巖土工程地質(zhì)特征及地基基礎(chǔ)方案建議—以咸寧市錦華溫泉都城商業(yè)綜合體工程為例

■吳志剛 ■中冶地勘巖土工程有限責(zé)任公司五二〇分公司，河北 邢臺(tái) 054000

巖土工程的技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際施工時(shí)，必須考慮到兩方面的現(xiàn)實(shí)要素，一是工程需求，二是工程條件，二者都會(huì)對(duì)地基基礎(chǔ)的整體方案產(chǎn)生影響。本文將以湖北省咸寧市錦華溫泉都城商業(yè)綜合體工程為例，探析地質(zhì)特征對(duì)工程方案的具體影響。該工程具有要求荷載大、設(shè)備工作環(huán)境溫度高的特征，因此必須保證足夠的地基基礎(chǔ)強(qiáng)度。在進(jìn)行施工之前，通過(guò)多個(gè)鉆孔對(duì)施工場(chǎng)地的巖土地質(zhì)特征進(jìn)行詳勘與補(bǔ)勘，以此確定場(chǎng)地在土層和地下水兩方面的地質(zhì)特征。

1 從巖土分層看工程的地質(zhì)特征

1.1 第四系人工填土層的地質(zhì)特征

該土層位于場(chǎng)地的最上部，是一種雜色的素填土，成分以粉質(zhì)粘土為主，夾雜大量的風(fēng)化鐵姜石、細(xì)礫粒、石英沙粒。從分布上來(lái)看，以場(chǎng)地北部為主，厚度在0.5米到1米之間。從性能上來(lái)看，具有一定的濕度，但相當(dāng)松散，壓實(shí)度也不高，可以斷定為工程性能不足以滿(mǎn)足天然地基的需求。

1.2 第四系坡積層的地質(zhì)特征

該土層的主要成分是雜色的粘土，雜質(zhì)成分包括細(xì)礫和較粗的石英沙粒，前者較少而后者較多。從分布上來(lái)看，整個(gè)場(chǎng)地均有分布，但厚度差異相當(dāng)大，最薄處不足一米，最厚處超過(guò)了4米。從性能上看，其濕度比人工填土層更高，因此可塑性較好，粘性也較高，雖然局部有硬塑特征，但依然屬于高壓縮性的土層。從綜合密度、粘聚力、孔隙比、液性指數(shù)、壓縮系數(shù)、壓縮模量等多方面的物理性能來(lái)看，坡積層在承載力方面并不高，不足以當(dāng)作天然地基。

1.3 第四系殘積層的地質(zhì)特征

該土層的地質(zhì)特征較為復(fù)雜，視土成分和特征的不同可以分為四種。

第一種的成分為褐紫色的砂質(zhì)粘性土，來(lái)源是白堊系砂巖的風(fēng)化殘積，雜質(zhì)成分以粗粒石英砂、細(xì)礫、長(zhǎng)石風(fēng)化后殘留的碎塊為主。基本分布在工程場(chǎng)地的中部和南部。濕度相當(dāng)高，由于具有較好的可塑性和粘性，所以依然屬于高壓縮性的土，承載力值不足以當(dāng)作基礎(chǔ)持力層。

第二種的成分為褐紫色或褐紅色粘性土，成因和主要雜質(zhì)與第一種相同。分布極廣，基本遍布整個(gè)場(chǎng)地。雖然依然屬于高壓縮性土，但物理性能相當(dāng)優(yōu)秀，承載力足以滿(mǎn)足復(fù)合地基樁體的持力層要求。

第三種的成分為雜色的粘性土，來(lái)源是斷層角礫巖與斷層泥這兩種物質(zhì)的風(fēng)化殘積。這種土層的的雜質(zhì)成分較為復(fù)雜，不過(guò)硬度很高，分布也很廣，在力學(xué)性能上雖然比第二種要低，但依然維持了高水準(zhǔn)，所以同樣可以當(dāng)作持力層使用。

第四種在主成分和成因上與第三種相同，不同的是雜質(zhì)成分中的硬質(zhì)部分更多，濕度也更高，這導(dǎo)致其力學(xué)性能不高，無(wú)法滿(mǎn)足基礎(chǔ)持力層需求。

1.4 寒武系巖層的地質(zhì)特征

寒武系巖層是該工程地域最下部的巖土層結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成物質(zhì)為微風(fēng)化的大理巖，顏色呈淺灰白色，結(jié)構(gòu)為塊狀的花崗變晶質(zhì)，具有閉合性的裂隙，不過(guò)基本都和巖芯軸斜交。從風(fēng)化程度上來(lái)看，風(fēng)化跡象最明顯的部分位于局部裂面，此外，巖層頂部的某些部位也有較強(qiáng)的風(fēng)化現(xiàn)象。從巖石成分上看，主要為方解石，但變質(zhì)程度相當(dāng)之高。從鉆孔勘察結(jié)構(gòu)可知，該巖層遍布整個(gè)工程場(chǎng)區(qū)，厚度普遍超過(guò)3米，而且具有極高的硬度和強(qiáng)度，能發(fā)揮出良好的承壓性，因此作為基樁的持力層非常理想。

