巖土工程地質特征及地基基礎方案建議—以咸寧市錦華溫泉都城商業綜合體工程為例

■吳志剛 ■中冶地勘巖土工程有限責任公司五二〇分公司，河北 邢臺 054000

巖土工程的技術應用于實際施工時，必須考慮到兩方面的現實要素，一是工程需求，二是工程條件，二者都會對地基基礎的整體方案產生影響。本文將以湖北省咸寧市錦華溫泉都城商業綜合體工程為例，探析地質特征對工程方案的具體影響。該工程具有要求荷載大、設備工作環境溫度高的特征，因此必須保證足夠的地基基礎強度。在進行施工之前，通過多個鉆孔對施工場地的巖土地質特征進行詳勘與補勘，以此確定場地在土層和地下水兩方面的地質特征。

1 從巖土分層看工程的地質特征

1.1 第四系人工填土層的地質特征

該土層位于場地的最上部，是一種雜色的素填土，成分以粉質粘土為主，夾雜大量的風化鐵姜石、細礫粒、石英沙粒。從分布上來看，以場地北部為主，厚度在0.5米到1米之間。從性能上來看，具有一定的濕度，但相當松散，壓實度也不高，可以斷定為工程性能不足以滿足天然地基的需求。

1.2 第四系坡積層的地質特征

該土層的主要成分是雜色的粘土，雜質成分包括細礫和較粗的石英沙粒，前者較少而后者較多。從分布上來看，整個場地均有分布，但厚度差異相當大，最薄處不足一米，最厚處超過了4米。從性能上看，其濕度比人工填土層更高，因此可塑性較好，粘性也較高，雖然局部有硬塑特征，但依然屬于高壓縮性的土層。從綜合密度、粘聚力、孔隙比、液性指數、壓縮系數、壓縮模量等多方面的物理性能來看，坡積層在承載力方面并不高，不足以當作天然地基。

1.3 第四系殘積層的地質特征

該土層的地質特征較為復雜，視土成分和特征的不同可以分為四種。

第一種的成分為褐紫色的砂質粘性土，來源是白堊系砂巖的風化殘積，雜質成分以粗粒石英砂、細礫、長石風化后殘留的碎塊為主?；痉植荚诠こ虉龅氐闹胁亢湍喜?。濕度相當高，由于具有較好的可塑性和粘性，所以依然屬于高壓縮性的土，承載力值不足以當作基礎持力層。

第二種的成分為褐紫色或褐紅色粘性土，成因和主要雜質與第一種相同。分布極廣，基本遍布整個場地。雖然依然屬于高壓縮性土，但物理性能相當優秀，承載力足以滿足復合地基樁體的持力層要求。

第三種的成分為雜色的粘性土，來源是斷層角礫巖與斷層泥這兩種物質的風化殘積。這種土層的的雜質成分較為復雜，不過硬度很高，分布也很廣，在力學性能上雖然比第二種要低，但依然維持了高水準，所以同樣可以當作持力層使用。

第四種在主成分和成因上與第三種相同，不同的是雜質成分中的硬質部分更多，濕度也更高，這導致其力學性能不高，無法滿足基礎持力層需求。

1.4 寒武系巖層的地質特征

寒武系巖層是該工程地域最下部的巖土層結構，其構成物質為微風化的大理巖，顏色呈淺灰白色，結構為塊狀的花崗變晶質，具有閉合性的裂隙，不過基本都和巖芯軸斜交。從風化程度上來看，風化跡象最明顯的部分位于局部裂面，此外，巖層頂部的某些部位也有較強的風化現象。從巖石成分上看，主要為方解石，但變質程度相當之高。從鉆孔勘察結構可知，該巖層遍布整個工程場區，厚度普遍超過3米，而且具有極高的硬度和強度，能發揮出良好的承壓性，因此作為基樁的持力層非常理想。

