對大同地區人工填土地基的幾點認識

高 戰 鎖

(大同市勘察測繪院，山西 大同 037000)

對大同地區人工填土地基的幾點認識

高 戰 鎖

(大同市勘察測繪院，山西 大同 037000)

對大同地區人工填土地基的種類、組成、性狀進行了分析說明，并結合實踐經驗，對人工填土地基承載力的快速確定依據進行了闡述，為該地區地基的處理及設計奠定了基礎。

填土，灰土地基，砂卵地基，承載力

隨著近年來大同市城市建設步伐的加快，多層、中高層、高層建筑物逐漸進入到廣大勘察、設計人員的日常工作中。而且隨著人口增多及經濟步伐的加快，土地也越來越緊缺，一些工程建筑不得不建在了地質條件相對復雜的地段，比如嚴重液化土、嚴重濕陷性土、跨越不同地質單元場地、不均勻地基土、軟弱土等。這對我們的勘察工作都提出了更高的要求，對地基的處理及設計也提出了更高的要求。以下就近年來在大同地區我所接觸的常見的兩種人工地基做一點闡述，發表一些見解，供大家參考。

1 人工灰土地基

1.1 灰土類型

灰土常見類型為3∶7灰土及2∶8灰土。

1.2 灰土組成

灰土由石灰及粉質粘土依體積配合比組成,土料宜為粉質粘土，不宜選用塊狀粘土及砂質粉土，不得含有松軟雜質，并應過篩，其粒徑不得大于15 mm。石灰宜用新鮮的消石灰,其顆粒不得大于5 mm。

1.3 灰土壓實指標

采用機械碾壓或夯實的填土其壓實系數不宜小于0.95。壓實系數λc為土的控制干密度ρd與最大干密度ρdmax的比值；最大干密度ρdmax宜采用擊實試驗確定，當無試驗資料時，最大干密度可按下式計算：

ρdmax=ηρwds/(1+0.01wopds)。

其中，ρdmax為分層壓實填土的最大干密度；η為經驗系數，粉質粘土取0.96，粉土取0.97；ρw為水的密度；ds為土粒相對密度(比重)；wop為填料的最優含水量。

當以粉質粘土或粘粒含量14%≥ρc≥10%的粉土作填料時，其最優含水量可采用擊實試驗確定。對灰土墊層土料的施工含水量宜控制在wop±2%的范圍內，施工經驗為雙手握住灰土后成型，松手后落地散碎為施工含水量最優。

1.4 灰土壓實質量檢驗

灰土檢驗控制指標有二：一為壓實系數，二為測試試驗。壓實系數可采用環刀法、灌砂法、灌水法或其他方法檢驗。應通過現場試驗以設計壓實系數所對應的貫入度為標準檢驗墊層的施工質量。測試試驗可采用靜載荷法、貫入儀、靜力觸探、輕型動力觸探或標準貫入試驗檢驗。

1.5 灰土墊層承載力

準確提供灰土墊層承載力特征的方法為靜載荷法。但在實際施工中甲方因為工期及費用的問題，常要求采用標準貫入法及輕型動力觸探法、靜力觸探。對目前來講尚無可依據的規范及現成表格可查，靜載荷試驗數據較少。因此，我將一些經驗值提供給大家，該值在已完成的建筑項目中均使用良好，至目前為止尚無出現任何問題。同時附錄標準貫入對天然地基土承載力確定表做比較。利用標準貫入值確定人工灰土承載力表見表1。

表1 利用標準貫入值確定人工灰土承載力表

1.6 數據采集

準確提供灰土墊層承載力特征值前提是科學、準確、可靠的數據。采集數據的儀器設備應完好，操作方法按施工程序正確實施。比如有些單位勘察技術與鉆探勞務分離后，對工人的技術培訓不夠重視，對操作程序的領悟就會發生偏差。如標準貫入試驗的技術要求貫入器打入土中15 cm后，開始記錄每打入10 cm的錘擊數，累計打入30 cm的錘擊數為標準貫入試驗錘擊數N。而實際工作中我就常見到很多人不預打15 cm,這樣會導致采集到的數據偏小。