2 從地下水概況看工程的地質(zhì)特征

該工程的場(chǎng)地具有地下水貧乏的特征，并且埋藏非常淺，地下水在靜止?fàn)顟B(tài)下水位埋深僅有1到2.5米左右，標(biāo)高也僅有20米左右。這些地下水的種類(lèi)有兩種，一種是碳酸鹽巖類(lèi)的裂隙產(chǎn)生的溶洞水，另一種是松散巖類(lèi)產(chǎn)生的孔隙水，這兩種水均靠雨水和地下水進(jìn)行補(bǔ)給。雨水的主要補(bǔ)給方式是通過(guò)大氣降雨進(jìn)行滲透，地下水的主要補(bǔ)給方式則是利用側(cè)向的徑流。提取地下水水樣，并進(jìn)行化學(xué)方面的檢測(cè)、試驗(yàn)和分析可知，此處的地下水具備弱腐蝕性，但這種腐蝕性?xún)H針對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)復(fù)合的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)則基本沒(méi)有任何腐蝕性。

3 依照地質(zhì)特征總結(jié)工程場(chǎng)地狀況

從上述兩種地質(zhì)特征來(lái)看，工程場(chǎng)地的土層性能需要分兩方面來(lái)看，基巖土層的淺部在工程性能上只能說(shuō)是一般，而基巖土層的深部則具備良好的工程性能，地質(zhì)現(xiàn)象基本保證了土層的穩(wěn)定性。預(yù)估場(chǎng)地的地震反應(yīng)特征，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)歷史特征記錄，提出場(chǎng)地位于某正斷層下盤(pán)部位的推論，需要針對(duì)地震情況下的安全性和可能性進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)評(píng)價(jià)，由于該評(píng)價(jià)過(guò)于困難和繁雜，本文在此不做贅述。不過(guò)，該場(chǎng)地基本由中軟土構(gòu)成，兼之并無(wú)可液化土層，所以只要地震的安全評(píng)價(jià)過(guò)關(guān)即可當(dāng)作巖土工程的一般場(chǎng)地。

4 結(jié)合地質(zhì)特征的地基基礎(chǔ)方案

4.1 地基基礎(chǔ)的基礎(chǔ)方案

地基基礎(chǔ)確定為復(fù)合類(lèi)的筏形基礎(chǔ)，樁體則有下述三種樁體可供選擇，分別是水泥煤粉混合的碎石樁、高壓下的旋噴樁、水泥做成的攪拌樁。將第四系殘積層當(dāng)作樁體的持力層，具體來(lái)說(shuō)，是選擇其中的褐紫色與褐紅色粘性土部分當(dāng)作主要持力層，以雜色粘性土的部分加以輔助。筏形基礎(chǔ)的建造必須等復(fù)合地基處理完畢，并檢驗(yàn)合格后才可以進(jìn)行。

4.2 地基基礎(chǔ)的樁基方案

該部分的樁型可用的有兩種，分別是預(yù)制樁和鉆孔灌注樁。其中預(yù)制樁的持力層和上文的復(fù)合地基基礎(chǔ)樁體相同，都是將第四系殘積層中褐紫色與褐紅色粘性土部分當(dāng)作主要持力層，以雜色粘性土的部分加以輔助。而鉆孔灌注樁的持力層則為寒武系巖層中的微風(fēng)化大理巖部分，這種巖層具有層頂變化起伏大的特點(diǎn)。實(shí)際勘察可知，該工程地域內(nèi)的微風(fēng)化大理巖層在南面的埋深相當(dāng)之淺，北面卻相當(dāng)之深，這種差異特點(diǎn)令嵌巖段承段的施工難度加大了。原本這種施工工藝對(duì)樁端的入巖深度有至少超過(guò)3倍樁徑的嚴(yán)格要求，但在實(shí)際的工程條件和工程難度下很難實(shí)現(xiàn)。所以出于安全性、經(jīng)濟(jì)性、可行性等多方面的考慮，制定如下工程方案:在工程場(chǎng)地的南面——基巖埋深較淺的地方(50米以下)，依然使用嵌巖端承樁;在工程場(chǎng)地的北面——基巖埋深較深的地方(50米以上)，改用預(yù)制樁或者筏形基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

巖土工程在地基基礎(chǔ)方案的制定和選擇上以穩(wěn)定性為第一目的，為此必須先對(duì)工程地域的地質(zhì)特征進(jìn)行考察和分析，完成對(duì)工程場(chǎng)地的評(píng)估才行。所以，可以說(shuō)巖土工程地基基礎(chǔ)方案的選擇在本質(zhì)上是一種對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性的評(píng)估，只有得出了場(chǎng)地的性能特征才能依據(jù)這些特征制定與場(chǎng)地適性最高的施工方案，為未來(lái)土木工程的整體施工打下最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］工程地質(zhì)手冊(cè)編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)(第四版)［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］喻林，夏訓(xùn)清，付樂(lè).簡(jiǎn)明地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工資料集成［M］.中國(guó)電力出版社，2004.

［3］GB50021－2001.巖土工程勘察規(guī)范［S］.

［4］陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2004.

［5］GB20007－2002.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.