談天然地基驗槽及局部處理

劉光明

(上海巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司，上海 200031)

建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)承擔(dān)著將結(jié)構(gòu)所承受的各種作用傳遞到地基上的功能。地基為承擔(dān)基礎(chǔ)的土體或巖體，地基可以分為天然地基、復(fù)合地基及樁基三種。天然地基為自然狀態(tài)下即可滿足承擔(dān)基礎(chǔ)全部荷載要求，不需要人工處理的地基。天然地基土可分為四類:巖石、碎(卵)石土、砂(粉)土、粘性土。

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，采用天然地基的建(構(gòu))筑物，基槽開挖后，需要進行驗槽工作，驗槽是建筑施工的開始，是基礎(chǔ)施工的一個重要工序，也是一般巖土工程勘察的最后一個環(huán)節(jié)[1]。

通過驗槽可以獲得直觀的、第一手的工程地質(zhì)資料，可以對工程地質(zhì)勘察成果進行有效驗證、檢查、修正與補充。勘察設(shè)計人員應(yīng)掌握天然地基驗槽相關(guān)規(guī)定、驗槽要點及常見問題的處理方法。

1 天然地基驗槽的目的

眾所周知，地基基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，地基基礎(chǔ)承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的各種作用，基礎(chǔ)施工完畢，在上部結(jié)構(gòu)施工或竣工時若發(fā)現(xiàn)地基基礎(chǔ)存在問題，影響建(構(gòu))筑物穩(wěn)定和安全時，將難以補救或治理費用高昂。

設(shè)計依據(jù)巖土工程勘察報告進行地基基礎(chǔ)設(shè)計，而巖土工程勘察是以點帶面的工作，報告中勘探點之間的地層狀況是依據(jù)勘探點處的勘探資料結(jié)合工程地質(zhì)知識合理推測而得，可能與實際地層情況存在差異，基槽開挖使基礎(chǔ)底面以上巖土直觀出露，對其進行檢驗，可以很好的對工程地質(zhì)勘察成果進行檢驗驗證和補充修正，并針對性的采取相應(yīng)措施，消除隱患，使地基更加穩(wěn)定，保證建(構(gòu))筑物的安全。

天然地基驗槽應(yīng)解決以下問題:

1)核對建筑基礎(chǔ)的位置、平面尺寸以及基底標(biāo)高是否符合設(shè)計圖紙要求，若不符合要求，施工單位應(yīng)補充開挖后再進行驗槽。

2)核對基槽土(巖)質(zhì)、地下水情況是否與勘察報告一致，若不一致，須由勘察單位查明原因，提交勘察補充資料，必要時，應(yīng)重新進行地基基礎(chǔ)設(shè)計。

3)檢查基槽局部是否存在軟弱土層和墓穴、枯井、暗浜塘、防空掩體等工程性質(zhì)不良地段，并查明其位置、深度、性狀，針對性的采取處理措施。

2 驗槽時必備的條件

天然地基驗槽應(yīng)具備下述條件，當(dāng)驗槽條件不完備時，應(yīng)推遲驗槽。

1)驗槽應(yīng)由業(yè)主單位組織勘察、設(shè)計、監(jiān)理、施工相關(guān)人員參加，并由所屬質(zhì)量監(jiān)督站監(jiān)督各方主體的質(zhì)量行為，按照程序在建筑基槽中開展工作。

2)驗槽時應(yīng)準(zhǔn)備好如下資料:巖土工程勘察報告、施工階段基礎(chǔ)平面布置圖及結(jié)構(gòu)總說明、輕型動力觸探平面圖及成果表。

輕型動力觸探檢驗深度及間距應(yīng)符合表1[2]的要求。

3 天然地基驗槽工作內(nèi)容及局部地基處理

當(dāng)天然地基驗槽時基槽尺寸不符合設(shè)計要求、基槽土質(zhì)與勘察報告不一致，應(yīng)按第一節(jié)相關(guān)內(nèi)容處理。在實際驗槽過程中，一般基槽土(巖)質(zhì)整體較好，但局部地段存在不利情況，解決局部地段不利情況的原則是使該部分經(jīng)處理后的工程性質(zhì)與原有土(巖)質(zhì)保持協(xié)調(diào)，建(構(gòu))筑物的變形在允許范圍之內(nèi)。天然地基驗槽工作內(nèi)容及對局部地基問題的處理方法概述如下:

1)常規(guī)檢驗。

對基槽側(cè)壁，尤其是基底土(巖)質(zhì)進行檢驗，觀察其顏色、狀態(tài)、含有物等與勘察報告是否一致，尤其是基槽邊緣、角點等不易清理部位和重要的基礎(chǔ)受力部位。檢查局部是否有超挖后的回填虛土、壓密土或擾動土。

表1 輕型動力觸探檢驗深度及間距

如基槽符合輕型動力觸探條件，按規(guī)定進行了全面釬探，應(yīng)對動探數(shù)據(jù)進行分析，查看同一深度段(30 cm為一步)動探擊數(shù)是否基本一致，查明地基的均勻性，如有地區(qū)經(jīng)驗，可根據(jù)輕型動力觸探數(shù)據(jù)建立與地基承載力的經(jīng)驗關(guān)系，并與勘察報告中提供的數(shù)據(jù)進行比對。觸探數(shù)據(jù)異常點位處應(yīng)將其標(biāo)示，若分布集中、范圍較大，則應(yīng)分析原因，必要時對其進行重點檢驗，如重新進行動力觸探與原有數(shù)據(jù)比對、補挖探井或用洛陽鏟挖至異常深度處，采取土樣與正常土層土樣進行比較。

