某地工程地質特征及地基處理措施研究

陳志平

摘要：地基作為承受基礎傳遞建筑物荷載而產生應力和應變的巖土層。為解決上部建筑物荷載分布特征及基礎經濟性的地基問題。為確保工程質量、做到安全、經濟、適用同時滿足有關規范要求，在工程建設時需對地基進行相關技術處理（？？）。地基處理除應滿足工程設計要求外，還應做到因地制宜、就地取材、保護環境和節約資源等。通過對某地工程地質特征進行綜合研究分析，對巖土體樣實驗數據進行物理力學特征分析，為地基處理提供可靠的數據支撐。

關鍵詞：?地基處理?地質特征?力學特征??力學參數

中圖分類號：TU76

Research?on?the?Geologic?Characteristics?and?Foundation?Treatment?Measures?of?a?Local?Project

CHEN?Zhiping

（Team?159，?Guizhou?Coal?Geology?Bureau，?Liupanshui，?Guizhou?Province，553500?China）

Abstract：?The?foundation?is?a?rock?and?soil?layer?that?bears?the?building?load?transmitted?by?the?foundation?and?generates?stress?and?strain.?In?order?to?solve?the?problems?of?the?load?distribution?characteristics?of?the?superstructure?and?the?economic?foundation?of?the?foundation?to?ensure?the?quality?of?the?project，?achieve?safety，?economy?and?applicability?and?meet?the?requirements?of?relevant?specifications，?it?is?necessary?to?carry?on?relevant?technical?treatment?to?the?foundation?during?the?construction?of?the?project.?In?addition?to?meeting?the?design?requirements?of?the?project，?foundation?treatment?should?also?be?adapted?to?local?conditions，?local?materials，?environmental?protection?and?resource?conservation.??Through?the?comprehensive?research?and?analysis?of?the?geologic?characteristics?of?a?local?project，?the?physical?and?mechanical?characteristics?of?the?experimental?data?of?rock?and?soil?samples?are?analyzed，?which?provides?reliable?data?support?for?foundation?treatment.

Key?Words：?Foundation?treatment;?Geologic?feature;?Mechanical?characteristics;?Mechanical?parameter

本文通過掌握某地工程地質特征，查明場地巖、土層的結構特征，通過試驗提供巖土物理力學性質指標確定地基承載力，為基礎型式選擇及基礎設計提供計算參數。通過基礎形式選擇相應的基礎持力層，結合巖土結構特征及持力層的巖土物理力學性質指標對地基做相應的地基處理。分析其對建筑物的影響，提出地基處理方案、意見，更好地進行基礎設計、施工，完成工程建設任務。

1工程地質特征

本工程根據地質調查及鉆探揭露，該場地地層自上而下依次為：素填土（Q4ml）、紅黏土（Q4el+dl）、塊石土（Q4el）、三疊系中統關嶺組上段（T2g）中風化白云質灰巖。各巖土單元構成、性質及其均勻性分述如下。

1.1素填土（Q4ml）

雜色，結構松散，組成成分以泥質灰巖、白云質灰巖碎、塊石和黏土組成，其中碎塊石占比80%，級配差，排列混亂，分布不規律，多為近期挖方棄土平場而成。揭露厚度0.20～14.20?m之間，一般厚度7.00～10.00?m，場地多數地段分布，缺失較少，厚度變化較大。

1.2紅黏土（Q4al+pl）

褐色、紅褐色，可塑性，局部包含白云質灰巖角礫、碎石，場地局部分布，揭露厚度在0.50～15.30m之間，一般厚度5.00～8.00m。場地多數地段缺失，分布不均勻，厚度變化較大。

1.3塊石土（Q4el）

黃褐色，稍密，稍濕，骨架多以白云質灰巖碎、塊石及大塊石組成，級配較差，粒徑50～200?mm不等，部分塊體超過1m，含量約為70%，排列混亂。揭露厚度1.00～57.50?m之間，一般厚度8.00～22.00?m，主要為淺層侵蝕、溶蝕風化殘積形成，部分為第四系巖溶填充物，分布不均勻，厚度差異較大。

