某工程的勘察及不良地质条件处理

孙领辉

（新疆水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，新疆乌鲁木齐830000）

1 概述

对于滨海地区的多层地质结构，由于表层硬壳层的存在，可改变软土的受力分析，考虑硬壳层的应力扩散和弹性地基板作用，对地基的塑形变形起着遏制作用；在硬壳层上修建建筑物，当建筑物荷载较小时，荷载经硬壳层的应力扩散后，施加软土层的附加应力小于软土的承载力时，可对软土层不进行处理。

2 工程地质条件

工程区位于新疆某一水库左岸的二级阶地上，毗邻水库。勘察期水库水位1280.5m，地面高程约1285.0m，厂区处于河左侧二级阶地，工程区内地势平整，植被发育。场地为开阔平坦均匀的软土类地层，对建筑抗震不利的地段，场地类别属Ⅱ类。

根据勘察结果，工程区地层岩性大致可分为3层：

第①层：在工程区埋深0～6.0m（局部8.5m），岩性以人工堆积碎块石为主，呈青灰色、深灰色，结构松散—稍密，可见架空结构，在探坑开挖过程中坑内垮塌严重。

人工堆积含土碎石天然状态下：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，相对密度Dr=0.38～0.40，结构稍密，工程性质差，建议地基承载力120～140kPa，但应考虑地层结构不均一导致的不均匀沉降。

第②层：在工程区6.0～11.0m范围内，为低液限粉土，受水库库内水位影响，呈可塑—软塑，厚5～6m，天然状态下：干密度ρd=1.49～1.64g/cm3，含水量 W=20.5%～27.7%（可塑状），流速状大于30%,近似于软土，孔隙比e=0.61～0.78，液限WL=27%～32.5%，塑限WP=15.0%～18.6%，天然状态下压缩系数a0.1～0.3=0.48～0.61MPa-1，压缩模量ES=2.88～3.47MPa，属于高压缩土，渗透系数K=（0.65～9.1）×10-5cm/s，为微透水。该层均处于地下水位以下，根据工程类比法，地基承载力特征值100kPa。

第③层：在工程区埋深11.0m以下为青灰色砂砾石，结构中密—密实，连续性好，地基承载力350kPa。

3 地基处理分析

（1）建筑结构。结构尺寸为矩形，长约120m，宽约60m，顺河向布置。地上一层，结构为钢结构，无地下室。

（2）处理方案。天然地基除第③层砂卵砾石层外，第①层和第②层均不宜直接作为建筑物基础，但第③层埋深较大，周边条件又收到限制，不适合将基础放置第③层。使用桩基础时，因①、②层岩土均为欠固结土，会产生负摩阻力，导致桩的承载力下降，且在开挖过程中，会导致下部粉土层初始静力平衡遭到破坏，很可能会出现基础失稳，导致周边道路及变电所发生地基沉降，造成破坏；而且选用桩基础，必须穿过人工堆积碎石土，需考虑基坑支护，增大投资及延误工期，无明显优势。

考虑本工程为箱型基础，基础埋深约0.5m，处于第一层人工堆积物上，且下卧层为软土层，修正后的粉土地基承载力为100kPa，即只要传递至粉土层的基础附加应力与上覆自重应力之和小于地基承载力即可满足国家相应规范：

式中：Pz——相应于作用的标准组合时，软弱下卧层顶面处的附加压力值；

Pcz——软弱下卧层顶面处的自重压力值；

faz——软拖下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值。

通过计算，当基础底部距下卧层的间距d≫4.0m时，Pz+Pcz≪faz可满足国家相应规范。

考虑表层人工堆积碎石的不均一性和结构的松散特性，并对下卧层软土不扰动的情况下，对表层4.0m进行基础换填，并对4.0m以下的土层进行碾压至密实。

4 换土垫层设计与施工

(1)换土垫层设计。为使换填土层能够形成结构密实，地基承载力及变形均能满足设计要求，根据表层人工碎石土的颗分资料及对应的试验资料：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，根据《土工试验规程》，属于级配良好的土。人工堆积碎石土中碎石母岩成分为某电站施工洞室开挖料，质地坚硬，且含盐量低，可作为基础换填材料。

碎石土最小干密度为ρdmin=1.63～1.65g/cm3，取ρdmin=1.64g/cm3；根据击实试验，碎石土击实后最大干密度可达到ρdmax=2.03～2.04g/cm3，取ρdmax=2.04g/cm3。当碎石土的结构为中密以上时，地基承载力可达到200kPa，可满足设计要求；根据目前工程建设施工经验，碎石土的相对密度达到0.85时，既容易达到，而且基础沉降也可控，可满足设计要求，经过对比，选定碎石土压实后相对密度不低于0.85。

（2）换土垫层施工：

①按照设计要求将基础底板以下3.5m的人工碎石土全部挖除，开挖边坡取1:1.25，挖出后堆放至指定区域。

②开挖至设计高程后，对基坑底部进行碾压，碾压后，经检测，密度为1.98～2.0g/cm3,对应的相对密度Dr=0.876～0.918，满足设计要求。

③分层铺土，分层碾压，合格后方可进行新一层填土施工。基坑挖至设计高程后，验槽后先行找平，对找平行和回填土的边端部位用20～22t光碾压路机碾压后，经检测，密度为1.98～2.0g/cm3,对应的相对密度Dr=0.876～0.918，满足设计要求。上部回填土时，根据现场压实试验确定压实层厚，初步选择压实层厚为0.6m、0.8m、1.0m。经过压实试验对比（见表1），结合设计要求、施工效率和经济对比，选定压实厚度为0.8m，碾压次数为8次，压实后地基的均一性较好。

表1 碾压试验对比表

5 填土的检验

在施工过程中，对换填后压实土，每层选取12～15个点进行测试，现场测定碎石土层最小干密度为1.98g/cm3,最大干密度为2.01g/cm3,额对应的相对密度为Dr=0.87～0.94，满足设计要求（Dr≫0.85）。

6 结论

工程目前已经建设完成并已使用，使用情况良好，无明显沉降和其他变形，说明在地基承载力要求不高、地基沉降要求严格的情况下，采用换土垫层和箱型基础共同协调工作的方式是解决深层软土地基承载力不足的有效途径。

本工程在选择换土材料时，根据比选选择了上部碎石土进行重新填筑碾压，就近取材，节约了工程建设资金、加快了工程建设进度，取得了较好的效果。

在滨海工程建设过程中，软土的存在极大地影响了工程的投资、延误工程建设的进度，影响工程建设的质量，地基处理的难度及选择地基处理的方法极为重要。在勘察期要详细查明软土层的结构、埋深及分布范围，为基础处理设计提供可靠的勘测成果。

[1]GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].

[2]GB 50021-2001岩土工程勘察规范(2009年版)[S].

[3]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S].

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