2 從地下水概況看工程的地質特征

該工程的場地具有地下水貧乏的特征，并且埋藏非常淺，地下水在靜止狀態下水位埋深僅有1到2.5米左右，標高也僅有20米左右。這些地下水的種類有兩種，一種是碳酸鹽巖類的裂隙產生的溶洞水，另一種是松散巖類產生的孔隙水，這兩種水均靠雨水和地下水進行補給。雨水的主要補給方式是通過大氣降雨進行滲透，地下水的主要補給方式則是利用側向的徑流。提取地下水水樣，并進行化學方面的檢測、試驗和分析可知，此處的地下水具備弱腐蝕性，但這種腐蝕性僅針對鋼結構和混凝土結構，對復合的鋼筋混凝土結構則基本沒有任何腐蝕性。

3 依照地質特征總結工程場地狀況

從上述兩種地質特征來看，工程場地的土層性能需要分兩方面來看，基巖土層的淺部在工程性能上只能說是一般，而基巖土層的深部則具備良好的工程性能，地質現象基本保證了土層的穩定性。預估場地的地震反應特征，結合當地的地質歷史特征記錄，提出場地位于某正斷層下盤部位的推論，需要針對地震情況下的安全性和可能性進行進一步的技術評價，由于該評價過于困難和繁雜，本文在此不做贅述。不過，該場地基本由中軟土構成，兼之并無可液化土層，所以只要地震的安全評價過關即可當作巖土工程的一般場地。

4 結合地質特征的地基基礎方案

4.1 地基基礎的基礎方案

地基基礎確定為復合類的筏形基礎，樁體則有下述三種樁體可供選擇，分別是水泥煤粉混合的碎石樁、高壓下的旋噴樁、水泥做成的攪拌樁。將第四系殘積層當作樁體的持力層，具體來說，是選擇其中的褐紫色與褐紅色粘性土部分當作主要持力層，以雜色粘性土的部分加以輔助。筏形基礎的建造必須等復合地基處理完畢，并檢驗合格后才可以進行。

4.2 地基基礎的樁基方案

該部分的樁型可用的有兩種，分別是預制樁和鉆孔灌注樁。其中預制樁的持力層和上文的復合地基基礎樁體相同，都是將第四系殘積層中褐紫色與褐紅色粘性土部分當作主要持力層，以雜色粘性土的部分加以輔助。而鉆孔灌注樁的持力層則為寒武系巖層中的微風化大理巖部分，這種巖層具有層頂變化起伏大的特點。實際勘察可知，該工程地域內的微風化大理巖層在南面的埋深相當之淺，北面卻相當之深，這種差異特點令嵌巖段承段的施工難度加大了。原本這種施工工藝對樁端的入巖深度有至少超過3倍樁徑的嚴格要求，但在實際的工程條件和工程難度下很難實現。所以出于安全性、經濟性、可行性等多方面的考慮，制定如下工程方案:在工程場地的南面——基巖埋深較淺的地方(50米以下)，依然使用嵌巖端承樁;在工程場地的北面——基巖埋深較深的地方(50米以上)，改用預制樁或者筏形基礎。

5 結語

巖土工程在地基基礎方案的制定和選擇上以穩定性為第一目的，為此必須先對工程地域的地質特征進行考察和分析，完成對工程場地的評估才行。所以，可以說巖土工程地基基礎方案的選擇在本質上是一種對場地穩定性的評估，只有得出了場地的性能特征才能依據這些特征制定與場地適性最高的施工方案，為未來土木工程的整體施工打下最堅實的基礎。

［1］工程地質手冊編委會.工程地質手冊(第四版)［S］.北京:中國建筑工業出版社，2007.

［2］喻林，夏訓清，付樂.簡明地基基礎結構設計施工資料集成［M］.中國電力出版社，2004.

［3］GB50021－2001.巖土工程勘察規范［S］.

［4］陳希哲.土力學地基基礎［M］.北京:清華大學出版社，2004.

［5］GB20007－2002.建筑地基基礎設計規范［S］.