某工程的勘察及不良地質條件處理

孫領輝

（新疆水利水電勘測設計研究院地質勘察研究所，新疆烏魯木齊830000）

1 概述

對于濱海地區的多層地質結構，由于表層硬殼層的存在，可改變軟土的受力分析，考慮硬殼層的應力擴散和彈性地基板作用，對地基的塑形變形起著遏制作用；在硬殼層上修建建筑物，當建筑物荷載較小時，荷載經硬殼層的應力擴散后，施加軟土層的附加應力小于軟土的承載力時，可對軟土層不進行處理。

2 工程地質條件

工程區位于新疆某一水庫左岸的二級階地上，毗鄰水庫。勘察期水庫水位1280.5m，地面高程約1285.0m，廠區處于河左側二級階地，工程區內地勢平整，植被發育。場地為開闊平坦均勻的軟土類地層，對建筑抗震不利的地段，場地類別屬Ⅱ類。

根據勘察結果，工程區地層巖性大致可分為3層：

第①層：在工程區埋深0～6.0m（局部8.5m），巖性以人工堆積碎塊石為主，呈青灰色、深灰色，結構松散—稍密，可見架空結構，在探坑開挖過程中坑內垮塌嚴重。

人工堆積含土碎石天然狀態下：干密度ρd=1.77～1.78g/cm3，含水量W=2.5%～2.7%，最大干密度ρdmax=2.03～2.04g/cm3，最小干密度ρdmin=1.63～1.65g/cm3，相對密度Dr=0.38～0.40，結構稍密，工程性質差，建議地基承載力120～140kPa，但應考慮地層結構不均一導致的不均勻沉降。

第②層：在工程區6.0～11.0m范圍內，為低液限粉土，受水庫庫內水位影響，呈可塑—軟塑，厚5～6m，天然狀態下：干密度ρd=1.49～1.64g/cm3，含水量 W=20.5%～27.7%（可塑狀），流速狀大于30%,近似于軟土，孔隙比e=0.61～0.78，液限WL=27%～32.5%，塑限WP=15.0%～18.6%，天然狀態下壓縮系數a0.1～0.3=0.48～0.61MPa-1，壓縮模量ES=2.88～3.47MPa，屬于高壓縮土，滲透系數K=（0.65～9.1）×10-5cm/s，為微透水。該層均處于地下水位以下，根據工程類比法，地基承載力特征值100kPa。

第③層：在工程區埋深11.0m以下為青灰色砂礫石，結構中密—密實，連續性好，地基承載力350kPa。

3 地基處理分析

（1）建筑結構。結構尺寸為矩形，長約120m，寬約60m，順河向布置。地上一層，結構為鋼結構，無地下室。

（2）處理方案。天然地基除第③層砂卵礫石層外，第①層和第②層均不宜直接作為建筑物基礎，但第③層埋深較大，周邊條件又收到限制，不適合將基礎放置第③層。使用樁基礎時，因①、②層巖土均為欠固結土，會產生負摩阻力，導致樁的承載力下降，且在開挖過程中，會導致下部粉土層初始靜力平衡遭到破壞，很可能會出現基礎失穩，導致周邊道路及變電所發生地基沉降，造成破壞；而且選用樁基礎，必須穿過人工堆積碎石土，需考慮基坑支護，增大投資及延誤工期，無明顯優勢。

考慮本工程為箱型基礎，基礎埋深約0.5m，處于第一層人工堆積物上，且下臥層為軟土層，修正后的粉土地基承載力為100kPa，即只要傳遞至粉土層的基礎附加應力與上覆自重應力之和小于地基承載力即可滿足國家相應規范：

