鄭州市某大型沖溝場地巖土工程勘察案例研究

王若鋒WANG Ruo-feng

（中化地質河南局集團有限公司，鄭州 450000）

1 工程概況

該項目位于鄭州市西部區域，場地的地貌單元為低山丘陵區。場地沖溝發育強烈，東側為南北向發育沖溝，沖溝侵蝕深度由南往北逐步加深，最大侵蝕深度達150m，東側、南側道路均位于回填土上；場地內部發育西南-東北走向沖溝，根據現場調查，沖溝寬度約5～50m，最深處約40m，現大部分已完成回填，回填成分主要由建筑垃圾、生活垃圾及素土組成。沖溝兩側的側壁存在很多窯洞，洞身長短不一，洞頂可見裂縫，部分有掉塊現象，已廢棄不用。窯洞個別用磚做了襯砌，大多未進行襯砌。

2 勘察方案布置

根據《高層建筑巖土工程勘察標準》（JTJ/T72-2017）、《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009年版），本工程場地擬建高層住宅樓重要性等級判定為二級工程，根據本工程場地和地層條件，判定場地復雜程度等級為二級，場地地基復雜程度等級為一級，本場地巖土工程勘察等級綜合評定為甲級。

2.1勘探孔間距布置原則 按照《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009年版）4.1.15條規定，對于地基復雜程度為一級的巖土工程勘察，勘探點的間距可取10～15m。

2.2勘探孔深度布置原則 根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）、《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）（2009年版）等，勘探孔孔深滿足相應建筑物基礎的變形計算要求。

2.3勘探方法 為較準確獲取本場地各巖土層的物理、力學性質指標，本勘察項目采用鉆探、探井、標準貫入試驗、靜力觸探試驗、波速測試、室內土工試驗以及地質雷達探測等方法、手段對本場地地基土進行綜合勘探和分析評價。

3 勘察成果

3.1地層情況 根據現場勘察結果結果，勘探深度80.0m范圍內，表層8.0～46.0m為素填土，根據填土性質分為2層填土，其厚度由西北向東南方向呈逐漸增大的趨勢。其下為第四紀晚、中更新世坡積、洪積粉土、粉質黏土層。

3.2填土性質分析 通過現場鉆探及對表1、表2、表3、圖1分析，本項目填土具有以下特征：（1）-1層填土：場地大部分范圍內分布，均為自然堆積，無壓實，均為近10年堆積，填土成分雜亂。（1）-2層填土：場地大部分范圍內分布，回填時間不一，最長堆積時間約40年，填土主要以素填土為主，局部揭露有少量建筑垃圾及部分生活垃圾，最短堆積時間5年，靠近市政道路部分經碾壓，壓實效果稍好，相應的均勻性及密實性相對（1）-1層較好。

表1 填土物理力學性質指標

表2 填土標準貫入試驗統計表

表3 填土靜力觸探試驗統計表

同時，各填土層的壓實系數λ=0.57～0.86，而根據《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2011）的相關要求，壓實系數不小于0.97，因此不符合要求。

3.3填土滲透性及腐蝕性 場地內填土主要分部在沖溝范圍，場地沖溝發育強烈，由南往北逐步加深，主要為地表水徑流下切形成，為主要的匯水排水通道，結合填土組成，滲透性較大。結合室內試驗結果：場地的填土對混凝土結構的腐蝕等級評價為：微，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋腐蝕等級評價為：微。

3.4場地濕陷性情況 根據本場地探井濕陷性試驗結果，具濕陷性的主要土層為：第（1）-1層填土、（1）-2層填土、第（2）層粉土，自然地面下具濕陷性土層的最大埋深約為15.0m。地基土的濕陷性等級評價結果為：Ⅰ級（輕微）-Ⅱ級（中等）。

根據場地地基土特性，結合本地區已有工程經驗，本場地的淺部地基土層具有Ⅰ級（輕微）-Ⅱ級（中等）的濕陷性（具有遇水顯著變軟的特點），因此本工程場地的擬建建筑物地基基礎應采取一定的防水檢漏、結構措施等，并考慮加強上部建筑結構的整體性和剛度，以減小濕陷性地基土對擬建建筑物地基基礎造成的不利影響。

4 成果分析

4.1 地基土承載力、變形指標綜合評定

地基土承載力、變形指標綜合評定如表4所示。

表4 地基土承載力特征值、壓縮指標、強度指標列表

4.2 地基土評價

本工程各擬建建筑物基底下分布有大厚度素填土（局部為雜填土），土質成分雜亂且分布不均，為近年人工堆積，自重固結未完成，力學性質不均勻，強度差異較大。地基為不均勻地基，且地基土具有濕陷性的特點，未經處理不能作為擬建建筑物基礎的持力層。

