關(guān)于福建某工地砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖遇水軟化承載力下降的研究

李錦福

（福州勘測院，福州 350000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的不斷擴(kuò)大，越來越多的高程建筑物往郊區(qū)及山區(qū)轉(zhuǎn)移，山區(qū)建筑建設(shè)高層及復(fù)雜的建筑物，由于山區(qū)地質(zhì)變化較大，建筑物往往坐落在多個持力層上面

（如一邊是砂土狀、一邊是碎塊狀甚至是中風(fēng)化巖等）。由于砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖遇水軟化承載力大大降低，碎塊狀及中風(fēng)化遇水變化較小，這很容易造成不均勻沉降，建筑物開裂等，因此設(shè)計施工需考慮這一不利因素。

1 工程概況

擬建擋土墻工程所處位置為一現(xiàn)狀邊坡，邊坡坡向為355°，走向為 85°，近直立，匯水面積約為 4000m2，長度約為 105m，邊坡高約3.02～4.69m，邊坡坡頂高程約為9.02～10.69m，主要為現(xiàn)狀江陰消防站，坡腳高程約為 6.00m，主要為在建江陰化工應(yīng)急救援站操場。邊坡出露巖性主要為強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖（砂土狀），局部零星出露強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖

（碎塊狀），為巖質(zhì)邊坡。設(shè)計擬采用重力式擋墻支護(hù)，采用天然地基淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約為 1.5m，基底荷載約為150kPa。擬建場地工程地質(zhì)情況自上而下為①1 填碎石、①2 雜填土、②1 強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖(砂土狀)、②2 強(qiáng)風(fēng)化凝灰熔巖(碎塊狀)、③中-微風(fēng)化凝灰熔巖。擬建工程地質(zhì)剖面圖：

2 砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖崩解機(jī)理

砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖的崩解作用是指水浸入土體孔隙的速度快慢不一致，造成土體顆粒之間結(jié)合水膜增厚的速度不相等，引起顆粒間斥力超過吸力的情況不平衡而產(chǎn)生不均勻應(yīng)力作用現(xiàn)象，土體顆粒沿著斥力超過吸力的最大面崩落。土的崩解性主要與土的孔隙、裂隙發(fā)育程度有關(guān)。因為如果土中孔隙、裂隙發(fā)育，那么土體浸水后，首先通過孔隙或裂隙滲入，使土體內(nèi)部產(chǎn)生不均勻應(yīng)力，導(dǎo)致土體沿著孔隙、裂隙方向崩解，土體結(jié)構(gòu)破壞。崩解土體由粗粒(礫粒、粗砂及部分中砂)構(gòu)成土骨架，粗粒之間主要長石風(fēng)化物填充實現(xiàn)聯(lián)結(jié)或來自原巖礦物晶粒間的殘存聯(lián)結(jié)，填充粗粒骨架的中細(xì)砂及粉粘粒含量較少（砂土層），因此孔隙比較大，為崩解提供了有利條件。

3 砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖特點及風(fēng)險

①采用淺基礎(chǔ)的工程且基礎(chǔ)持力層是砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖：砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖在干燥狀態(tài)下具有較好的力學(xué)性質(zhì)，壓縮性中等偏高，但遇水易軟化、崩解，強(qiáng)度急劇降低[1]。且風(fēng)化巖受結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度的影響，在水平及垂直深度上風(fēng)化不均勻，往往會改變在水平方向或垂直方向地層均勻性，使巖體的力學(xué)強(qiáng)度變化和差異較大，對設(shè)計和施工會造成一定的影響。

②基坑基底板及基礎(chǔ)側(cè)壁砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖的工程：砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖具有遇水易軟化、崩解的特點，土層在飽水狀態(tài)下極易形成軟弱面，巖土層的穩(wěn)定性較差，基坑邊坡容易造成坍塌，施工時應(yīng)采用有效支護(hù)條件后，降低滲流水力坡度，避免產(chǎn)生流土。

③邊坡及淺基礎(chǔ)埋設(shè)較淺的風(fēng)化巖土質(zhì)較為松散，松散的砂土在飽和狀態(tài)下有發(fā)生流滑可能性[2]。

④降雨是土崩解發(fā)育的主要誘導(dǎo)因素，主要作用體現(xiàn)在坡面徑流沖刷和雨水滲透作用。雨水入滲使坡體內(nèi)巖土體含水量增大，容重相應(yīng)增大，孔隙水壓力變大，造成土體的有效應(yīng)力減小，從而影響到基坑和邊坡的穩(wěn)定性。

4 野外對三種狀態(tài)下的解釋

①浸水狀態(tài)下：就是完全泡在水中，水位在砂土狀強(qiáng)風(fēng)化層上。②潮濕狀態(tài)下：是指水位在層位 0-0.3m 以內(nèi)，或者水位在 0.5m 以下但是水位在一天內(nèi)曾經(jīng)浸泡過土層（表層土用手觸摸有濕潤感）。③干燥狀態(tài)下：水位在 0.5m 以下且48 小時內(nèi)未有水浸泡過（表層土用手觸摸處于完整干燥狀態(tài)）/處于天然狀態(tài)。

