工程地質勘察過程中的地基均勻性評價問題探析

燕志恒

（寧夏建筑科學研究院有限公司，寧夏銀川750021）

0 引言

地基的均勻性評價是巖土工程勘察中非常重要的一項內容，且《巖土工程勘察規范》（GB 50021-20012）（以下簡稱勘察規范）和《建筑地基基礎設計規范》（GB 5007-2002）（以下簡稱地基規范）對地基的均勻性有明確的規定，但兩規范均沒有具體的評價標準和準則，巖土工程師在對地基的均勻性進行評價時也顯得無從下手，不知從何處著手，作者多年從事巖土工程勘察報告的審查，試圖從定性及定量角度對地基的均勻性提出一些方法。

1 評價范圍及評價內容

1.1 評價范圍

對天然地基的均勻性評價時應首先確定其評價的平面范圍和深度范圍，天然地基的均勻性評價平面范圍與抗震場地評價范圍既有相似而又有較大的差異，抗震的建筑場地評價多以自然村或某一街區為單位進行考慮，而建筑地基的均勻性評價時多以建筑物水平投影面積范圍為標準， 也即通常以建筑物角點包絡線所占的面積為評價范圍；但地基均勻性的評價深度范圍與抗震覆蓋層厚度評價具有明顯不同的概念，必須有明確的定性概念，假若它的評價范圍與抗震覆蓋層厚度的評價范圍一致，則將造成過大的投資浪費，建筑抗震覆蓋層厚度的確定是以地面至地層界面剪切波速大于500/的巖土層頂面距離為準，而地基均勻性評價深度應掌握以下幾條原則：

（1）地基主要受力層情況：對于條形基礎為基底下3b（b 為基礎底面寬度），對于獨立基礎為基底下1.5b，且評價深度均不小于5m；

（2）壓縮層深度范圍：對于天然地基淺基礎，獨立基礎或條形基礎其壓縮層深度按變形比法確定其評價深度：

式中：符號意義可參考“地基規范”。

（3）對大面積基礎其評價深度范圍按下式確定：

zn＝b（2.5－0.4lnb）

式中：b 為基礎寬度且對于大面積基礎其評價范圍應不小于1 倍基礎寬度范圍。

（4）對于樁基礎按等效實體深基礎的底面積按應力比確定評價深度zn即zn處的附加應力σz與土的自重應力σc應符合下式要求：

σz＝0.2σc，σz＝αIp0

式中：αI為附加應力系數，查有關規范確定；p0為等效實體基礎底面的平均附加應力。

1.2 基本方面

（1）當地基持力層層面坡度大于10%時，可視為不均勻地基。 此時可加深基礎埋深使之超過持力層最低的層面深度，當加深基礎不可能時，則可采取墊層等措施加以調整。

（2）地基持力層和第一下臥層在基礎寬度方向上，地層厚度的差值小于0.05b（b 為基礎寬度）時，可視為均勻地基；當大于0.05b 時，應計算橫向傾斜是否滿足要求，若不能滿足應采取結構或地基處理措施。

（3）地基土的均勻性以壓縮層內各土層的壓縮模量為評價依據。

2 評價內容

2.1 工程地質單元的劃分根據現場調繪情況， 確定場地是否跨越不同的地貌單元，再根據鉆孔揭露資料，繪制場地縱橫工程地質剖面圖，分析評價巖土質的成因，沉積年代，力學性質，分析地基巖土縱橫方向上物理力學性質的差異情況，分析建筑物基礎平面是否跨越不同的地貌單元和位于同一工程地質單元。

2.2 地基均勻性評價深度的計算根據建筑物的荷載特征， 結合建筑物擬采用的基礎型式估算地基巖土的壓縮層深度范圍，分析評價壓縮層范圍內的地基巖土的物理力學性質，進而進行地基均勻性的定性及定量評價。

2.3 不均勻地基的評價" 按下列要求對地基的均勻性進行定性及定量評價：

①建筑物基礎平面跨越不同的地貌單元，巖土層的工程特性在縱橫方向上具明顯的差異為不均勻地基。

②建筑物所在場地構造破碎帶（非全新活動斷裂帶）發育或構造引起的節理/裂隙發育導致巖體極為破碎（非風化破碎巖體）為不均勻地基。

③場地內有大面積的軟弱粘性土和填土分布，經人工處理過的地基均為不均勻地基。

④根據工程地質剖面圖，相鄰鉆孔的壓縮層范圍內巖土層界面坡度＞10 度時為不均勻地基。

⑤建筑物平面范圍內各鉆孔壓縮層范圍內壓縮模量厚度加權平均值的最大值與最小值的比值作為不均勻系數，并結合同一工程地質單元巖土層厚度的統計變異系數進行分析評價。

⑥地基主要受力層范圍內的巖土層在基礎寬度方向上存在厚度明顯不同，層厚統計變異系數大于等于0.5，并且相鄰鉆孔間同一工程地質單元的巖土層厚度差值大于等于0.05b（b 為基礎寬度）時，為不均勻地基，即滿足下兩式要求時為不均勻地基：

