淺談巖土工程勘察軟弱層的劃分及處理方法

朱黨生

劉賓

（河北省保定地質(zhì)工程勘查院，保定071051）

1 概述

巖土工程勘察的主要目的，在于查明勘察場地地層的結(jié)構(gòu)特征、空間變化規(guī)律和物理力學(xué)性質(zhì)，并為巖土工程治理提供特征參數(shù)[1]。地層分層是否恰當(dāng)、合理，直接影響勘察成果的準(zhǔn)確性，合理的分層能使勘察成果便于利用，而不合理、錯(cuò)誤的分層，尤其是軟弱層的遺漏可能導(dǎo)致嚴(yán)重的工程事故。

軟弱下臥層是指地基持力層以下部位承載力特征值小于持力層的土層。一般情況，土層越深，基地附加應(yīng)力就越小，且承載力雖深度的增加而增加，而軟弱下臥層則相反，下層承載力特征值小于上層持力層。

2 軟弱層的劃分方法

2.1 野外記錄 在勘察工作外業(yè)編錄中，應(yīng)按鉆孔（探井）所揭露的地層順序，由上至下對(duì)地層進(jìn)行描述，當(dāng)?shù)貙雍穸却笥?.50米時(shí)，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行描述。對(duì)于出露厚度在0.10米～0.50米的薄層，應(yīng)描述其位置、厚度和狀態(tài)。特別注意避免在其它孔位厚度較大，在編錄孔厚度很薄的層位因未進(jìn)行描述而丟失。對(duì)于厚度小于0.1米的標(biāo)志層位、軟弱層位，也應(yīng)進(jìn)行描述。

2.2 室內(nèi)整理 巖土分層應(yīng)在檢查、整理鉆孔（探井）記錄的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程地質(zhì)測繪與調(diào)查資料、室內(nèi)試驗(yàn)和原位測試成果進(jìn)行。

巖土分層時(shí)，應(yīng)按“兩級(jí)單元”模式進(jìn)行，即應(yīng)首先將不同地質(zhì)時(shí)代及不同地質(zhì)成因的巖土劃分為一級(jí)單元，即“大層”，再按一級(jí)單元的巖性、狀態(tài)（如軟弱層）、空間分布特征等細(xì)分為二級(jí)單元，即“亞層”。表示方法為：用帶圈的數(shù)值（如①、②、③……）表示大層代號(hào)，在大層代號(hào)右下角用下標(biāo)數(shù)值代表亞層（如②1、②2）。

軟弱層的劃分，通常在亞層中，在編號(hào)順序上應(yīng)考慮空間分布和覆蓋關(guān)系，由上至下編號(hào)。

3 軟弱層的處理方法

3.1 淺層軟弱層的處理方法

3.1.1 淺層軟弱土層通常采用換填墊層法進(jìn)行處理，也可采用壓實(shí)地基和夯實(shí)地基對(duì)淺層軟弱層進(jìn)行處理。當(dāng)采用換填墊層法進(jìn)行處理時(shí)，其處理厚度不應(yīng)大于3.0米，所采用的墊層材料通常為砂石、粉質(zhì)粘土、灰土、礦渣等，可根據(jù)實(shí)際情況確定。墊層的厚度根據(jù)需置換軟弱土層的深度或下臥土層的承載力確定，并滿足公式pz+pcz≤faz的要求，墊層底面處的附加壓力值pz可通過公式計(jì)算確定，墊層底面的寬度應(yīng)滿足基礎(chǔ)底面應(yīng)力擴(kuò)散的要求，墊層頂面每邊超出基礎(chǔ)底邊邊緣不應(yīng)小于300mm，且從墊層底面兩側(cè)向上，按要求放坡。墊層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)壓實(shí)系數(shù)確定。其承載力通過現(xiàn)場靜載試驗(yàn)確定。[2]

3.1.2 工程實(shí)例[3]。石家莊某電力器材有限公司辦公樓，長50.9米，寬12.9米，地上4層。磚混結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)要求承載力特征值為130kPa。

通過勘察，天然地基不能滿足設(shè)計(jì)要求，由于開槽后軟弱層厚度相對(duì)較小（1.0-1.4米），若進(jìn)行樁基處理，造價(jià)相對(duì)較高，而且工期較長，故采用換填墊層法進(jìn)行處理。