5 通過淺層載荷板試驗測定三種狀態(tài)下承載力特征值

①本次在福建某工地對砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地層在浸 水、潮濕、干燥等3 種狀態(tài)下進(jìn)行載荷板試驗，每種狀態(tài)下各分別進(jìn)行三次載荷板試驗[3]。試驗采用尺寸為0.5m×0.5m 的方形鋼板作為承壓板（面積0.25m2），承壓板底面鋪設(shè)中砂墊層，墊層厚度不超過20mm。試驗加荷方式為慢速維持荷載法，各試驗點加荷分級為10 級，每級荷載增量均為最大預(yù)估試驗荷載1/10。每加一級加載后，按10min、20min、30min、45min、60min，以后為每隔半個小時測讀一次沉降量，當(dāng)在連續(xù)兩個小時內(nèi)，每小時的沉降量小于0.1mm時，則認(rèn)為已趨于穩(wěn)定，可加下一級荷載。

終止加載條件：1、承壓板周圍明顯的側(cè)向擠出；2 沉降急驟增大，荷載-沉降曲線出現(xiàn)陡降；3 在某一級荷載下，24h 內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；4 各試驗的累計沉降量均不大于承壓板寬度 6%（即 500mm×6%=30mm）。

承載力特征值根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011 附錄C 第C.0.7:

5.1 當(dāng)p-s 曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值；2.當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2 倍時，取極限荷載值的一半。試驗結(jié)果如下：

5.2 現(xiàn)場載荷板試驗幾個Q-S 典型曲線:

②現(xiàn)場載荷板試驗幾個Q-S 典型曲線:

浸水狀態(tài)-曲線有明顯陡降

潮濕狀態(tài)-曲線有明顯陡降

干燥狀態(tài)-曲線為緩變形無陡降段

通過載荷板試驗成果：各試驗狀態(tài)的 3 個試驗點實測值的極差不超過其平均值的 30%,，取平均值作為該層的地基承載力特征值。因此、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖在浸水、潮濕、干燥三種狀態(tài)下的承載力特征值分別為 43.33kPa、126.7kPa、520kPa。由試驗結(jié)果可知，砂土狀強(qiáng)風(fēng)化在泡水的狀態(tài)下承載力跟淤泥相差不多（約為干燥狀態(tài)下的 1/12），在潮濕狀態(tài)下有一定的承載力（約為干燥狀態(tài)下的 1/4），干燥狀態(tài)下承載力較高。由試驗結(jié)果來看，砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖遇水軟化崩解后，承載力降低較為嚴(yán)重。

6 應(yīng)對措施

①采用淺基礎(chǔ)且基礎(chǔ)持力層部分坐落于砂風(fēng)化花崗巖層。

中的工程，福建地區(qū)地下水位較高且降雨量較大，砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖遇水軟化承載力降低，容易導(dǎo)致基礎(chǔ)下沉和不均勻沉降。建議加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性和剛度，增強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的整體剛度和均勻?qū)ΨQ性，降低基礎(chǔ)不均勻沉降。對于泡水的基礎(chǔ)進(jìn)行微型樁加固/注漿加固以提高地基承載力,對于長期泡水地基可采用沖/鉆孔灌注樁或者采用墩基礎(chǔ)[4]。

②對于強(qiáng)風(fēng)化巖埋深較淺、持力層起伏大的地質(zhì)條件的情況下建設(shè)大型的高層建筑，要求具有較高的承載力，需采用樁基的時候。碰到這類工地，工程勘察項目負(fù)責(zé)人應(yīng)建議設(shè)計在設(shè)計時需考慮不同持力層承載力的影響，根據(jù)不同持力層、水位埋設(shè)對應(yīng)采用沖孔灌注樁、人工挖孔樁 和微型樁配合使用。施工前需采用靜載試樁確認(rèn)其適用性。

③基坑開挖時需要降低水位，設(shè)計應(yīng)結(jié)合場地周邊環(huán)境及地層情況采取相應(yīng)降水措施，建議可考慮采用集井明排等降水措施，并在基坑底做排水溝及集水井，此外尚應(yīng)做好坡面及支護(hù)體頂面近基坑范圍內(nèi)的地面的疏水、截排水工作并注意加強(qiáng)施工監(jiān)測，保證擋土體系及周圍建筑物的安全。設(shè)計降水水位在基坑范圍內(nèi)應(yīng)在施工作業(yè)面以下 0.5m，降水措施宜結(jié)合地下水位監(jiān)測情況確定?；釉瓌t上應(yīng)避開雨季施工，基坑開挖結(jié)束后，降水措施仍應(yīng)繼續(xù)?；娱_挖后應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場檢驗，并應(yīng)及進(jìn)組織驗槽，防止地基土長期曝曬雨淋，基礎(chǔ)驗槽后，應(yīng)及時在坑底鋪設(shè)一層素砼防護(hù)，以防雨季基坑積水浸泡或人為擾動破壞，造成基底土層強(qiáng)度降低。

7 結(jié)語

①由于砂土狀強(qiáng)風(fēng)化巖遇水軟化崩解后，承載力降低較為嚴(yán)重特點，工程勘察在提砂土狀強(qiáng)風(fēng)化承載力盡可能根據(jù)工程實際情況對各種狀態(tài)分別提供一個承載力[5]，方便設(shè)計施工使用。

②由于降雨是風(fēng)化巖崩解發(fā)育的主要誘導(dǎo)因素，因此，砂土狀風(fēng)化巖基礎(chǔ)施工、邊坡施工、基坑開挖時應(yīng)盡量避開雨季施工，當(dāng)無法避免時應(yīng)采取遮擋和相應(yīng)降水措施。