式中：H1、H2相鄰鉆孔同一工程地質單元巖土層厚度，m；b 基礎寬度。

⑦在同一鉆孔內的地基土壓縮層范圍內任意相鄰兩層巖土層的地基土壓縮模量比值滿足下式要求為不均勻地基：

Es1/Es2＞3

式中：Es1為上層土壓縮模量；Es2為下層土壓縮模量。

⑧對于樁基礎其樁底高差大于等于下式計算結果時應判定為不均勻地基：

ΔH=Dtanα

式中：D 為樁徑；α 為相鄰樁底中點連線與水平線的夾角。

3 特殊性巖土

3.1 濕陷性土

（1）勘探點的間距應按規范第4 章的規定取小值。 對濕陷性土分布極不均勻的場地應加密勘探點；

（2）控制性勘探孔深度應穿透濕陷性土層；

（3）應查明濕陷性土的年代、成因、分布和其中的夾層、包含物、膠結物的成分和性質；

（4）濕陷性碎石土和砂土，宜采用動力觸探試驗和標準貫入試驗確定力學特性；

（5）不擾動土試樣應在探井中采取；

（6）不擾動土試樣除測定一般物理力學性質外，尚應作土的濕陷性和濕化試驗；

（7）對不能取得不擾動土試樣的濕陷性土，應在探井中采用大體積法測定密度和含水量；

（8）對于厚度超過2m 的濕陷性土，應在不同深度處分別進行浸水載荷試驗，并應不受相鄰試驗的浸水影響。

3.2 紅粘土

紅粘土地區的巖土工程勘察，應著重查明其狀態分布、裂隙發育特征及地基的均勻性。

3.3 軟土

（1）軟土地區勘察宜采用鉆探取樣與靜力觸探結合的手段；

（2）軟土取樣應采用薄壁取土器，其規格應符合本規范第9 章的要求；

（3）軟土原位測試宜采用靜力觸探試驗、旁壓試驗、十字板剪切試驗、扁鏟側脹試驗和螺旋板載荷試驗；

（4）軟土的力學參數宜采用室內試驗、原位測試，結合當地經驗確定。

3.4 混合土

（1）混合土的承載力應采用載荷試驗、動力觸探試驗并結合當地經驗確定；

（2） 混合土邊坡的容許坡度值可根據現場調查和當地經驗確定。對重要工程應進行專門試驗研究。

3.5 填土

（1）搜集資料，調查地形和地物的變遷，填土的來源、堆積年限和堆積方式。

（2）當建筑物相鄰高低層荷載相差較大時，應分析其變形差異和相互影響；當地面有大面積堆載時，應分析對相鄰建筑物的不利影響。

（3）地基沉降計算可采用分層總和法或土的應力歷史法，并應根據當地經驗進行修正，必要時，應考慮軟土的次固結效應。

（4）提出基礎形式和持力層的建議；對于上為硬層，下為軟土的雙層土地基應進行下臥層驗算。

3.6 多年凍土

含有固態水，且凍結狀態持續二年或二年以上的土，應判定為多年凍土。 根據融化下沉系數δ0的大小，多年凍土可分為不融沉、弱融沉、融沉、強融沉和融陷五級，并應符合下表的規定。

3.7 膨脹土

（1）勘探點宜結合地貌單元和微地貌形態布置；其數量應比非膨脹巖土地區適當增加，其中采取試樣的勘探點不應少于全部勘探點的1/2；

（2）勘探孔的深度，除應滿足基礎埋深和附加應力的影響深度外，尚應超過大氣影響深度；控制性勘探孔不應小于8m，一般性勘探孔不應小于5m；有軟弱夾層及層狀膨脹巖土應按最不利的滑動面驗算；具有脹縮裂縫和地裂縫的膨脹土邊坡，應進行沿裂縫滑動的驗算。

3.8 鹽漬巖土

（1）巖土中含鹽類型、含鹽量及主要含鹽礦物對巖土工程特性的影響；

（2）巖土的溶陷性、鹽脹性、腐蝕性和場地工程建設的適宜性；

（3）鹽漬土地基的承載力宜采用載荷試驗確定，當采用其他原位測試方法時，應與載荷試驗結果進行對比；

（4）確定鹽漬巖地基的承載力時，應考慮鹽漬巖的水溶性影響；

（5）鹽漬巖邊坡的坡度宜比非鹽漬巖的軟質巖石邊坡適當放緩，對軟弱夾層、破碎帶應部分或全部加以防護；

（6）鹽漬巖土對建筑材料的腐蝕性評價應按規范第12 章執行。

3.9 風化巖和殘積土

（1）勘探點間距應取本規范第4 章規定的小值；

（2）應有一定數量的探井；

（3）宜在探井中或用雙重管、三重管采取試樣，每一風化帶不應少于3 組；

（4）宜采用原位測試與室內試驗相結合，原位測試可采用圓錐動力觸探、標準貫入試驗、波速測試和載荷試驗；

（5）室內試驗除應按本規范第11 章的規定執行外，對相當于極軟巖和極破碎的巖體，可按土工試驗要求進行，對殘積土，必要時應進行濕陷性和濕化試驗。

3.10 污染土

由于致污物質侵入改變了物理力學性狀的土， 應判定為污染土。污染土的定名可在原分類名稱前冠以“污染”二字。污染土場地包括可能受污染的擬建場地、受污染的擬建場地和受污染的已建場地三類。

4 結束語

總之，工程地質評價工作應在建筑工程興建之前完成，它是工程建設的基礎，沒有這一步一切工程建設均將成為空中樓閣。

［1］唐賢強,謝瑛.地基工程原位測試技術[M].北京：中國鐵道出版社,1996.

［2］熊傳祥,周建安,龔曉南,等.軟土結構性試驗研究[J].工業建筑,2002（03）.