處理方法：全部清除第②粉土層，墊層材料為3:7灰土，厚度1.4米，壓實(shí)系數(shù)≥0.95，施工嚴(yán)格執(zhí)行《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ78-2012）。施工結(jié)束后，經(jīng)過靜載試驗(yàn)，其承載力特征值≥135 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

場地地層及承載力特征值如表1所示。

表1

表2

3.2 受力層軟弱層的處理方法

3.2.1 若軟弱層埋藏相對(duì)較深，處于主要受力層范圍，往往采用預(yù)壓法、樁基礎(chǔ)和復(fù)合地基進(jìn)行處理。由于預(yù)壓法工期相對(duì)較長，樁基礎(chǔ)造價(jià)較高，采用較少，常用的是采用復(fù)合地基處理，其處理方法包括振沖碎石樁復(fù)合地基、夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基、水泥土攪拌樁復(fù)合地基、旋噴樁復(fù)合地基、灰土擠密樁復(fù)合地基、水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基等等。

3.2.2 工程實(shí)例[4]。保定市某園藝有限公司某花苑，共由三部分組成：西部沿街為商業(yè)綜合樓，地上2層，高10米，框架結(jié)構(gòu)；中部為溫室，一層，高3-5米，輕鋼結(jié)構(gòu)；東部為辦公樓，地上二層，高7米，磚混結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)要求承載力特征值為140kPa。

通過勘察，持力層為古河道新近沉積粉質(zhì)粘土，天然地基不能滿足設(shè)計(jì)要求，受力層也存在軟弱層。該建筑場地地層特征為：

①雜填土層：雜色-灰黃色，松散，濕，以粉土為主，含磚塊、白灰渣等雜質(zhì)，雜物含量5%-15%。分布整個(gè)場地。②新近沉積粉質(zhì)粘土層：灰褐色，可塑，含小青磚粒及鐵錳結(jié)核，粒徑2-5mm，具氧化鐵染色。分布整個(gè)場地。③1新近沉積粉土層：灰黃色-灰色，濕，密實(shí)-中密，含小青磚粒，粒徑2-5mm，偶見鐵錳結(jié)核，粒徑1-3mm。分布整個(gè)場地。③2新近沉積粉土層：灰色，濕，中密，局部稍密，偶見青磚塊、朽木。分布整個(gè)場地。③3新近沉積粉土層：灰黃色-灰色，濕，密實(shí)-中密，砂性較大，夾粉細(xì)砂透鏡體，偶見青磚塊、朽木。分布整個(gè)場地。④粉質(zhì)粘土層：灰黃色-灰色,可塑，含姜石。分布整個(gè)場地。⑤粉土層：褐黃色，稍濕-濕，密實(shí)，含小姜石，偶夾薄層粉質(zhì)粘土。分布整個(gè)場地。⑥粉質(zhì)粘土層：褐黃色，可塑-硬塑，含姜石，底部砂性較大。分布整個(gè)場地。⑦中砂層：灰褐-灰白色-灰色，中密，稍濕，主要成分：長石，石英，少量云母。

其力學(xué)指標(biāo)如表2所示。

處理方法：依據(jù)設(shè)計(jì)要求，基底埋深-1.8米，持力層為第②粉質(zhì)粘土層，承載力特征值為120kPa，不能滿足設(shè)計(jì)要求，若采用換填墊層法進(jìn)行處理，其下還有第③2粉土層，承載力特征值僅為100kPa，不滿足公式pz+pcz≤faz的要求，為軟弱下臥層，經(jīng)綜合分析，采用夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理，樁徑350mm，設(shè)計(jì)樁長4.5m，有效樁長4.2m，以第④層粉質(zhì)粘土為樁端持力層，施工結(jié)束后，經(jīng)過靜載試驗(yàn)，其復(fù)合地基承載力特征值≥140kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語

軟弱層如果劃分不準(zhǔn)確或者是處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生不良的影響，比如建筑物的開裂、傾斜，嚴(yán)重的也會(huì)造成建筑物倒塌，因此，對(duì)軟弱地基的處理，加強(qiáng)其承載能力、降低軟土沉降量在建筑施工的過程中尤為重要。

[1]GB50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].2009版.

[2]JGJ78-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3]石家莊某電力器材有限公司辦公樓巖土工程勘察報(bào)告.中國兵器工業(yè)北方勘察設(shè)計(jì)研究院.

[4]保定市某花苑巖土工程勘察報(bào)告.保定市金地巖土工程有限公司.