北京市昌平區常見特殊性巖土的勘察及地基處理方法

蔡瀅

摘 要：特殊性巖土是指在特定的地理環境或人為條件下形成的具有特殊的物理力學性質和工程特征，以及特殊的物質組成、結構構造的巖土。昌平地區常見的特殊性巖土主要有軟土和風化巖。本文通過結合部分工程實例，簡述了昌平地區常見的軟土、風化巖的基本特征，總結歸納了昌平地區針對此類特殊性巖土地基常用的地基處理方法，以此對昌平地區常見特殊性巖土地基的處理給予一定的參考。

關鍵詞：特殊性巖土；軟土；風化巖

1.緒論

特殊性巖土的分布普遍具有地域性特征。通過在昌平地區幾年的勘察工作發現，昌平地區常見的特殊性巖土主要有軟土和風化巖。其中軟土主要見于北七家鎮、東小口鎮、小湯山鎮等鄉鎮局部地區，風化巖主要見于南口鎮、陽坊鎮、十三陵鎮等山區。

如果在上述特殊性巖土上修建建筑物，常規勘察設計的方法無法滿足工程要求，易導致建筑物的破壞，從而造成不必要的人員傷害和經濟損失。為此，必須在巖土工程勘察和地基處理過程中，對其進行特殊的研究，以提高地基的強度，保證地基的穩定性，減小建筑物沉降和不均勻沉降。

2 軟土地基

2.1 軟土的定義和特征

軟土的判別應符合下列要求：

1.外觀以灰色為主的細粒土；

2.天然含水量大于或等于液限；

3.天然孔隙比大于或等于1.0。

軟土的基本特征如下：（1）觸變性：軟土是絮凝狀的結構性沉積物，原狀土在未受破壞時，常具有一定的結構強度，但是一經擾動，結構破壞，強度會迅速降低或很快變成稀釋狀態；（2）流變性：是在一定的荷載持續作用下，土的變形隨時間而增長的特征；（3）高壓縮性：長久不易達到固結穩定；（4）不均勻性：易使建筑物地基產生不均勻沉降；（5）抗剪強度低；（6）透水性差。

2.2 昌平地區軟土地基常用處理方法

（1）表層處理法

在原軟土層的頂面鋪筑一層材料，以改善其剪切特性、壓縮特性及透水特性，從而提高地基的穩定性及承載力。

昌平地區常用的處理方法：砂墊層法。

（2）開挖置換法

利用物理力學性質較好的巖土材料，置換天然地基中局部或全部軟弱土層，形成雙層地基或改良地基，從而達到提高地基承載力、減小沉降的目的。

昌平地區常用的處理方法：換土墊層法、拋石擠淤強夯置換法、振沖碎石樁法。

（3）排水固結法

可現在地基中設置砂井等豎向排水體，然后利用路基本身重量分級逐漸加載；或在建筑物建造前在場地上先行加載預壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結，地基發生沉降，同時強度逐步提高。

昌平地區常用的處理方法：砂井法。

（4）灌入固化物

向土體中拌入或灌入水泥、石灰或其他化學固話漿材（水玻璃+氯化鈣漿液紙漿液如重鉻酸鹽類），在地基中形成增強體，以達到地基處理的目的。

昌平地區常用的處理方法：深層攪拌法。

（5）加筋法

在地基土中設置強度高、規模大的筋材，以達到提高地基承載力、減少建筑物沉降的目的。

昌平地區常用的處理方法：錨固法、樹根樁法、低強度混凝土樁復合地基法、鋼筋混凝土樁復合地基法。

2.3 工程實例

（1）工程概況：擬建項目為市政管線工程，場地位于昌平區北七家鎮，定泗路南，涉及北京市地形圖（1：10000）I-2-7至I-3-7幅。

設計污水圓管：D=400～2400mm，擬采用混凝土圓管，整體采用開槽施工明挖法施工，局部與水源九廠路交匯處使用頂管法施工，預計基地壓力100kPa，污水管道埋深約6m。

（2）地層土質概況：場地內地基土較復雜，自上而下分為5大層。依次為：①大層填土層，以粉土～粉質粘土填土為主，局部表層有薄層雜填土；②大層為粉土和粉質粘土互層，局部自然地面下4.5～6.2m處有灰黑色的②4層泥炭質粘土，地基承載力標準值僅60kPa；③大層為細中砂，地基承載力標準值達180kPa；④大層為粉土和粉質粘土互層；⑤層為粉質粘土。局部軟土（②4層泥炭質粘土）所在地層情況詳見圖1：

