某地工程地質(zhì)特征及地基處理措施研究

陳志平

摘要：地基作為承受基礎(chǔ)傳遞建筑物荷載而產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變的巖土層。為解決上部建筑物荷載分布特征及基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性的地基問(wèn)題。為確保工程質(zhì)量、做到安全、經(jīng)濟(jì)、適用同時(shí)滿足有關(guān)規(guī)范要求，在工程建設(shè)時(shí)需對(duì)地基進(jìn)行相關(guān)技術(shù)處理（？？）。地基處理除應(yīng)滿足工程設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)做到因地制宜、就地取材、保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源等。通過(guò)對(duì)某地工程地質(zhì)特征進(jìn)行綜合研究分析，對(duì)巖土體樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行物理力學(xué)特征分析，為地基處理提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：?地基處理?地質(zhì)特征?力學(xué)特征??力學(xué)參數(shù)

中圖分類號(hào)：TU76

Research?on?the?Geologic?Characteristics?and?Foundation?Treatment?Measures?of?a?Local?Project

CHEN?Zhiping

（Team?159，?Guizhou?Coal?Geology?Bureau，?Liupanshui，?Guizhou?Province，553500?China）

Abstract：?The?foundation?is?a?rock?and?soil?layer?that?bears?the?building?load?transmitted?by?the?foundation?and?generates?stress?and?strain.?In?order?to?solve?the?problems?of?the?load?distribution?characteristics?of?the?superstructure?and?the?economic?foundation?of?the?foundation?to?ensure?the?quality?of?the?project，?achieve?safety，?economy?and?applicability?and?meet?the?requirements?of?relevant?specifications，?it?is?necessary?to?carry?on?relevant?technical?treatment?to?the?foundation?during?the?construction?of?the?project.?In?addition?to?meeting?the?design?requirements?of?the?project，?foundation?treatment?should?also?be?adapted?to?local?conditions，?local?materials，?environmental?protection?and?resource?conservation.??Through?the?comprehensive?research?and?analysis?of?the?geologic?characteristics?of?a?local?project，?the?physical?and?mechanical?characteristics?of?the?experimental?data?of?rock?and?soil?samples?are?analyzed，?which?provides?reliable?data?support?for?foundation?treatment.

Key?Words：?Foundation?treatment;?Geologic?feature;?Mechanical?characteristics;?Mechanical?parameter

本文通過(guò)掌握某地工程地質(zhì)特征，查明場(chǎng)地巖、土層的結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)試驗(yàn)提供巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)確定地基承載力，為基礎(chǔ)型式選擇及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供計(jì)算參數(shù)。通過(guò)基礎(chǔ)形式選擇相應(yīng)的基礎(chǔ)持力層，結(jié)合巖土結(jié)構(gòu)特征及持力層的巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對(duì)地基做相應(yīng)的地基處理。分析其對(duì)建筑物的影響，提出地基處理方案、意見(jiàn)，更好地進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工，完成工程建設(shè)任務(wù)。

1工程地質(zhì)特征

本工程根據(jù)地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露，該場(chǎng)地地層自上而下依次為：素填土（Q4ml）、紅黏土（Q4el+dl）、塊石土（Q4el）、三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組上段（T2g）中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r。各巖土單元構(gòu)成、性質(zhì)及其均勻性分述如下。

1.1素填土（Q4ml）

雜色，結(jié)構(gòu)松散，組成成分以泥質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r碎、塊石和黏土組成，其中碎塊石占比80%，級(jí)配差，排列混亂，分布不規(guī)律，多為近期挖方棄土平場(chǎng)而成。揭露厚度0.20～14.20?m之間，一般厚度7.00～10.00?m，場(chǎng)地多數(shù)地段分布，缺失較少，厚度變化較大。

1.2紅黏土（Q4al+pl）

褐色、紅褐色，可塑性，局部包含白云質(zhì)灰?guī)r角礫、碎石，場(chǎng)地局部分布，揭露厚度在0.50～15.30m之間，一般厚度5.00～8.00m。場(chǎng)地多數(shù)地段缺失，分布不均勻，厚度變化較大。

1.3塊石土（Q4el）

黃褐色，稍密，稍濕，骨架多以白云質(zhì)灰?guī)r碎、塊石及大塊石組成，級(jí)配較差，粒徑50～200?mm不等，部分塊體超過(guò)1m，含量約為70%，排列混亂。揭露厚度1.00～57.50?m之間，一般厚度8.00～22.00?m，主要為淺層侵蝕、溶蝕風(fēng)化殘積形成，部分為第四系巖溶填充物，分布不均勻，厚度差異較大。