1.7 數據應用

表中數據為實測數據經統計修正后所得參數的平均值，同時考慮到巖土材料的均質性、各向異性及當地經驗。從目前看尚屬保守，主要是缺乏靜力觸探和靜載荷試驗數據。但反映出有一點值得關注的是：具有相同錘擊數的天然地基土與控制了壓實系數的填土承載力相比，后者會大于前者的值。天然地基土沉積年代雖然久遠，但其受到沉積環境、巖土化學成分、地質構造、地下水等各種內外力地質作用影響，在確定其承載力時應具體問題具體分析，不可一概而論。

2 人工砂卵地基

2.1 砂卵類型

砂卵常見類型為天然砂石、碎石屑、級配砂卵。

2.2 砂卵組成

天然砂石由河床或河漫灘中沖積物組成,俗稱河光。組成多為磨圓度好的卵石、圓礫、各種砂土。粘粒含量較少，較適宜選用人工砂卵級配墊層，在大同地區取用方便，成本低。但需要測定砂土的不均勻系數Cu，不均勻系數Cu≥10為級配良好的土。最大粒徑不宜超過50 mm。

碎石屑常見類型為3 mm～7 mm或2 mm～4 mm石屑，原料均為硬質巖石破碎而成，常見硬質巖石包括未風化～微風化的花崗巖、閃長巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、片麻巖、石英巖、石英砂巖、硅質礫巖、硅質石灰巖等。

級配砂卵為根據專門試驗確定的最優級配：卵石、圓礫、粗砂的比例為4∶3∶3或常用級配：卵石、圓礫、粗砂的比例為3∶4∶3。不含植物殘體及垃圾等雜質，當使用粉細砂或石粉(粒徑小于0.075 mm的部分不超過總重的9%)時,應摻入不少于總重30%的碎石或卵石作骨架。

2.3 砂卵壓實指標

采用機械碾壓或夯實的填土其壓實系數λc應控制在0.94～0.97。壓實系數λc為砂土的控制干密度ρd與最大干密度ρdmax的比值；最大干密度ρdmax可采用2.0 t/m3～2.2 t/m3。

2.4 砂卵壓實質量檢驗

砂卵檢驗控制指標有二，一為壓實系數，二為測試試驗。壓實系數可采用環刀法、灌砂法、灌水法或其他方法檢驗。應通過現場試驗以設計壓實系數所對應的貫入度為標準檢驗墊層的施工質量。測試試驗可采用靜載荷法、貫入儀、重型動力觸探試驗檢驗。

2.5 砂卵墊層承載力

準確提供砂卵墊層承載力特征的方法為靜載荷法。但在實際施工中甲方因為工期及費用的問題，常要求采用重型動力觸探試驗。對目前來講可參考的規范及現成表格為《工程地質手冊》第4版所列碎石土N63.5與承載力fak的關系表，適用范圍為沖、洪積成因的碎石土，d60≤30 mm,不均勻系數Cu≤120。在大同地區砂卵墊層承載力靜載荷試驗數據較少，主要為一些地區經驗值，該值在已完成的建筑項目中均使用良好，至目前為止尚無出現任何問題。因此把在工作中常用的重型動力觸探錘擊數與壓實砂卵墊層承載力關系列表給大家，同時附錄重型動力觸探錘擊數與天然碎石地基土承載力確定表做比較。利用重型動力觸探錘擊數確定人工砂卵墊層承載力表見表2。

表2 利用重型動力觸探錘擊數確定人工砂卵墊層承載力表

2.6 數據采集

準確提供砂卵墊層承載力特征值前提是科學、準確、可靠的數據。采據數據的儀器設備應完好，操作方法按施工程序正確實施。比如有些鉆探單位的測試設備重錘質量達不到標準63.5 kg，有的設備穿心桿不符合標準長度76 cm。這些都會對記數產生誤差，因此應經常對測試設備進行檢測校正，并對產生的誤差進行準確分析。

