北京市昌平區(qū)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(huán)境或人為條件下形成的具有特殊的物理力學(xué)性質(zhì)和工程特征，以及特殊的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造的巖土。昌平地區(qū)常見的特殊性巖土主要有軟土和風(fēng)化巖。本文通過(guò)結(jié)合部分工程實(shí)例，簡(jiǎn)述了昌平地區(qū)常見的軟土、風(fēng)化巖的基本特征，總結(jié)歸納了昌平地區(qū)針對(duì)此類特殊性巖土地基常用的地基處理方法，以此對(duì)昌平地區(qū)常見特殊性巖土地基的處理給予一定的參考。

關(guān)鍵詞：特殊性巖土；軟土；風(fēng)化巖

1.緒論

特殊性巖土的分布普遍具有地域性特征。通過(guò)在昌平地區(qū)幾年的勘察工作發(fā)現(xiàn)，昌平地區(qū)常見的特殊性巖土主要有軟土和風(fēng)化巖。其中軟土主要見于北七家鎮(zhèn)、東小口鎮(zhèn)、小湯山鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)局部地區(qū)，風(fēng)化巖主要見于南口鎮(zhèn)、陽(yáng)坊鎮(zhèn)、十三陵鎮(zhèn)等山區(qū)。

如果在上述特殊性巖土上修建建筑物，常規(guī)勘察設(shè)計(jì)的方法無(wú)法滿足工程要求，易導(dǎo)致建筑物的破壞，從而造成不必要的人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失。為此，必須在巖土工程勘察和地基處理過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行特殊的研究，以提高地基的強(qiáng)度，保證地基的穩(wěn)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(yīng)符合下列要求：

1.外觀以灰色為主的細(xì)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(jié)構(gòu)性沉積物，原狀土在未受破壞時(shí)，常具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但是一經(jīng)擾動(dòng)，結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度會(huì)迅速降低或很快變成稀釋狀態(tài)；（2）流變性：是在一定的荷載持續(xù)作用下，土的變形隨時(shí)間而增長(zhǎng)的特征；（3）高壓縮性：長(zhǎng)久不易達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定；（4）不均勻性：易使建筑物地基產(chǎn)生不均勻沉降；（5）抗剪強(qiáng)度低；（6）透水性差。

2.2 昌平地區(qū)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(wěn)定性及承載力。

昌平地區(qū)常用的處理方法：砂墊層法。

（2）開挖置換法

利用物理力學(xué)性質(zhì)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(dá)到提高地基承載力、減小沉降的目的。

昌平地區(qū)常用的處理方法：換土墊層法、拋石擠淤?gòu)?qiáng)夯置換法、振沖碎石樁法。

（3）排水固結(jié)法

可現(xiàn)在地基中設(shè)置砂井等豎向排水體，然后利用路基本身重量分級(jí)逐漸加載；或在建筑物建造前在場(chǎng)地上先行加載預(yù)壓，使土體中的孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)強(qiáng)度逐步提高。

昌平地區(qū)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(xué)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(qiáng)體，以達(dá)到地基處理的目的。

昌平地區(qū)常用的處理方法：深層攪拌法。

（5）加筋法

在地基土中設(shè)置強(qiáng)度高、規(guī)模大的筋材，以達(dá)到提高地基承載力、減少建筑物沉降的目的。

昌平地區(qū)常用的處理方法：錨固法、樹根樁法、低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基法、鋼筋混凝土樁復(fù)合地基法。

2.3 工程實(shí)例

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

設(shè)計(jì)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(yù)計(jì)基地壓力100kPa，污水管道埋深約6m。

（2）地層土質(zhì)概況：場(chǎng)地內(nèi)地基土較復(fù)雜，自上而下分為5大層。依次為：①大層填土層，以粉土～粉質(zhì)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(zhì)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(zhì)粘土，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值僅60kPa；③大層為細(xì)中砂，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值達(dá)180kPa；④大層為粉土和粉質(zhì)粘土互層；⑤層為粉質(zhì)粘土。局部軟土（②4層泥炭質(zhì)粘土）所在地層情況詳見圖1：