式中：Pz——相應于作用的標準組合時，軟弱下臥層頂面處的附加壓力值；

Pcz——軟弱下臥層頂面處的自重壓力值；

faz——軟拖下臥層頂面處經深度修正后的地基承載力特征值。

通過計算，當基礎底部距下臥層的間距d?4.0m時，Pz+Pcz?faz可滿足國家相應規范。

考慮表層人工堆積碎石的不均一性和結構的松散特性，并對下臥層軟土不擾動的情況下，對表層4.0m進行基礎換填，并對4.0m以下的土層進行碾壓至密實。

4 換土墊層設計與施工

(1)換土墊層設計。為使換填土層能夠形成結構密實，地基承載力及變形均能滿足設計要求，根據表層人工碎石土的顆分資料及對應的試驗資料：大于200mm含量22.6%，60～200mm含量31.1%，20～60mm含量23.7%，5～20mm含量12.1%，2～5mm含量1.5%，0.5～2mm 含量 1.3%，0.25～0.5mm 含量 0.9%，0.075～0.25mm含量0.7%，小于0.075mm含量6.1%；Cu=23.3，Cc=2.3，根據《土工試驗規程》，屬于級配良好的土。人工堆積碎石土中碎石母巖成分為某電站施工洞室開挖料，質地堅硬，且含鹽量低，可作為基礎換填材料。

碎石土最小干密度為ρdmin=1.63～1.65g/cm3，取ρdmin=1.64g/cm3；根據擊實試驗，碎石土擊實后最大干密度可達到ρdmax=2.03～2.04g/cm3，取ρdmax=2.04g/cm3。當碎石土的結構為中密以上時，地基承載力可達到200kPa，可滿足設計要求；根據目前工程建設施工經驗，碎石土的相對密度達到0.85時，既容易達到，而且基礎沉降也可控，可滿足設計要求，經過對比，選定碎石土壓實后相對密度不低于0.85。

（2）換土墊層施工：

①按照設計要求將基礎底板以下3.5m的人工碎石土全部挖除，開挖邊坡取1:1.25，挖出后堆放至指定區域。

②開挖至設計高程后，對基坑底部進行碾壓，碾壓后，經檢測，密度為1.98～2.0g/cm3,對應的相對密度Dr=0.876～0.918，滿足設計要求。

③分層鋪土，分層碾壓，合格后方可進行新一層填土施工。基坑挖至設計高程后，驗槽后先行找平，對找平行和回填土的邊端部位用20～22t光碾壓路機碾壓后，經檢測，密度為1.98～2.0g/cm3,對應的相對密度Dr=0.876～0.918，滿足設計要求。上部回填土時，根據現場壓實試驗確定壓實層厚，初步選擇壓實層厚為0.6m、0.8m、1.0m。經過壓實試驗對比（見表1），結合設計要求、施工效率和經濟對比，選定壓實厚度為0.8m，碾壓次數為8次，壓實后地基的均一性較好。

表1 碾壓試驗對比表

5 填土的檢驗

在施工過程中，對換填后壓實土，每層選取12～15個點進行測試，現場測定碎石土層最小干密度為1.98g/cm3,最大干密度為2.01g/cm3,額對應的相對密度為Dr=0.87～0.94，滿足設計要求（Dr?0.85）。

6 結論

工程目前已經建設完成并已使用，使用情況良好，無明顯沉降和其他變形，說明在地基承載力要求不高、地基沉降要求嚴格的情況下，采用換土墊層和箱型基礎共同協調工作的方式是解決深層軟土地基承載力不足的有效途徑。

本工程在選擇換土材料時，根據比選選擇了上部碎石土進行重新填筑碾壓，就近取材，節約了工程建設資金、加快了工程建設進度，取得了較好的效果。

在濱海工程建設過程中，軟土的存在極大地影響了工程的投資、延誤工程建設的進度，影響工程建設的質量，地基處理的難度及選擇地基處理的方法極為重要。在勘察期要詳細查明軟土層的結構、埋深及分布范圍，為基礎處理設計提供可靠的勘測成果。

[1]GB50007-2011建筑地基基礎設計規范[S].

[2]GB 50021-2001巖土工程勘察規范(2009年版)[S].

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