基坑開挖和降水前后卵石層動力觸探測試差異分析

任海波

(核工業(yè)西南勘察設計研究院有限公司，四川成都 610061)

1 勘察區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地形地貌

擬建工程場地位于西南交通大學九里校區(qū)，場地屬成都平原岷江水系Ⅱ級階地，為河流沖洪積平原地貌，地形單一、地勢平坦，地面標高508.54～509.91 m;動力觸探測試時，場地已完成基坑開挖，地面標高為498.25 m，較詳勘地面標高低10.29～11.66 m。

1.2 地層巖性

場地范圍內(nèi)的地層主要由第四系填土層(Q4ml)和第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)組成，分別為填土、粉質(zhì)黏土、中砂、卵石，根據(jù)動力觸探測試成果又將卵石劃分為松散－密實四個亞層;基坑開挖后，區(qū)內(nèi)地層主要分布為稍密－密實卵石，局部存在中砂、松散卵石。

2 測試工作概況

2.1 測試目的

根據(jù)詳勘資料顯示，在基礎底面高程以下0.00～5.00 m范圍內(nèi)存在多處松散卵石下臥層，對工程建設有一定影響，因此對場地進行動力觸探測試，以進一步查明基底以下松散卵石的分布范圍、埋深等特征，同時滿足設計要求查明基底標高以下4～5 m 范圍內(nèi)地質(zhì)情況，并評價土的均勻性和力學性質(zhì)。

2.2 測試方法

測試時嚴格按照《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021－2001)第10.4.2條規(guī)定進行N120 超重型動力觸探試驗，并與詳細勘察階段資料進行對比。

2.3 測試孔布置原則

測試孔主要是根據(jù)總平面圖、詳勘資料，結(jié)合相關規(guī)范和設計單位要求，沿擬建物輪廓線、角點、基坑邊線，并結(jié)合詳勘資料中松散卵石分布范圍布置。本次共計完成測試孔74個，其中松散卵石對比測試孔22個。

3 測試成果分析

3.1 出現(xiàn)的問題

通過對基坑開挖和降水后的卵石層進行動力觸探測試與詳勘階段測試成果進行對比，發(fā)現(xiàn)在基坑開挖和降水后，基礎底面設計高程5 m 范圍內(nèi)主要由稍密－密實卵石層組成，僅在局部地表上部0.00～0.70 m 范圍內(nèi)分布松散卵石層，與詳勘資料基礎底面以下存在多處松散卵石下臥層差異較大。為了查明上述問題，我公司依據(jù)詳勘中存在松散卵石下臥層的鉆孔，在附近0.3～0.5 m 再次進行了動力觸探測試，同時取代表性卵石土樣進行了室內(nèi)土工試驗，以分析評價產(chǎn)生差異的原因。

3.2 動力觸探測試成果對比分析

通過對動探測試結(jié)果與詳勘結(jié)果的比較，我們發(fā)現(xiàn)兩次勘察中在同一標高內(nèi)的松散卵石實測擊數(shù)差異不大，詳勘中松散卵石的N'120=5～12 擊;動探測試時松散卵石的N'120=6～15 擊，但由于兩次測試時桿長的不同導致其桿長修正系數(shù)差異較大，詳勘時桿長一般13～15 m，對應的桿長修正系數(shù)為0.59～0.67;而動探測試時桿長一般3～5 m，對應的桿長修正系數(shù)為0.76～0.86，相差達0.17～0.19，致使在同一深度范圍內(nèi)的松散卵石，在動探測試時的修正后擊數(shù)明顯大于詳勘時的修正后擊數(shù)，修正后擊數(shù)由原來的2.0～4.0 增大為4.7～12.9，導致誤判原松散卵石變?yōu)樯悦埽忻苈咽?見表1)。