圖1 市政管線項目局部剖面圖

（3）處理方法：②4層泥炭質粘土強度不滿足要求，考慮到該土層厚度不大，且下臥層（②2層粉土、③層細砂～中砂地基承載力標準值均為180kPa）是良好的持力層，建議采用換土法處理。需將②4層泥炭質粘土全部挖除換填，建議換填材料選用級配砂石，要求換填前對換填材料做擊實試驗，換填時分層夯實并取樣做試驗，控制壓縮系數≥0.97。

（4）處理效果：處理后的地基承載力標準值按180 kPa考慮，管線在施工過程中一直進行沉降觀測，現已竣工，沉降量及沉降差均符合規范要求，處理效果良好。

3 風化巖地基

3.1 風化巖的定義和特征

巖石在風化營力作用下，其結構、成分和性質已產生不同程度的變異，應定名為風化巖。風化巖常按風化程度分為：微風化巖石、中等風化巖石、強風化巖石和全風化巖石。隨著風化程度的加強，組織結構被破壞的程度越大，巖體越易破碎。

昌平地區常見多為土巖組合地基。土巖組合地基又叫巖土不均勻地基，巖土混合地基，是指建筑物地基（或被沉降縫分割區段的建筑地基）的主要受力層范圍內，下臥基巖表面坡度較大，或部分地段直接有基巖、大塊孤石、石芽出露的地基。土巖組合地基因下臥巖層起伏不平，土層在平面、空間方向受力皆不均勻，從而會導致地基變形不均勻，場地穩定性差。

3.2 昌平地區常用的地基處理方法

（1）褥墊層法

由于巖層表面起伏不平，其變形條件對建筑物極為不利，故在建筑物基礎與巖石接觸的部位設置一層褥墊層，從而調整地基的壓縮性，以減少巖石與基礎相接處部位的集中應力。常用的褥墊層材料有：中粗砂、土夾石、灰土等材料。褥墊層的厚度宜取300～500mm。

（2）換土法

對于土巖組合地基，或建筑物基礎埋深較淺且巖層上覆土層土質較差的場地，也可采用換土法進行地基處理。基槽全部或局部開挖至風化巖層后進行換填處理，分層碾壓到設計基礎底標高，分層取樣試驗，開挖時需按換填厚度適當擴大四周換土范圍。

（3）沉降縫法

對于巖層上覆土層厚度差異較大的場地，特別是土巖組合地基，在地基壓縮量相差較大的位置設置沉降縫是常用的處理方法。沉降縫的設置需要結合建筑物的平面形狀、基礎類型、地基土質及荷載條件等因素，一般在下列部位設置：a、建筑平面的轉折部位；b、高度差異或荷載差異處；c、建筑結構或基礎類型不同處；d、長高比過大的砌體承重結構或鋼筋混凝土框架結構的適當部位； e、分期建造的房屋的交界處。

（4）大直徑人工挖孔灌注樁法

對于下臥基巖表面坡度較大的地基多采用大直徑人工挖孔灌注樁。人工挖孔樁即用人力挖土、現場澆筑的鋼筋混凝土樁。人工挖孔樁開口直徑一般最小也在800mm以上，視樁長、擴底直徑等因素來確定，樁底嵌入風化巖層深度在500mm以上。

4.結論

近年來，隨著北京市北部地區建設規模的不斷擴大，昌平地區的加速發展，對巖土工程勘察的要求也越來越嚴格。一些特殊性巖土的勘察工作也必須引起巖土勘察工作者的高度重視。

筆者結合一些相關工程實例，并借鑒類似地區已有工程經驗，歸納了昌平地區常見處理軟土地基、風化巖（土巖組合）地基的幾種有效處理方法。在不同的情況下，必須根據工程特點和場地特征因地制宜的確定地基基礎處理方案，從建筑要求、工期、施工條件和經濟效益等各方面綜合考慮采取最優措施，在保證建筑物安全可靠和正常使用的前提下，應盡量提高地基處理后的質量，減少處理范圍，降低造價，縮短工期，以取得最優的技術效果和經濟效果。

參考文獻

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