礎(chǔ)時(shí)，因①、②層巖土均為欠固結(jié)土，會產(chǎn)生負(fù)摩阻力，導(dǎo)致樁的承載力下降，且在開挖過程中，會導(dǎo)致下部粉土層初始靜力平衡遭到破壞，很可能會出現(xiàn)基礎(chǔ)失穩(wěn)，導(dǎo)致周邊道路及變電所發(fā)生地基沉降，造成破壞；而且選用樁基礎(chǔ)，必須穿過人工堆積碎石土，需考慮基坑支護(hù)，增大投資及延誤工期，無明顯優(yōu)勢。

考慮本工程為箱型基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約0.5m，處于第一層人工堆積物上，且下臥層為軟土層，修正后的粉土地基承載力為100kPa，即只要傳遞至粉土層的基礎(chǔ)附加應(yīng)力與上覆自重應(yīng)力之和小于地基承載力即可滿足國家相應(yīng)規(guī)范：

式中：Pz——相應(yīng)于作用的標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí)，軟弱下臥層頂面處的附加壓力值；

Pcz——軟弱下臥層頂面處的自重壓力值；

faz——軟拖下臥層頂面處經(jīng)深度修正后的地基承載力特征值。

通過計(jì)算，當(dāng)基礎(chǔ)底部距下臥層的間距d?4.0m時(shí)，Pz+Pcz?faz可滿足國家相應(yīng)規(guī)范。

考慮表層人工堆積碎石的不均一性和結(jié)構(gòu)的松散特性，并對下臥層軟土不擾動的情況下，對表層4.0m進(jìn)行基礎(chǔ)換填，并對4.0m以下的土層進(jìn)行碾壓至密實(shí)。

4 換土墊層設(shè)計(jì)與施工

(1)換土墊層設(shè)計(jì)。為使換填土層能夠形成結(jié)構(gòu)密實(shí)，地基承載力及變形均能滿足設(shè)計(jì)要求，根據(jù)表層人工碎石土的顆分資料及對應(yīng)的試驗(yàn)資料：大于200mm含量22.6%，60～200mm含量31.1%，20～60mm含量23.7%，5～20mm含量12.1%，2～5mm含量1.5%，0.5～2mm 含量 1.3%，0.25～0.5mm 含量 0.9%，0.075～0.25mm含量0.7%，小于0.075mm含量6.1%；Cu=23.3，Cc=2.3，根據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》，屬于級配良好的土。人工堆積碎石土中碎石母巖成分為某電站施工洞室開挖料，質(zhì)地堅(jiān)硬，且含鹽量低，可作為基礎(chǔ)換填材料。

碎石土最小干密度為ρdmin=1.63～1.65g/cm3，取ρdmin=1.64g/cm3；根據(jù)擊實(shí)試驗(yàn)，碎石土擊實(shí)后最大干密度可達(dá)到ρdmax=2.03～2.04g/cm3，取ρdmax=2.04g/cm3。當(dāng)碎石土的結(jié)構(gòu)為中密以上時(shí)，地基承載力可達(dá)到200kPa，可滿足設(shè)計(jì)要求；根據(jù)目前工程建設(shè)施工經(jīng)驗(yàn)，碎石土的相對密度達(dá)到0.85時(shí)，既容易達(dá)到，而且基礎(chǔ)沉降也可控，可滿足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過對比，選定碎石土壓實(shí)后相對密度不低于0.85。

（2）換土墊層施工：

①按照設(shè)計(jì)要求將基礎(chǔ)底板以下3.5m的人工碎石土全部挖除，開挖邊坡取1:1.25，挖出后堆放至指定區(qū)域。

②開挖至設(shè)計(jì)高程后，對基坑底部進(jìn)行碾壓，碾壓后，經(jīng)檢測，密度為1.98～2.0g/cm3,對應(yīng)的相對密度Dr=0.876～0.918，滿足設(shè)計(jì)要求。

③分層鋪土，分層碾壓，合格后方可進(jìn)行新一層填土施工?；油谥猎O(shè)計(jì)高程后，驗(yàn)槽后先行找平，對找平行和回填土的邊端部位用20～22t光碾壓路機(jī)碾壓后，經(jīng)檢測，密度為1.98～2.0g/cm3,對應(yīng)的相對密度Dr=0.876～0.918，滿足設(shè)計(jì)要求。上部回填土?xí)r，根據(jù)現(xiàn)場壓實(shí)試驗(yàn)確定壓實(shí)層厚，初步選擇壓實(shí)層厚為0.6m、0.8m、1.0m。經(jīng)過壓實(shí)試驗(yàn)對比（見表1），結(jié)合設(shè)計(jì)要求、施工效率和經(jīng)濟(jì)對比，選定壓實(shí)厚度為0.8m，碾壓次數(shù)為8次，壓實(shí)后地基的均一性較好。

表1 碾壓試驗(yàn)對比表

5 填土的檢驗(yàn)

在施工過程中，對換填后壓實(shí)土，每層選取12～15個點(diǎn)進(jìn)行測試，現(xiàn)場測定碎石土層最小干密度為1.98g/cm3,最大干密度為2.01g/cm3,額對應(yīng)的相對密度為Dr=0.87～0.94，滿足設(shè)計(jì)要求（Dr?0.85）。

6 結(jié)論

工程目前已經(jīng)建設(shè)完成并已使用，使用情況良好，無明顯沉降和其他變形，說明在地基承載力要求不高、地基沉降要求嚴(yán)格的情況下，采用換土墊層和箱型基礎(chǔ)共同協(xié)調(diào)工作的方式是解決深層軟土地基承載力不足的有效途徑。

本工程在選擇換土材料時(shí)，根據(jù)比選選擇了上部碎石土進(jìn)行重新填筑碾壓，就近取材，節(jié)約了工程建設(shè)資金、加快了工程建設(shè)進(jìn)度，取得了較好的效果。

在濱海工程建設(shè)過程中，軟土的存在極大地影響了工程的投資、延誤工程建設(shè)的進(jìn)度，影響工程建設(shè)的質(zhì)量，地基處理的難度及選擇地基處理的方法極為重要。在勘察期要詳細(xì)查明軟土層的結(jié)構(gòu)、埋深及分布范圍，為基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)提供可靠的勘測成果。

[1]GB50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S].

[3]JGJ79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 綦春明，聶春龍，張志衡.某下臥軟土層地基處理的優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工[J].施工技術(shù)，2008，37（1）.

[5] 王錫朝，史冊光，朱建.地表硬殼層對下臥軟土層的封閉作用[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，8（2）.

[6] 楊寬.硬殼層軟土地基不處理的試驗(yàn)研究[J].路基工程，2008，140（5）.