珠海“智慧空间”项目场地工程地质特性及基坑设计

林伟明

摘要：拟建场地地貌类型为滨海平原地貌，经人工围垦填土造陆平整而成，属构造基本稳定区，场地土类型属软弱（场地）土，花岗岩全、强、中风化层，均具有较高的强度及较小变形的特点，地基均匀性较好，是勘察区内良好的桩基础持力层，建议采用真空—堆载联合加压排水固结法对用地范围进行全面的地基处理，基坑支护与开挖方式西、南、东三侧建议采用格栅式水泥搅拌桩对基坑外侧一定范围内土体进行加固构筑重力式支挡结构和止水帷幕同时采取直接放坡的方案。

关键词：珠海“智慧空间”项目；工程地质特性；地基处理；基坑设计

1.地质概况

拟建场地位于珠海市横琴新区港澳大道南侧，致新道东侧，岩土工程勘察等级为甲级，场地地貌为滨海平原地貌，现状经人工填土围垦造陆而成。珠海区域在地质构造上位于五桂山隆起之南侧，地质构造复杂，自侏罗纪以来，经多次构造运动，中生代岩浆活动强烈，酸性岩浆侵入遍布全区，新生代伴以小规模的基性岩浆侵入。区域断裂主要有北西向和北东向两组，其次为北北东向和北东东向。地下水主要赋存于人工填土的冲填土（细砂）层①及海陆交互相沉积的砾砂层④中。其中冲填土（细砂）层①为孔隙潜水，不具承压性；砾砂层④为孔隙水，具弱承压性。另外，场地下部花岗岩风化裂隙带中还赋存基岩网状风化裂隙水，具弱承压性。

2.岩土单元（层）性质

按地质年代、成因类型和岩性来划分，本次钻探揭露土（岩）层自上而下可分为人工填土层（Q4ml）、海陆交互相沉积层（Q4mc）和燕山三期花岗岩层（γ52-3）。

（1）杂填土①1

土灰、灰黑、土黄等色，主要由淤泥质土、建筑垃圾及石英砂等混杂堆填而成，局部含少量花岗岩碎块石，岩性松散状，湿，欠压实。该层为勘察前期新近回填。该层主要分布于场地中北侧，本次勘察共41个钻孔有揭露，厚度0.60m～ 2.80m，平均厚度1.41m。层底标高-0.96m～3.01m。

（2）冲填土（细砂）①2

土灰、灰黑色，经人工吹填而成，主要成分为石英质粉细砂，含少量淤泥质和贝壳碎屑，饱和，松散。填土吹填时间约1～2年。该层于场地内分布普遍，本次勘察各钻孔有揭露，厚度0.80m～5.30m，平均厚度2.40m。层底标高-3.73m～1.80m。

（3）淤泥②

灰黑色，具腐臭味，质较纯，手拈滑腻，偶含贝壳碎屑及少量石英粉细砂，饱和，流塑。该层以淤泥为主，局部相变为淤泥质土。该层于场地内分布普遍，本次勘察各钻孔均有揭露，厚度26.30m～44.00m，平均厚度34.62m。層底标高-43.12m～-25.22m。

（4）粉质粘土③

土灰黄、土灰、黄绿、土黄等色，岩芯长条状，刀切面较光滑，稍有光泽，很湿，可塑。该层在场地内分布较普遍，本次勘察除ZK15、ZK16、ZK20、ZK24、ZK25、ZK34、ZK35、ZK77共8个钻孔缺失外，其余70个钻孔均有揭露，厚度2.00m～ 20.10m，平均厚度9.04m。层底标高-52.36m～-35.34m。

（5）砾砂④

土灰白、土灰、灰黑、土灰黄等色，组分为石英砂，次棱角状，分选性差，级配良好，饱和，稍密～中密。该层以砾砂为主，局部为中粗砂。该层于场地内分布较普遍，本次勘察除ZK10～ZK13、ZK23、ZK41、ZK50、ZK60、ZK70共9个钻孔缺失外，其余69个钻孔均有揭露，厚度1.40m～11.80m，平均厚度6.93m。层底标高-54.60m～-37.45m。

（6）全风化花岗岩⑤

土黄、肉红、浅肉红、黄绿等色，岩芯土柱状，原岩结构可辨，组分主要为粘土、石英及少量长石碎屑，砾石含量约26%，很湿，硬塑～坚硬。岩石坚硬程度为极软岩，岩体完整程度极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ类。该层于场地内分布较普遍，本次勘察除ZK77、ZK78两钻孔缺失外，其余各钻孔均有揭露，厚度1.00m～15.20m，平均厚度6.85m。层顶标高-54.60m～-35.34m，层底标高-64.31m～-39.84m。