1.4中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r（T2g）

灰-灰白色，礦物組成成分主要以碳酸鹽礦物為主，薄-中厚層狀，層狀結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖質(zhì)較硬，斷面新鮮，中風(fēng)化，巖芯較破碎，多呈柱狀，短柱狀，少量塊狀，含薄層狀灰?guī)r，泥灰?guī)r夾層，局部可見(jiàn)溶蝕小孔，為中風(fēng)化基巖層。其巖芯采取率為70%～80%，RQD=60%～70%，巖體質(zhì)量較差，該層分布較穩(wěn)定，場(chǎng)地內(nèi)該層未揭穿[1-2]。

2?巖土體物理力學(xué)參數(shù)

場(chǎng)區(qū)內(nèi)素填土為提供其力學(xué)參數(shù)及承載力，本次采用12組原位測(cè)試（重型動(dòng)力觸探）；塊石土層分布局限于溶槽、溶洞，溶槽、溶洞充填物差異性大，且具有不穩(wěn)定性，故本次未提供塊石土層地基承載力特征值。此次勘察在場(chǎng)地內(nèi)取18件可塑狀紅黏土土樣、84件中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r樣作室內(nèi)試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其統(tǒng)計(jì)成果如下。

室內(nèi)試驗(yàn)成果按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB?50007-2011）附錄E?各公式分析統(tǒng)計(jì)：

式（1）、式（2）中：μ為試驗(yàn)平均值；σ為標(biāo)準(zhǔn)差；i為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；δ為變異系數(shù)；n為統(tǒng)計(jì)數(shù)量。

（1）根據(jù)地質(zhì)調(diào)查、鉆探及原位測(cè)試，本次勘察區(qū)域素填土回填時(shí)雖進(jìn)行了機(jī)械碾壓，但碾壓厚度和碾壓遍數(shù)均存在無(wú)序性，根據(jù)測(cè)試成果N63.5錘擊數(shù)=3.08擊（＜5擊），錘擊數(shù)離散性較大，根據(jù)觸探數(shù)判斷該素填土層局部架空明顯，素填土層密實(shí)度為松散。結(jié)合地區(qū)類比經(jīng)驗(yàn)及場(chǎng)地地質(zhì)情況考慮不均勻性，結(jié)合貴州省黔美基礎(chǔ)工程公司對(duì)該地區(qū)素填土層綜合取值為γ=16.7?kN/m3，地基承載力特征值fa=90?kPa。

（2）按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB?50007-2011）?之?5.2.5式，假設(shè)地基基礎(chǔ)寬度b=3m，埋深d=0.5m代入5.2.5公式計(jì)算承載力特征值：

fa=Mbrb+Mdrmd+McCk

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）表5.2.5，查內(nèi)摩擦角Φ得Mb、Md、Mc計(jì)算得可塑紅黏土承載力特征值fa=130.34?kPa，特征值偏小，根據(jù)《貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ?52/045-2018）附錄A.0.3，結(jié)合含水比標(biāo)準(zhǔn)值aw?=0.83，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，綜合考慮不均勻性建議紅黏土地基承載力特征值fa=160?kPa。

（3）根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）5.2.6條，中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r折減系數(shù)ψ=0.1-0.2，按完整性指數(shù)與折減系數(shù)對(duì)比內(nèi)插取值ψ=0.13。按fa=frk·ψ計(jì)算，中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r承載力特征值fa=47.84×0.13=6219.2?kPa。建議中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r綜合地基承載力特征值fa取6000?kPa[3]。

綜上所述并結(jié)合臨近場(chǎng)地工程經(jīng)驗(yàn)可知，場(chǎng)地內(nèi)巖質(zhì)單元物理力學(xué)參數(shù)建議取值如表1所示。

3?基礎(chǔ)型式選擇

根據(jù)擬建建筑物荷載及結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)條件，從安全角度及經(jīng)濟(jì)成本綜合考慮基礎(chǔ)形式選擇如下。

3.1??淺基礎(chǔ)：筏板基礎(chǔ)

由于S1#～S5#棟區(qū)域擬建建筑均為1～2F層，未設(shè)計(jì)地下室，加之該區(qū)域后續(xù)需要回填至±0標(biāo)高，還需回填約2.0～3.0?m之間的巖土層，現(xiàn)狀場(chǎng)地S1#～S5#棟表層勘察揭露整體均為素填土層，該層結(jié)構(gòu)松散，厚度約7.00～10.00?m。建議對(duì)現(xiàn)狀場(chǎng)地素填土進(jìn)行整體夯實(shí)平整，然后采用級(jí)配砂石分層碾壓回填至設(shè)計(jì)±0標(biāo)高，待級(jí)配砂石地基處理完成且檢測(cè)滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后，對(duì)S1#～S5#棟采用筏板基礎(chǔ)為優(yōu)選方案。