圖1 市政管線項(xiàng)目局部剖面圖

（3）處理方法：②4層泥炭質(zhì)粘土強(qiáng)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(xì)砂～中砂地基承載力標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)粘土全部挖除換填，建議換填材料選用級(jí)配砂石，要求換填前對(duì)換填材料做擊實(shí)試驗(yàn)，換填時(shí)分層夯實(shí)并取樣做試驗(yàn)，控制壓縮系數(shù)≥0.97。

（4）處理效果：處理后的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值按180 kPa考慮，管線在施工過(guò)程中一直進(jìn)行沉降觀測(cè)，現(xiàn)已竣工，沉降量及沉降差均符合規(guī)范要求，處理效果良好。

3 風(fēng)化巖地基

3.1 風(fēng)化巖的定義和特征

巖石在風(fēng)化營(yíng)力作用下，其結(jié)構(gòu)、成分和性質(zhì)已產(chǎn)生不同程度的變異，應(yīng)定名為風(fēng)化巖。風(fēng)化巖常按風(fēng)化程度分為：微風(fēng)化巖石、中等風(fēng)化巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖石和全風(fēng)化巖石。隨著風(fēng)化程度的加強(qiáng)，組織結(jié)構(gòu)被破壞的程度越大，巖體越易破碎。

昌平地區(qū)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(qū)段的建筑地基）的主要受力層范圍內(nèi)，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(huì)導(dǎo)致地基變形不均勻，場(chǎng)地穩(wěn)定性差。

3.2 昌平地區(qū)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(duì)建筑物極為不利，故在建筑物基礎(chǔ)與巖石接觸的部位設(shè)置一層褥墊層，從而調(diào)整地基的壓縮性，以減少巖石與基礎(chǔ)相接處部位的集中應(yīng)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(duì)于土巖組合地基，或建筑物基礎(chǔ)埋深較淺且?guī)r層上覆土層土質(zhì)較差的場(chǎng)地，也可采用換土法進(jìn)行地基處理。基槽全部或局部開挖至風(fēng)化巖層后進(jìn)行換填處理，分層碾壓到設(shè)計(jì)基礎(chǔ)底標(biāo)高，分層取樣試驗(yàn)，開挖時(shí)需按換填厚度適當(dāng)擴(kuò)大四周換土范圍。

（3）沉降縫法

對(duì)于巖層上覆土層厚度差異較大的場(chǎng)地，特別是土巖組合地基，在地基壓縮量相差較大的位置設(shè)置沉降縫是常用的處理方法。沉降縫的設(shè)置需要結(jié)合建筑物的平面形狀、基礎(chǔ)類型、地基土質(zhì)及荷載條件等因素，一般在下列部位設(shè)置：a、建筑平面的轉(zhuǎn)折部位；b、高度差異或荷載差異處；c、建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處；d、長(zhǎng)高比過(guò)大的砌體承重結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的適當(dāng)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(duì)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(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)、擴(kuò)底直徑等因素來(lái)確定，樁底嵌入風(fēng)化巖層深度在500mm以上。

4.結(jié)論

近年來(lái)，隨著北京市北部地區(qū)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，昌平地區(qū)的加速發(fā)展，對(duì)巖土工程勘察的要求也越來(lái)越嚴(yán)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(jié)合一些相關(guān)工程實(shí)例，并借鑒類似地區(qū)已有工程經(jīng)驗(yàn)，歸納了昌平地區(qū)常見處理軟土地基、風(fēng)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(jù)工程特點(diǎn)和場(chǎng)地特征因地制宜的確定地基基礎(chǔ)處理方案，從建筑要求、工期、施工條件和經(jīng)濟(jì)效益等各方面綜合考慮采取最優(yōu)措施，在保證建筑物安全可靠和正常使用的前提下，應(yīng)盡量提高地基處理后的質(zhì)量，減少處理范圍，降低造價(jià)，縮短工期，以取得最優(yōu)的技術(shù)效果和經(jīng)濟(jì)效果。

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