2.7 數據應用

表中數據為實測數據經統計修正后所得參數的平均值，同時考慮到回填材料的均質性、各向異性及當地經驗。從目前看也有保守之嫌，關鍵還是缺乏靜力觸探和靜載荷試驗數據作對比。但是從兩種材料的組成上分析：沖洪積作用形成的碎石土在長期水流沖刷下，碎石骨架間會充滿中粗砂，但從地質成因分析，該碎石土從地基的均勻性方面論證應較人工砂卵墊層為差；從力學方面分析，沖洪積作用形成的碎石土只受到其上部土自重應力影響，而控制了壓實系數的砂卵墊層會受到外力振動、碾壓。因此從邏揖推理后者會大于前者的承載力值。但在檢驗回填砂卵墊層的觸探事實數據上，從第二步或第三步錘擊數很容易達到12擊以上，從第四步到第十步錘擊數往往達到25擊以上，有的達到40擊。有人就將修正系數往小選，也沒有很有力的證據。只是回填砂卵墊層承載力能達到設計要求而已，大不了多多保守，這是研究自然科學的人所不應有的行為。在這個課題上還是應該仔細、深入的進行研究。

以下工程實例雖為西安地區工程，但其施工方法及回填材料與砂卵級配與大同地區工程相似。況且該工程布設了很有說服力的兩個載荷試驗點，因此這些數值很值得我們大同同行的關注。

3 工程實例

西安地區某賓館主樓為疊落式建筑，中間16層，兩側為11層，10層，9層，8層建筑相連，基礎埋深分別為±0.00以下-8.10 m，-6.90 m，-5.40 m，由于基底以下有厚約3 m較軟的高濕度黃土，采用換土墊層方案，中間部分換作3.20 m的礫石墊層，兩側換作1.50 m～2.40 m的2∶8灰土墊層。基坑開挖深度分別為-11.30 m,-8.00 m,-6.80 m不等。設計要求礫石墊層的f0≥350 kPa,E0≥80 MPa；灰土墊層f0≥250 kPa,E0≥10 MPa。基坑開挖采用井點降水，基坑邊緣既未放坡也未支擋,基本上能保持穩定。礫石墊層的級配是根據專門試驗確定的最優級配：卵石、圓礫、粗砂的比例為4∶3∶3,配好料的礫石在基坑內鋪勻(每層虛鋪30 cm～35 cm)，用12 t的振動壓路機碾壓12遍(平碾4遍，振動碾5遍，再平碾3遍)，壓路機走速限制在2.6 km/h(一檔)。經檢測,墊層的干密度達23 kN/m3,載荷試驗結果：礫石墊層的承載力達到800 kPa時,變形模量E0=95.6 MPa～100.4 MPa,曲線上尚未出現明顯拐點。重型動力觸探檢驗，墊層在水平方向上是均勻的，垂直方向上的擊數則隨深度增加,在1 m深度內為40擊～80擊，在1 m深度以下超過100擊。

施工時的常規檢驗和重型動力觸探是按每100 m2～350 m2一個點進行的,載荷試驗點兩處。

砂石和灰土墊層處理效果都很好,建筑物封頂時最大沉降量未超過30 mm。

[1] GB 50021—2001，巖土工程勘察規范(2009年版)[S].

[2] J 220—2012，建筑地基處理技術規范[S].

[3] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[4] 常士驃，張蘇民，項 勃.工程地質手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業出版社,2007.

Consideration on artificial filling foundation in Datong region

Gao Zhansuo

(DatongSurveyandDesignInstitute,Datong037000,China)

The paper illustrates artificial filling foundation categories, composition and quality in Datong region, describes fast artificial filling foundation bearing capacity determination basis by combining with practical experience, which has laid a foundation for the foundation treatment and design in the region.

filling, lime foundation, sand-pebble foundation, bearing capacity

1009-6825(2015)07- 0051- 02

2014-12-29

高戰鎖(1972- )，男，工程師

TU449

A