3.2??淺基礎(chǔ)：獨(dú)立柱基

根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件及建筑物結(jié)構(gòu)特征，1#棟～5#棟及局部地段地下室，按地下室底板標(biāo)高開(kāi)挖回填平整后，局部地段基巖已出露，根據(jù)擬建物荷載分布特征、地基巖體承載力強(qiáng)度及持力層的埋深及開(kāi)挖巖土情況，對(duì)基礎(chǔ)埋置深度小于3?m的局部柱位建議以中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r作持力層采用獨(dú)立柱基為優(yōu)選方案。

3.3深基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)

根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)條件結(jié)合擬建建筑結(jié)構(gòu)荷載特征，建議對(duì)1#～5#棟及地下室基礎(chǔ)埋置深度大于3?m的柱位，以中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r作基礎(chǔ)持力層采用樁基礎(chǔ)為優(yōu)選方案[4-5]。

4??地基處理措施

4.1??S1#～S5#棟地基處理措施

S1#～S5#棟采用筏板基礎(chǔ)，建議對(duì)現(xiàn)狀場(chǎng)地素填土進(jìn)行整體夯實(shí)平整，然后采用級(jí)配砂石分層碾壓回填至設(shè)計(jì)±0標(biāo)高，采用級(jí)配砂石打造人工地基。采用級(jí)配砂石打造人工地基方法進(jìn)行地基處理時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按國(guó)標(biāo)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ?79-2012）相關(guān)要求進(jìn)行。砂石宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、中砂或石屑，并應(yīng)級(jí)配良好，不含植物殘?bào)w、垃圾、土料等雜質(zhì)，且砂石含量不小于50%。換填厚度、寬度、承載力等須足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4.2??1#～5#棟及地下室地基處理措施

1#～5#棟及地下室采用獨(dú)立柱基結(jié)合樁基，建議以中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r層作地基持力層。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料及基礎(chǔ)建議埋置深度，綜合考慮對(duì)1#～5#棟及地下室地基處理措施如下。

（1）基礎(chǔ)埋置深度小于3?m，巖溶裂隙、破碎巖石、溶槽規(guī)模小發(fā)育深度淺，呈上寬下窄時(shí)，建議采用挖填法處理，將巖溶裂隙、溶槽中的填充物及破碎巖石全部清除后加鋼筋網(wǎng)片采用混凝土填充，以提高地基完整性及強(qiáng)度。

（2）基礎(chǔ)埋置深度大于3?m，由于場(chǎng)區(qū)巖溶裂隙強(qiáng)發(fā)育，存在深切的溶溝、溶槽等，且擬建場(chǎng)地內(nèi)局部地段存在較厚的覆蓋層（素填土、紅黏土、塊石土層），建議采用樁基法（機(jī)械成孔灌注樁）處理，可以克服不利的地質(zhì)因素，能有效穿過(guò)素填土、紅黏土、塊石土、巖溶裂隙發(fā)育帶及不良地質(zhì)體，將樁端坐落在中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r上。采用機(jī)械成孔灌注樁基礎(chǔ)鉆進(jìn)時(shí)，若發(fā)生垮塌，應(yīng)采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)，保證基礎(chǔ)施工安全。采用邊清孔、邊驗(yàn)收、邊澆筑等施工方案可有效控制樁底沉渣厚度。

（3）基礎(chǔ)埋置深度大于3?m且溶槽發(fā)育寬深或串珠狀溶洞，采用樁基礎(chǔ)穿過(guò)溶槽或溶洞存在樁長(zhǎng)過(guò)大（場(chǎng)區(qū)樁基深度超過(guò)50?m的樁較多）、經(jīng)濟(jì)性差，且施工難度大等問(wèn)題。鑒于本項(xiàng)目建筑物單柱荷載并不大（最大柱荷載8?000?kN/柱），建議采用樁筏基礎(chǔ)或梁板跨越、溶洞充填后降低樁深等措施處理，綜合提出技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的地基基礎(chǔ)方案。

5?結(jié)語(yǔ)

根據(jù)擬建建筑物荷載及結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合場(chǎng)地巖土工程地質(zhì)特征，從安全角度及經(jīng)濟(jì)成本等綜合考慮；S1#～S5#棟采用淺基礎(chǔ)方案，建議對(duì)現(xiàn)狀場(chǎng)地素填土進(jìn)行整體夯實(shí)平整，采用級(jí)配砂石打造人工地基方法進(jìn)行地基處理，待級(jí)配砂石地基處理完成且檢測(cè)滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求后，對(duì)S1#～S5#棟采用筏板基礎(chǔ)為優(yōu)選方案；1#～5#棟及地下室采用獨(dú)立柱基結(jié)合樁基，建議以中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r層作地基持力層，場(chǎng)地內(nèi)巖溶裂（洞）隙強(qiáng)發(fā)育，基巖面起伏較大，石芽、溶溝、溶槽、溶蝕裂隙影響地基的穩(wěn)定性，應(yīng)針對(duì)巖溶（洞）裂隙、破碎巖石、石芽、溶溝、溶槽部位進(jìn)行地基處理，方可適宜本工程建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

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