3.3 室內(nèi)試驗成果分析

根據(jù)現(xiàn)場取樣進行室內(nèi)土工試驗，并對試驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)(見表2)，場地內(nèi)松散卵石層卵石平均含量為53.38%，不均勻系數(shù)平均值為51.58，曲率系數(shù)平均值為2.79，其顆粒分布曲線呈明顯的臺階形;稍密卵石為68.97%，不均勻系數(shù)平均值為26.62，曲率系數(shù)平均值為8.34，其顆粒分布曲線比松散卵石陡。

根據(jù)試驗成果，說明場地內(nèi)松散卵石層卵石含量明顯小于稍密卵石層，松散卵石土體較稍密卵石更不均勻，大顆粒少，未能形成支撐骨架，大顆粒之間孔隙較大，缺乏中間粒徑的顆粒填充，土體顆粒級配較差。在基坑降水后，松散卵石顆粒之間水膜消失，不斷擠密，摩阻力明顯增加，導致測試結(jié)果略有提高。

表1 詳勘與動探測試中松散卵石成果對照表

續(xù)表1

表2 卵石土顆粒分析統(tǒng)計表

3.4 松散卵石承載力確定

由于基坑開挖和降水后，地質(zhì)條件的改變，導致動力觸探測試數(shù)據(jù)略有提高，已無法真實反映其承載力特征，因此，為了更加準確、真實地反映場地內(nèi)松散卵石層的承載力，仍應以基坑開挖降水前的成果資料為依據(jù)，結(jié)合室內(nèi)顆粒分析試驗來確定承載力。

首先對詳勘資料中存在松散卵石下臥層的測試數(shù)據(jù)按照N120修正擊數(shù)為1～2 擊、2～3 擊和3～4 擊進行分區(qū)，然后利用公式“N120=0.491N63.5+0.228”將松散卵石的N120實測擊數(shù)換算成N63.5實測擊數(shù)，然后根據(jù)規(guī)范進行修正，最終根據(jù)修正擊數(shù)，進行承載力計算。

根據(jù)上述方法，對本場地松散卵石承載力進行計算，結(jié)果顯示，當場地內(nèi)松散卵石N120修正擊數(shù)在1～2 擊時，其承載力特征值為190 kPa;當松散卵石N120修正擊數(shù)在2～3 擊時，其承載力特征值在220 kPa～260 kPa 之間;當松散卵石N120修正擊數(shù)在3～4 擊時，其承載力特征值在284 kPa～296 kPa 之間，雖然上述計算所得承載力仍不能滿足設計要求，但對設計起到了一定的指導作用，而非籠統(tǒng)地將松散卵石提出一個統(tǒng)一的承載力供設計使用，同時也使設計更有針對性。

4 結(jié) 論

(1)通過對該場地卵石層在基坑開挖降水前后動力觸探測試成果及試驗成果分析，發(fā)現(xiàn)由于基坑的開挖和降水，改變了場地的地質(zhì)條件，導致動力觸探測試數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異，開挖和降水后的測試數(shù)據(jù)較原測試數(shù)據(jù)略有偏高，易引起力學分層及力學指標的誤判，應引起重視。

(2)基坑開挖和降水后修正擊數(shù)的偏高，主要是由于開挖前后地面標高的變化，導致在桿長修正系數(shù)的選取時存在起算點的不同，引起修正擊數(shù)前后差異，其次是由于降水后，卵石顆粒之間水膜消失，不斷擠密，摩阻力明顯增加，導致測試結(jié)果略有提高。

(3)通過本次動力觸探測試，最終目的是為了進一步評價地基土的均勻性和力學性質(zhì)，但由于對基坑開挖和降水后卵石層動力觸探測試成果的研究，目前仍存在很大盲區(qū)，究竟如何修正，如何應用，還有待進一步深入研究。

［1］GB 50021－2001 巖土工程勘察規(guī)范［S］

［2］GB 50007－2002 建筑地基基礎設計規(guī)范［S］

［3］王順富.用動力觸探(N120)確定地基土的容許承載力［J］.四川建筑科學研究，1984(1)

［6］《工程地質(zhì)手冊》編寫委員會.工程地質(zhì)手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1992