（7）强风化花岗岩⑥

土黄、肉红、浅肉红、黄绿等色，岩芯半岩半土状，风化裂隙很发育，手捏易散，原岩结构清晰，组分主要为石英、长石及少量粘土，干钻难钻进。岩石坚硬程度为软岩，岩体完整程度破碎，岩体质量等级为Ⅴ类。该层在场地西侧及南侧分布较普遍，东北侧ZK9～ZK13、ZK18～ZK23、ZK28～ZK32、ZK40～ZK43、ZK50、ZK76～ZK78共24个钻孔缺失，西侧、南侧剩余54钻孔均有揭露，厚度1.60m～14.30m，平均厚度5.51m；层顶标高为：-64.31m～-46.06m。

（8）中风化花岗岩⑦

浅肉红、黄绿色，矿物成分主要为石英、长石及云母，中粗粒结构，岩芯以碎块～短柱状为主，局部为柱状。锤击声脆，RQD以较差的～差的为主，局部为较好的～好的。岩石坚硬程度为较软岩，岩体完整程度较破碎～破碎，岩体质量等级为Ⅴ类。该层在场地内分布普遍，本次勘察各钻孔均有揭露，厚度均未揭穿，揭露厚度3.10m～8.50m，平均厚度4.93m；层顶标高为：-76.72m～-37.45m。

3.岩土工程分析与评价

3.1场地稳定性、适宜性评价

根据《珠海区域地质综合调查报告》（1∶50000），场地属地质构造基本稳定区。根据钻孔揭露，场地范围内未发现明显的全新世活动断裂构造痕迹，尚未发现土洞、塌陷。场地地形开阔平坦，亦不存在滑坡、泥石流、崩塌等灾害地质现象。场地所处区域近年属弱震区，发生强震的可能性小。场地分布松散吹填土层，填土层下分布淤泥类软土层，为不稳定土体，在自然条件下场地地基稳定性差；但可采用桩基或地基处理等工程措施得以解决。因此在采取相应的工程措施后，基本适宜本工程建设。

3.2各地基土均匀性及地基稳定性评价

根据室内试验及现场原位测试结果，结合各层岩土层的野外特征，对各岩土层的均匀性及地基稳定性综合分析评价如下：

杂填土①1：欠压实、松散状，堆填材料杂乱，厚度变化较大，均匀性及工程性能均较差。未经处理，不能直接作为拟建建（构）筑物的基础持力层。地基稳定性差。

冲填土①2：主要为石英粉细砂组成，含少量淤泥质及贝壳碎屑，松散状，均匀性及工程性能均较差。该层在7度地震烈度时会发生轻微～中等砂土液化现象，未经处理，不能直接作为拟建建（构）筑物的基础持力层。地基稳定性差。

淤泥②：属高压缩土、具触变性，工程性能差，欠固结，建议对场地进行软基处理，该层不能作为拟建建（构）筑物的基础持力层。地基稳定性差。

粉质粘土③：属中高压缩性，工程性能差，于场地分布较连续，厚度变化较大，不能作为拟建建（构）筑物的基础持力层。地基稳定性一般。

砾砂④：稍密～中密状，于场地较普遍分布。厚度变化大，均匀性一般，工程性能一般，透水性强。可考虑作为一般性拟建建（构）筑物的基础持力层。地基稳定性一般。

全风化花岗岩⑤：岩芯呈土柱状，强度较高，工程性能较好，于场地中下部分布较稳定，厚度较大，可考虑作为拟建建（构）筑物的预制桩基础持力层。地基稳定性较好。

强风化花岗岩⑥：岩芯呈土柱状、半岩半土状，局部风化不均匀，强度较高，工程性能好，于场地中下部分布较稳定，局部地段厚度较大。地基稳定性较好。可考虑作为拟建建（构）筑物的桩基础持力层。

中风化花岗岩⑦：岩芯碎块～短柱状，岩质较坚硬，风化裂隙稍发育，于场地内分布稳定，厚度较大，是钻（冲、旋挖）孔灌注桩的良好持力层。可考虑作为高层建筑物的基础持力层。地基稳定性好。

根据场地各岩土层分布情况和地基土物理力学特性综合分析，勘察区上部的杂填土层、冲填土（细砂）、淤泥、粉质粘土、砾砂层均属不均匀地基土。勘察区下部的燕山期花岗岩全、强、中风化层，均具有较高的强度及较小变形的特点，地基均匀性较好，是勘察区内良好的桩基础持力层。可根据承载力要求选择不同桩型及不同地层作基础持力层。

4.地基处理分析及基础选型建议

4.1地基处理分析

场地第四纪地层厚度较大，表层填土层下广布厚层淤泥类软土层，厚度大，工程性质差，具高压缩性和触变性，在上部荷载的作用下易产生较大沉降。根据地基最终沉降量和完成时间的估算，在自然状态下，最终沉降量较大，固结沉降时间较长，仅靠淤泥自然固结沉降在时间上很难满足本工程建设需要。无论建筑区及非建筑区，软土固结沉降对工程的影响不容忽视。因此，建议对场地进行地基处理。通过地基处理以改善地基土的岩土性质，提高地基土的强度，既能控制地下室以外地坪、道路的不均匀沉降，同时还可大大提高场地和地基稳定性。针对软基处理，目前珠海地区主要采用的软基处理方法有如下几种：排水固结法、深层搅拌桩法、高压旋喷注浆法。根据场地地质条件和现状，建议对场地采用真空-堆载联合加压排水固结法对场地进行全面的地基处理。