1.4中風化白云質灰巖（T2g）

灰-灰白色，礦物組成成分主要以碳酸鹽礦物為主，薄-中厚層狀，層狀結構，鈣質膠結，節理裂隙較發育，巖質較硬，斷面新鮮，中風化，巖芯較破碎，多呈柱狀，短柱狀，少量塊狀，含薄層狀灰巖，泥灰巖夾層，局部可見溶蝕小孔，為中風化基巖層。其巖芯采取率為70%～80%，RQD=60%～70%，巖體質量較差，該層分布較穩定，場地內該層未揭穿[1-2]。

2?巖土體物理力學參數

場區內素填土為提供其力學參數及承載力，本次采用12組原位測試（重型動力觸探）；塊石土層分布局限于溶槽、溶洞，溶槽、溶洞充填物差異性大，且具有不穩定性，故本次未提供塊石土層地基承載力特征值。此次勘察在場地內取18件可塑狀紅黏土土樣、84件中風化白云質灰巖樣作室內試驗的實驗數據，并對試驗結果進行統計，其統計成果如下。

室內試驗成果按《建筑地基基礎設計規范》（GB?50007-2011）附錄E?各公式分析統計：

式（1）、式（2）中：μ為試驗平均值；σ為標準差；i為數據個數；δ為變異系數；n為統計數量。

（1）根據地質調查、鉆探及原位測試，本次勘察區域素填土回填時雖進行了機械碾壓，但碾壓厚度和碾壓遍數均存在無序性，根據測試成果N63.5錘擊數=3.08擊（＜5擊），錘擊數離散性較大，根據觸探數判斷該素填土層局部架空明顯，素填土層密實度為松散。結合地區類比經驗及場地地質情況考慮不均勻性，結合貴州省黔美基礎工程公司對該地區素填土層綜合取值為γ=16.7?kN/m3，地基承載力特征值fa=90?kPa。

（2）按《建筑地基基礎設計規范》（GB?50007-2011）?之?5.2.5式，假設地基基礎寬度b=3m，埋深d=0.5m代入5.2.5公式計算承載力特征值：

fa=Mbrb+Mdrmd+McCk

根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）表5.2.5，查內摩擦角Φ得Mb、Md、Mc計算得可塑紅黏土承載力特征值fa=130.34?kPa，特征值偏小，根據《貴州建筑地基基礎設計規范》（DBJ?52/045-2018）附錄A.0.3，結合含水比標準值aw?=0.83，根據地區經驗，綜合考慮不均勻性建議紅黏土地基承載力特征值fa=160?kPa。

（3）根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）5.2.6條，中風化白云質灰巖折減系數ψ=0.1-0.2，按完整性指數與折減系數對比內插取值ψ=0.13。按fa=frk·ψ計算，中風化白云質灰巖承載力特征值fa=47.84×0.13=6219.2?kPa。建議中風化白云質灰巖綜合地基承載力特征值fa取6000?kPa[3]。

綜上所述并結合臨近場地工程經驗可知，場地內巖質單元物理力學參數建議取值如表1所示。

3?基礎型式選擇

根據擬建建筑物荷載及結構特征，結合場地巖土工程地質條件，從安全角度及經濟成本綜合考慮基礎形式選擇如下。

3.1??淺基礎：筏板基礎

由于S1#～S5#棟區域擬建建筑均為1～2F層，未設計地下室，加之該區域后續需要回填至±0標高，還需回填約2.0～3.0?m之間的巖土層，現狀場地S1#～S5#棟表層勘察揭露整體均為素填土層，該層結構松散，厚度約7.00～10.00?m。建議對現狀場地素填土進行整體夯實平整，然后采用級配砂石分層碾壓回填至設計±0標高，待級配砂石地基處理完成且檢測滿足規范及設計要求后，對S1#～S5#棟采用筏板基礎為優選方案。

3.2??淺基礎：獨立柱基

根據場地地質條件及建筑物結構特征，1#棟～5#棟及局部地段地下室，按地下室底板標高開挖回填平整后，局部地段基巖已出露，根據擬建物荷載分布特征、地基巖體承載力強度及持力層的埋深及開挖巖土情況，對基礎埋置深度小于3?m的局部柱位建議以中風化白云質灰巖作持力層采用獨立柱基為優選方案。

