淺談紅粘土地基勘察工作的開展

李光耀

（貴州省建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 貴陽 550003）

1 前言

紅粘土是碳酸鹽系出露區(qū)的巖石，經(jīng)紅土地質(zhì)化作用，覆蓋于碳酸鹽系基巖上的棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。硬塑、可塑狀態(tài)的紅粘土具有較高的力學(xué)強度和中、低壓縮性，但其液限及塑限、天然含水率、飽和度、孔隙比指標(biāo)高，有一定的脹縮性，并隨土層深度的增加呈現(xiàn)“上硬下軟”的特性。故紅粘土地基多作為多層建筑物的天然地基持力層，在勘察過程中，進(jìn)行科學(xué)的勘察工作，準(zhǔn)確得到其物理力學(xué)指標(biāo)，才能最大化合理地利用好紅粘土作為建筑物地基。

2 紅粘土地基勘察

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范（2009版）》（GB50021-2001）、《貴州建筑巖土工程技規(guī)范》（DB22/46-2004）及《貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DB22/45-2004）的相關(guān)內(nèi)容，紅粘土地基勘察，應(yīng)著重查明其裂隙發(fā)育特征、狀態(tài)分布及地基的均勻性，其工作主要由以下幾個部分組成：

2.1 工程地質(zhì)測繪和調(diào)查

（1）查明土體地裂縫的密度、深度、延伸方向、分布、發(fā)育特征及形成原因。

（2）查明地表水和地下水的分布、動態(tài)變化及其與紅粘土狀態(tài)垂向分帶的關(guān)系。

（3）查明下伏基巖的巖性、巖溶發(fā)育特征及其與紅粘土土性、厚度變化關(guān)系。

（4）查明不同地貌單元上原生紅粘土和次生紅粘土的分布、厚度、物質(zhì)組成、土性等特征及其差異。

2.2 勘探工作

紅粘土地區(qū)勘探點布置的間距和深度原則如下：

（1）勘探點間距。勘探點應(yīng)沿建筑物四周角點和軸線布置。初步勘察階段，勘探點間距宜取30～50m；詳細(xì)勘察階段，對條形基礎(chǔ)，變形均勻的紅粘土地基，勘探點間距宜取12～24m，變形不均勻的紅粘土地基，勘探點間距宜取6～12m；對獨立柱基宜“一柱一孔”布置，基底面積大的基礎(chǔ)宜“一柱多孔”布置。

（2）勘探點深度。勘探點深度從基礎(chǔ)底面算起。變形均勻的紅粘土地基，可根據(jù)建筑物荷載大小及基礎(chǔ)形式確定，獨立柱基為1.5倍B寬；條形基礎(chǔ)為3倍B寬；樁基礎(chǔ)為3倍D且不小于5m；變形不均勻的紅粘土地基，應(yīng)按照地基變形計算深度確定，如在規(guī)定深度內(nèi)遇見基巖，勘探點深度至基巖面或穿過強風(fēng)化巖層。

2.3 取樣

（1）取樣。紅粘土地基取樣應(yīng)按土質(zhì)單元進(jìn)行，且各土質(zhì)單元參加統(tǒng)計的測定值不少于6個。

（2）采取質(zhì)量等級為I～I(xiàn)I級的原狀土，必須使用于質(zhì)量等級相對應(yīng)的取土器，采取軟塑和流塑狀態(tài)的土試樣宜使用活塞取土器，并采用快速靜力連續(xù)壓入或重錘少擊法取樣；在探井中可切取土試樣，為鑒別土的狀態(tài)，可連續(xù)采取III級保濕土試樣。

2.4 原位測試工作

原位測試可采用載荷試驗及靜力觸探試驗、對軟塑和流塑狀態(tài)的紅粘土，可采用旁壓試驗和十字板剪切試驗，原位測試點應(yīng)按土質(zhì)單元進(jìn)行，測試點不應(yīng)少于3個，并在場地內(nèi)均勻分布，各土質(zhì)單元參加統(tǒng)計的測定值不少于6個。