4.2基础选型建议

拟建场地表层为杂填土和冲填土（细砂）层，部分场地经基坑开挖后，坑底土层主要为淤泥层，局部为冲填土（细砂）层。上述土层地基承载力与拟建建筑物对地基承载力要求差距较大，不适宜采用天然地基。若采用浅基础，必须对软弱地层进行地基处理，但因人工处理构筑的复合地基承载力一般不高，在荷载要求较大或对变形要求较高的情况下必须加大建筑物基础的尺寸或者采用筏板或箱型基础，从经济角度和工期等因素考虑均不合算。根据拟建建筑物场地内地层情况和建筑物上部的荷载要求，从经济和技术角度考虑建议各拟建建筑物基础选型如下：

（1）建议各拟建建筑物采用PHC预制桩基础，根据荷载大小及上部结构特点选择以全、强风化花岗岩层作为桩端持力层，桩端应尽量进入花岗岩风化层一定深度。可采用φ500或以上桩径预制桩基础。

预制管桩沉桩速度快，质量易保证，是较为理想的桩型。施工采用锤击或静压均可，以贯入度或压力表值控制桩长。桩基础施工前宜进行试桩以便确定桩长和成桩工艺。

（2）鉴于本场地淤泥层厚度较大，淤泥层厚度26.30m～44.00m，平均厚度34.62m。采用预制管桩桩身稳定性较差，场地需进行基坑开挖，若先进行管桩施工，基坑土方开挖时易造成管桩桩顶偏移甚至断桩等情况发生。且本场地东北侧强风化花岗岩层缺失，局部地段全风化花岗岩层厚度也较薄，采用预制管桩，单桩承载力及抗拔力均较低。综上所述：各拟建建筑物也可考虑采用钻（冲、旋挖）灌注桩基础，以中风化花岗岩层作桩端持力层。

5.基坑设计

根据钻探揭露的地层情况及地下水埋藏特征，并考虑到基坑开挖深度和周边环境。基坑四周与用地红线之间尚有较大的放坡空间。基坑支护与开挖方式西、南、东三侧建议采用格栅式水泥搅拌桩对基坑外侧一定范围内土体进行加固构筑重力式支挡结构和止水帷幕同时采取直接放坡的方案，坡率按1∶1～1∶2。必要时可在水泥搅拌桩中心插钢管、补充土钉墙或在坡后卸载。对北侧公共通道处基坑建议采用排桩结合内支撑支护后直立开挖，根据变形要求及稳定性要求基坑支护壁应设置多道水平支撑，排桩的嵌固深度及支撑体系计算按相关规范执行。基坑支护设计及施工期间还需注意以下问题：

（1）采用排桩支护，排桩结构桩径不宜小于1000mm，桩间距不宜大于1500mm，桩顶设置钢筋混凝土冠梁连接。

（2）基坑开挖后，坑底部分地段淤泥层直接出露，部分地段虽为冲填土层，但所剩填土层厚度也较薄，建议采用格栅式水泥搅拌桩对场地坑内侧一定宽度范围进行加固封底处理或开挖时用砖渣、石粉等材料进行一定厚度换填处理以防止淤泥层突涌。

（3）基坑开挖期间应注意基坑周边一定范围内的外加荷载，坑边严禁堆置土方或其他施工材料、设备等。放坡开挖后坡面还应做好护面工作，可采用喷浆护面，并间隔设置排水孔和导水沟。

（4）基坑开挖过程中及暴露期间应加强对基坑边坡及周边建（构）筑物的变形监测及周边地下水位变化的监测。

（5）本次拟开挖的基坑深度较深，基坑支护设计及支护施工或开挖前，应对周边的重要地下管线、既有建（构）筑物分布情况及基础型式进行进一步详查，邀请各管线相应权属单位进一步核实管线位置及埋深，以确保地下管线不受支护结构的影响。

（6）基坑开挖及支护施工前必须委托有相应资质的设计单位进行具体的支护方案设计并组织专家论证，在专家论证可行后方可施工。

6.结束语

因基坑设计与基坑开挖建设有一定的时间间隔，项目周边规划路正在兴建，基坑开挖前需核对周边环境条件与基坑支护施工图设计时是否一致，如基坑周边环境条件发生变化，应通知设计单位根据最新基坑周边环境条件及时对基坑支护施工图进行复核，必要时应采取适当的工程措施对已建成道路或管线等周边建（构）筑物进行保护。

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