特殊地層巖土工程勘察的施工策略

楊 柳

（江西省地質局二六五大隊，江西 鷹潭 335000）

1 場地地質條件

1.1 地形地貌

本項目位于五桂山隆起之南側，地質構造復雜，自侏羅紀以來，經多次構造運動，中生代地質活動強烈，酸性地質礦物侵入遍布全區(qū)，新生代伴以小規(guī)模的基性礦漿侵入[1]。附近無地表河流，地下水主要賦存在人工填土中、粗砂、礫砂孔隙中和花崗巖風化帶風化裂隙中。

項目所處區(qū)域近年屬弱震區(qū)，場地范圍未發(fā)現(xiàn)有崩塌、滑坡、泥石流等地質災害，亦未揭露有古河道、斷裂破碎帶、溝濱等不良埋藏物，場地整體穩(wěn)定。

1.2 地層巖性

本項目土層主要為人工填土層、海陸交互相沉積和巖層，下伏基巖為燕山三期花崗巖（γ52-3）[2]。根據(jù)鉆探揭露，按巖性、地質時代和成因類型來劃分，將巖土層自上而下分為3個大層，9個亞層，主要特征如下：

1.2.1 人工填土層（Q4ml）

1層塊石填土：所有鉆孔均有揭露，層厚2.60m～5.10m，平均厚度3.38m，層底標高-2.79m～-0.24m。

1.2.2 海陸交互相沉積層（Q4mc）

1層淤泥：所有鉆孔均有揭露，層厚8.00m～13.50m，平均厚度10.37m，層底標高-15.07m～-10.24m。

2層粉質粘土：所有鉆孔均有揭露，層厚0.50m～10.30m，平均厚度4.61m，層底標高-38.24m～-10.74m，平均層底標高-25.72m。

3層淤泥質土：除鉆孔ZK2未揭露外，其余鉆孔均有揭露，層厚1.70m～11.40m，平均厚度6.84m，層底標高-36.79m～-16.89m，平均層底標高-24.01m。

4層粗砂：所有鉆孔均有揭露，層厚0.50m～10.50m，平均厚度4.83m，層底標高-34.44m～-24.04m，平均層底標高-27.83m。

5層礫砂 ：除鉆孔ZK3未揭露外，其余鉆孔均有揭露，層厚1.90m～8.10m，平均5.33m，層頂標高-38.24m～-32.91m；層底標高-44.38m～-37.60m。

1.2.3 燕山三期地層

1層全風化花崗巖：局部分布于場地，僅鉆孔ZK12、ZK13、ZK14、ZK18揭露有該層，層厚1.00m～1.90m，平均1.45m，層頂標高-43.13m～-38.29m；層底標高-44.93m～-39.39m。

2層強風化花崗巖：所有鉆孔均揭露有該層，僅鉆孔ZK18未揭穿該層，揭露厚度1.30m～4.50m，平均厚度2.12m，層頂標高-44.93m～-36.45m。

3層中風化花崗巖：除鉆孔ZK18未揭露該層外，其余鉆孔均揭露該層，未揭穿，揭露層厚1.40m～5.00m，平均厚度3.29m，層頂標高-46.54m～-37.95m，場地基巖面起伏較大。

1.3 場地水

1.3.1 地表水

施工期間場地部分地段被水淹沒，水深0.40m～0.60m，地表水pH值6.55～6.58，侵蝕性CO215.07mg/L～23.10mg/L，HCO3-0.65mmol/L～0.75mmol/L，對混凝土結構具微腐蝕，對混凝土結構具弱腐蝕，在干濕交替條件下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕，在長期浸水條件下對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕。

1.3.2 地下水

地下水主要賦存在人工填土中、粗砂、礫砂孔隙中和花崗巖風化帶風化裂隙中，SO42-含量14.41mg/L～19.21mg/L，Mg2+含量7.90mg/L～10.33mg/L，NH4+含量0 mg/L，總礦化度381.0mg/L～429.0mg/L，對混凝土結構具微腐蝕。

2 特殊地層巖土工程勘察的要點分析

2.1 勘察等級的確定

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001 2009年版），擬建工程重要性等級為三級；場地分布有較厚層的淤泥、土體較軟弱，為對抗震不利地段，軟土固結沉降一般發(fā)育，場地水對工程有不利影響，為二級場地（中等復雜場地）；該場地巖土種類較多，地基的復雜程度為二級（中等復雜地基）；根據(jù)工程重要性等級、場地復雜程度等級和地基復雜程度等級，該場地的巖土工程勘察等級為乙級[3]。

2.2 勘察深度的控制

根據(jù)工程項目的施工高度、結構型式及單柱荷載大小及場地周邊的地質條件并綜合選擇經濟合理的持力層，終孔條件設置為進入強風化花崗巖3.0m～5.0m。

2.3 腐蝕性評價

根據(jù)對所取的淤泥層土樣進行土中易溶鹽試驗，場地淤泥層土體SO42-含 量28.93～34.27(mg/kg)，Mg2+含 量25.36～27.32(mg/kg)，總礦化度556.0～673.0(mg/kg)，判定場地淤泥層土體對混凝土結構具微腐蝕性；按類別B（流塑的粘性土）場地淤泥層土體對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性；由于土體的PH值＞5.5，判定場地淤泥層土體對鋼結構具微腐蝕性。