2.5 室內(nèi)試驗

室內(nèi)試驗分為三軸剪切試驗、常規(guī)試驗、復(fù)浸水試驗及收縮試驗等。

（1）三軸剪切試驗（無側(cè)限抗壓試驗）。用于評價裂隙發(fā)育的紅粘土中裂隙對強度和地基承載力的影響。

（2）常規(guī)試驗。常規(guī)試驗項目包括含水量、塑限、液限、重度、剪切試驗及壓縮模量，根據(jù)紅粘土含水比（αw）和液性指數(shù)（IL）指標(biāo)，判別紅粘土的狀態(tài)，劃分土質(zhì)單元，計算紅粘土地基承載力特征值及沉降量。

（3）復(fù)浸水及收縮試驗。評價紅粘土在復(fù)浸水及天然狀態(tài)下的脹縮性。

3 紅粘土特性分類

3.1 紅粘土狀態(tài)分類

根據(jù)液性指數(shù)（IL）或含水比（αw）判斷為堅硬、硬塑、可塑、軟塑及流塑狀態(tài)。

3.2 紅粘土結(jié)構(gòu)分類

根據(jù)其裂隙發(fā)育特征劃分為水比（αw）判斷為致密、巨塊、碎塊狀。

3.3 紅粘土復(fù)浸水性分類

根據(jù)液塑比（I）r和I′r值大小進(jìn)行分類，若Ir≥I′r，則為Ⅰ類；若Ir＜I′r，則為Ⅱ類。

3.4 紅粘土的地基均勻性分類

若地基壓縮層范圍內(nèi)全部由紅粘土組成，則為均勻地基；若地基壓縮層范圍內(nèi)由巖石和紅粘土組成，則為不均勻地基。

4 紅粘土巖土工程評價

4.1 地基承載力評價

（1）根據(jù)紅粘土內(nèi)摩擦角（φ）和內(nèi)聚力（C）確定；

（2）根據(jù)物理指標(biāo)孔隙比（e）、含水比（αw）和液塑比（I）r查表確定；

（3）根據(jù)靜力載荷、旁壓試驗、靜力觸探試驗等原位試驗確定。

4.2 地基脹縮性評價

貴州紅粘土在天然狀態(tài)下以收縮為主，當(dāng)復(fù)浸水時，經(jīng)過脹縮循環(huán)，一部分脹量逐次積累，一部分縮量亦逐次積累，因此，評價其脹縮性時，注意以下問題：

（1）爐窯等高溫設(shè)備基礎(chǔ)應(yīng)考慮地基土不均勻收縮變形的影響。

（2）輕型建筑物的基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)大于大氣影響急劇層深度。

（3）石芽出露地段應(yīng)考慮地表水下滲、潛蝕或沖蝕形成地面變形的可能性。

（4）基坑開挖時，宜采取保濕措施，邊坡應(yīng)及時維護(hù)，防止失水干縮。

（5）開挖明渠時，應(yīng)考慮土體干濕循環(huán)中的脹縮影響。

4.3 地基均勻性評價

由于紅粘土紅土化作用不均勻及下伏基巖面起伏較大影響，其在水平方向及垂直方向分布不均勻，在同一水平高度上存在不同狀態(tài)的土質(zhì)單元，各個土質(zhì)單元的壓縮模量差異性大，在同樣荷載作用下，易產(chǎn)生不均勻沉降，建筑物產(chǎn)生裂縫。故紅粘土地基開挖時，須按照“淺開挖、及時開挖，及時封閉”的原則進(jìn)行施工。

4.4 地基地表水及地下水的評價

（1）紅粘土表面裂隙較深部發(fā)育，裂隙水含量亦一樣。

（2）地基開挖后，使原來埋藏于深處含水量高的土體外露于地表，失水收縮，裂隙發(fā)育，一旦浸水軟化，造成地基失穩(wěn)。

（3）地表水滲入土體并長期作用于土層中，使紅粘土中裂隙產(chǎn)生軟化，在其浸潤范圍內(nèi)，堅硬、硬塑土的濕度明顯增大，致使地基承載力明顯降低，壓縮性增大。

5 結(jié)束語

本文根據(jù)貴州紅粘土的工程特性，結(jié)合貴州常用的勘察方法，將工程地質(zhì)測繪、調(diào)查、勘探、原位測試、取樣及土工室內(nèi)試驗等勘察手段有效結(jié)合起來，獲得紅粘土的物理力學(xué)指標(biāo)，為評價紅粘土的地基承載力、地基穩(wěn)定性、均勻性及脹縮性提供了科學(xué)、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)。