3.3深基礎：樁基礎

根據場地地質條件結合擬建建筑結構荷載特征，建議對1#～5#棟及地下室基礎埋置深度大于3?m的柱位，以中風化白云質灰巖作基礎持力層采用樁基礎為優選方案[4-5]。

4??地基處理措施

4.1??S1#～S5#棟地基處理措施

S1#～S5#棟采用筏板基礎，建議對現狀場地素填土進行整體夯實平整，然后采用級配砂石分層碾壓回填至設計±0標高，采用級配砂石打造人工地基。采用級配砂石打造人工地基方法進行地基處理時，應嚴格按國標《建筑地基處理技術規范》（JGJ?79-2012）相關要求進行。砂石宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、中砂或石屑，并應級配良好，不含植物殘體、垃圾、土料等雜質，且砂石含量不小于50%。換填厚度、寬度、承載力等須足設計及規范要求。

4.2??1#～5#棟及地下室地基處理措施

1#～5#棟及地下室采用獨立柱基結合樁基，建議以中風化白云質灰巖層作地基持力層。根據地質鉆探資料及基礎建議埋置深度，綜合考慮對1#～5#棟及地下室地基處理措施如下。

（1）基礎埋置深度小于3?m，巖溶裂隙、破碎巖石、溶槽規模小發育深度淺，呈上寬下窄時，建議采用挖填法處理，將巖溶裂隙、溶槽中的填充物及破碎巖石全部清除后加鋼筋網片采用混凝土填充，以提高地基完整性及強度。

（2）基礎埋置深度大于3?m，由于場區巖溶裂隙強發育，存在深切的溶溝、溶槽等，且擬建場地內局部地段存在較厚的覆蓋層（素填土、紅黏土、塊石土層），建議采用樁基法（機械成孔灌注樁）處理，可以克服不利的地質因素，能有效穿過素填土、紅黏土、塊石土、巖溶裂隙發育帶及不良地質體，將樁端坐落在中風化白云質灰巖上。采用機械成孔灌注樁基礎鉆進時，若發生垮塌，應采用鋼護筒跟進，保證基礎施工安全。采用邊清孔、邊驗收、邊澆筑等施工方案可有效控制樁底沉渣厚度。

（3）基礎埋置深度大于3?m且溶槽發育寬深或串珠狀溶洞，采用樁基礎穿過溶槽或溶洞存在樁長過大（場區樁基深度超過50?m的樁較多）、經濟性差，且施工難度大等問題。鑒于本項目建筑物單柱荷載并不大（最大柱荷載8?000?kN/柱），建議采用樁筏基礎或梁板跨越、溶洞充填后降低樁深等措施處理，綜合提出技術可行、經濟合理的地基基礎方案。

5?結語

根據擬建建筑物荷載及結構特征，結合場地巖土工程地質特征，從安全角度及經濟成本等綜合考慮；S1#～S5#棟采用淺基礎方案，建議對現狀場地素填土進行整體夯實平整，采用級配砂石打造人工地基方法進行地基處理，待級配砂石地基處理完成且檢測滿足規范及設計要求后，對S1#～S5#棟采用筏板基礎為優選方案；1#～5#棟及地下室采用獨立柱基結合樁基，建議以中風化白云質灰巖層作地基持力層，場地內巖溶裂（洞）隙強發育，基巖面起伏較大，石芽、溶溝、溶槽、溶蝕裂隙影響地基的穩定性，應針對巖溶（洞）裂隙、破碎巖石、石芽、溶溝、溶槽部位進行地基處理，方可適宜本工程建設。

參考文獻

[1] 曾夢筆.巖土工程勘察與地基施工處理技術探討[J].工程技術研究，2020，5（18）：106-107.

[2] 張志剛，張恩重.巖溶地基巖土工程勘察及地基處理分析[J].工程建設與設計，2020（17）：46-47，50.

[3] 王海飛.風機基礎土巖組合地基變形與穩定性研究[D].杭州：浙江大學，2022.

[4] 李志文.水務工程巖土工程勘察外業安全文明生產動態管理監督制度研究[J].中國勘察設計，2022（8）：84-87.

[5] 程韶琨.地基檢測及其在全過程工程咨詢中的作用研究[D].鄭州：鄭州大學，2020.