2.4 地質災害影響效應評價

經鉆探揭露場地覆蓋層為塊石填土、淤泥、粉質粘土、淤泥質土、粗砂、礫砂及花崗巖風化土，揭露的覆蓋層厚度39.7m～49.9m，根據(jù)對各個地層剪切波速地區(qū)經驗數(shù)據(jù)（表1）及工程施工項目預防地質災害設計規(guī)范對場地類別的劃分原則，本次在場地選取4個鉆孔根據(jù)地區(qū)經驗值提供相關參數(shù)，計算覆蓋層深度揭露范圍內土層等效剪切波速值（表2）。

表1 場地內各巖土層的類型及其剪切波速地區(qū)經驗值

表2 鉆孔等效波速值及場地土的類型、場地類別等判別結果表

根據(jù)各土層剪切波速經驗值按下列兩式可得土層等效剪切波速vse。

其中：vse——土層等效剪切波速；vse＝d0/t。

d0——計算深度（m），取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值。

t—— 剪切波在地面至計算深度之間的傳播時間。

di——計算深度范圍內第i土層的厚度（m）。

vsi——計算深度范圍內第i土層的剪切波速（m/s）。

n——計算深度范圍內土層的分層數(shù)。

根據(jù)表2計算結果判定場地土類型為軟弱地層，場地類別為Ⅲ類，根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010 2016年版）提供的抵御災害設防烈度，抵御地質災害的能力為7度，擬建場地屬于高欄港地區(qū)，按行政區(qū)域劃分屬于金灣區(qū)，由于場地分布有軟弱的淤泥、淤泥質土層，根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010 2016年版）對工程施工場地的判別標準，場地屬抵御地質災害不利地段。

3 特殊地層巖土工程勘察的策略分析及建議

3.1 勘察技術手段

以現(xiàn)場鉆探、原位測試及室內土工實驗相結合的手段。

3.2 基礎選型

根據(jù)工程項目的結構型式及單柱荷載大小及場地的地質條件等情況來確定基礎選型。對項目施工區(qū)域路基進行地基處理，采用預壓法或水泥土攪拌樁等處理方法，以處理后的人工地基做為場區(qū)道路路基基礎（或管道）持力層或下臥層[4]。對工程施工區(qū)域由于其荷載較小，采用預應力管樁基礎，以礫砂層或強風化花崗巖層作樁端持力層。

3.3 成樁可能性分析

若采用預應力管樁需注意場地塊石填土層的不良影響，項目施工場地淺部土層為塊石填土，主要由大小不等的強風化、中風化頁巖塊石、片石組成，碎、塊石粒徑一般5～18cm，局部達60cm，塊石含量約占該層的85%～90%，少量粘性土充填，預制樁直接沉樁無法進行，建議挖除或引孔穿過塊石填土層后進行沉樁[5]。場地樁端持力層若選用強風化花崗巖層，需注意場地分布有厚度較大中密的粗砂、礫砂層(對于砂土的擠密作用，可采用跳打的方式)，采用大噸位壓樁機或大噸位錘擊式樁機預計可較順利穿透。預計沉樁能順利進行，正式施工前要先進行現(xiàn)場沉樁及單樁承載力試驗及其它施工參數(shù)；如遇及孤石，可進行補樁處理。樁基施工會產生較強的擠土效應，需加強對工程項目施工區(qū)域周邊已建成區(qū)域的變形監(jiān)測。

3.4 基坑、邊坡開挖支護建議

場地擬建防護堤基坑深度約2.0m，基坑深度約4.5m，根據(jù)場地現(xiàn)狀及場地的地質條件，從安全、技術、經濟角度出發(fā)，建議采用錨桿+掛網噴射混凝土的支護方式對坑壁進行支護，必要時對坑底的軟土進行加固處理，且應做好截、排水工作，基坑抗浮設計水位按3m考慮，基坑支護同時應考慮抗浮措施，可在地下室底板設置抗浮樁或抗浮錨桿[6]。

圖1 坑壁支護設計圖

3.5 做好基坑變形監(jiān)測

樁基礎施工前宜進行試樁，確定樁長和成樁工藝。若樁基礎施工工作面在基坑坑底時應考慮基礎施工對基坑側壁安全的影響，及樁基礎施工工期較長對基坑支護結構耐久性的影響，須采取必要的防護措施。基坑開挖過程中及暴露期間應加強對基坑及周邊邊坡的變形監(jiān)測。

4 結語

隨著我國基礎工程項目的快速發(fā)展，未來會在越來越多的特殊地層區(qū)開展巖土工程勘察工作。做好對特殊地層巖土工程勘察工作是保障工程項目優(yōu)質施工的基礎，實際掌握特殊地層的工程特性及物理力學指標，保障勘察檢測結果的準確性，提供基礎設計及地基處理設計和施工所需的巖土參數(shù)，為最終確定工程施工設計方案，提供確保工程質量與安全方面的建議，對促進工程項目高質量發(fā)展具有重要意義。