本場地位于沖溝發育地段，大部分已自然回填，根據場地填土特征，本場地分為三個區域，基底填土厚度小于2m區域，基底填土厚度小于10m區域及基底填土大于10m區域。根據填土區域劃分結合上部建筑物具體情況分區考慮不同的地基處理方案。

5 地基基礎方案

根據本場地填土分布特征，綜合考慮地基基礎方案如下：對于場地基底填土厚度小于2m區域，擬采用經灰土擠密樁處理后采用CFG樁復合地基；對于基底填土厚度小于10m區域可采用載體樁基礎；對于基底填土大于10m區域可采用后注漿鉆孔灌注樁基礎。

5.1 灰土擠密樁+CFG樁復合地基

對于場地基底填土厚度小于2m區域，擬采用經灰土擠密樁處理后采用CFG樁復合地基。

5.1.1 灰土擠密樁

根據場地地層條件和擬建建筑物荷載特征，本場地擬建建筑物也可采用素土（灰土）擠密樁法處理淺部地基土，以消除淺部地基土的濕陷性。按照《濕陷性黃土地區建筑標準》（GB50025-2018）以及《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012），結合本區施工經驗，對本場地素土（灰土）擠密樁方案評價如下：

①根據擬建建筑物荷載組合特點，樁入土深度自現地面以下5.0m左右。樁徑可采用600mm。

②依據《建筑地基處理基礎規范》（JGJ79-2002）第14.2.3條，按正三角形布置，根據以下公式計算樁間距：

d—樁孔直徑（m），宜為0.6m；ρd—地基處理前平均干密度（g/cm3），取1.45g/cm3；ρdmax—樁間土的最大干密度（g/cm3），根據擊實試驗可取1.75g/cm3；樁間土成孔擠密后平均擠密系數，取0.93。計算出S=1.72m。要達到消除濕陷的擠密效果，樁間距應小于1.72m。

5.1.2 CFG樁復合地基

①單樁豎向承載力特征值

②復合地基承載力

根據公式：

式中：樁徑取400mm，Ap=1.0，λ=0.85，β=0.9。

③樁身強度要求

依據上述公式，樁徑400mm，樁自現地面以下入土19.0m左右，有效樁長16.0m左右，以第（4）層粉土為樁端持力層。樁間土土層的承載力特征值取為80kPa，估算達到不同大小復合地基承載力特征值時對應的樁間距，見表5。

表5 復合地基承載力特征值表

5.2 載體樁

對于基底填土厚度小于10m區域可采用載體樁基礎。根據《載體樁技術標準》（JGJ/T135-2018），結合本區建筑經驗，確定樁基設計參數。樁入土深度17.3m，樁徑可取450mm，有效樁長12.0m，依據公式：Ra=fa×Ae，式中：fa——經深度修正后載體樁持力層地基承載力特征值；Ae——載體樁等效計算面積（m2），取Ae=3.45m2，Ae的取值是根據現場試樁結果計算所得。fa=fak+ηdγm（d-0.5）=436kPa。

式中：fak=160kPa，ηd=1.5，γm=16.0kN/m3，d=12.0m，計算得Ra為1500kN。

5.3 后注漿鉆孔灌注樁

對于基底填土大于10m區域可采用后注漿鉆孔灌注樁基礎。依據《建筑樁基技術規范》《JGJ94-2008》規范，以第（4）層粉土夾粉質黏層以下土層為樁端持力層，根據公式：Quk=QSK+QPK=μΣqsikli+qPK（Aj+λpApl）

單樁豎向承載力特征值：Ra=Quk/2

按基礎下滿堂布樁，樁徑400mm，以擬建3#樓為例進行估算，結果見表6。

表6 單樁豎向承載力計算表

6 結語

深厚填土地區進行工程建設，勘察工作是重中之重，勘察設計人員必須給予足夠的重視。首先需要對場地進行全面了解，復雜場地除配備勘察專業人員外還需配備水文、環境等專業人員。其次，對填土做出判斷時，還需結合填土成分、污染情況、外部污染源、水源等相關指標進行綜合判斷。最后，在確定地基方案時，還需綜合考慮填土厚度等空間指標、水文特征、周邊環境條件等條件選擇最合適的處理方案。