需要說明的是，在實際施工中，施工單位在進行輕型動力觸探試驗時，所采用的動探設(shè)備往往不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，若在同一場地內(nèi)使用的動探桿、動探錘重及落距差異較大，則動探數(shù)據(jù)的可比性差，其利用動探數(shù)據(jù)建立的與地基承載力的關(guān)系亦不可靠。巖土工程師應(yīng)在驗槽中注意此問題并對施工單位的輕型動探施工方法提出標(biāo)準(zhǔn)要求。

2)巖石天然地基。

巖石天然地基工程性質(zhì)良好，但局部存在風(fēng)化程度不均一、溶蝕溝槽發(fā)育或溶洞存在。

對于巖石局部風(fēng)化程度不均一，如中風(fēng)化輝長巖局部為強風(fēng)化、全風(fēng)化，應(yīng)將軟弱部分剔除，采用碎石混凝土或素混凝土進行置換處理。

若地基主體為全風(fēng)化巖石，局部存在強～中風(fēng)化硬質(zhì)巖石，宜按土巖組合地基的方式進行處理，基礎(chǔ)與硬質(zhì)巖石接觸的部位采用300 mm～500 mm的灰渣、砂或土夾石進行處理;若建筑物對地基變形要求較高，可采用樁、梁拱等方式跨越。

對于溶蝕溝槽局部發(fā)育的巖石地基，可對溶蝕溝槽內(nèi)的土層采用混凝土進行置換處理。溶蝕溝槽形狀一般不規(guī)則，可將其適當(dāng)處理成規(guī)則形狀，便于處理。

對于局部溶洞發(fā)育地段，若溶洞規(guī)模較小且封閉，可采用灌注混凝土進行處理;若溶洞發(fā)育具有一定規(guī)?；蛘吲c地下連通，灌注混凝土不經(jīng)濟，可采用加大基礎(chǔ)尺寸與剛度，采用梁板跨越的方式進行處理。

3)卵(碎)石天然地基。

卵(碎)石土承載力一般較高，是良好的天然地基持力層。雖然GB 50202-2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范附錄B說明，卵(碎)石層厚度符合設(shè)計要求時，可不進行輕型動力觸探，但筆者認為，卵(碎)石一般是由沖洪積形成，其成分、顆粒分布在不同地段、深度可能分布不均，密實度變化較大，局部地段存在砂夾層或透鏡體。對于充分利用卵(碎)石承載力的建(構(gòu))筑物，若其淺層存在相對軟弱的砂層或粉質(zhì)粘土夾層或透鏡體，則地基變形差異較大，影響建筑物安全。故對卵石地基也應(yīng)有必要采用適當(dāng)?shù)姆椒▽Φ鼗乱欢ㄉ疃确秶鷥?nèi)的地層進行檢驗。

若驗槽時發(fā)現(xiàn)基槽表面或淺部局部存在相對軟弱的砂夾層或透鏡體，其不能滿足地基承載力要求時，應(yīng)將砂層及上覆卵石挖除，采用卵(碎)石墊層進行置換處理，處理深度應(yīng)滿足下臥層驗算之要求，卵(碎)石最大粒徑不宜大于50 mm，壓實系數(shù)0.94～0.97。

4)下部為軟弱層的薄層地基。

在上海等軟土分布地區(qū)，地層上部分布有一層粘性土，俗稱“硬殼層”，該層厚度較薄，土性自上而下逐漸變軟，其下為深厚軟弱的淤泥質(zhì)土。以該層作為地基持力層的建筑多為輕型、低層建筑，且基礎(chǔ)埋深淺。筆者認為，進行天然地基驗槽時，應(yīng)以表層觀察為主，不宜進行輕型動力觸探試驗，因為該層承載力較低且厚度薄，進行全面的輕型動力觸探會對其造成較大擾動，降低其承載力。

5)軟弱土層及枯井、墓穴、防空掩體等不利地段。

基槽局部若存在軟弱土層，如填土、擾動土、暗浜、被剪切破壞的土(俗稱橡皮土)等，若其厚度較小，則可全部將其進行置換處理，置換材料的強度、性質(zhì)應(yīng)與基槽土質(zhì)保持協(xié)調(diào)，例如中砂天然地基局部軟弱地段可采用中砂墊層進行處理，壓實系數(shù)0.94～0.97。若軟弱土層厚度較大，則換填厚度應(yīng)滿足軟弱下臥層驗算之要求，墊層應(yīng)分層鋪填、分層壓實，不同地段墊層厚度不同時，應(yīng)設(shè)置成階梯或斜坡進行搭接。

枯井、墓穴、防空掩體等不利地段，應(yīng)對其進行大開挖，進行置換處理。對于直徑較小(不超過1 m)，深度較大的枯井，也可用虛土回填，適當(dāng)密實后，采用梁、板等跨越，并適當(dāng)增加該部分基礎(chǔ)尺寸與剛度。

4 結(jié)語

本文對天然地基驗槽有關(guān)問題進行了系統(tǒng)的梳理，論述了驗槽的目的、條件、工作內(nèi)容，總結(jié)了驗槽時局部問題的一般處理方法，并對驗槽時采用的輕型動力觸探試驗存在的問題及適用范圍提出了自己的看法。

[1]陳希哲.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)[M].第4版.北京:清華大學(xué)出版社，2004:270-272.

[2]GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[3]JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4]DB51/T 5026-2001，成都地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].

[5]工程地質(zhì)手冊編寫組.工程地質(zhì)手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.