特殊地層巖土工程勘察的施工策略

楊 柳

（江西省地質(zhì)局二六五大隊(duì)，江西 鷹潭 335000）

1 場地地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

本項(xiàng)目位于五桂山隆起之南側(cè)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，自侏羅紀(jì)以來，經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動，中生代地質(zhì)活動強(qiáng)烈，酸性地質(zhì)礦物侵入遍布全區(qū)，新生代伴以小規(guī)模的基性礦漿侵入[1]。附近無地表河流，地下水主要賦存在人工填土中、粗砂、礫砂孔隙中和花崗巖風(fēng)化帶風(fēng)化裂隙中。

項(xiàng)目所處區(qū)域近年屬弱震區(qū)，場地范圍未發(fā)現(xiàn)有崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，亦未揭露有古河道、斷裂破碎帶、溝濱等不良埋藏物，場地整體穩(wěn)定。

1.2 地層巖性

本項(xiàng)目土層主要為人工填土層、海陸交互相沉積和巖層，下伏基巖為燕山三期花崗巖（γ52-3）[2]。根據(jù)鉆探揭露，按巖性、地質(zhì)時(shí)代和成因類型來劃分，將巖土層自上而下分為3個(gè)大層，9個(gè)亞層，主要特征如下：

1.2.1 人工填土層（Q4ml）

1層塊石填土：所有鉆孔均有揭露，層厚2.60m～5.10m，平均厚度3.38m，層底標(biāo)高-2.79m～-0.24m。

1.2.2 海陸交互相沉積層（Q4mc）

1層淤泥：所有鉆孔均有揭露，層厚8.00m～13.50m，平均厚度10.37m，層底標(biāo)高-15.07m～-10.24m。

2層粉質(zhì)粘土：所有鉆孔均有揭露，層厚0.50m～10.30m，平均厚度4.61m，層底標(biāo)高-38.24m～-10.74m，平均層底標(biāo)高-25.72m。

3層淤泥質(zhì)土：除鉆孔ZK2未揭露外，其余鉆孔均有揭露，層厚1.70m～11.40m，平均厚度6.84m，層底標(biāo)高-36.79m～-16.89m，平均層底標(biāo)高-24.01m。

4層粗砂：所有鉆孔均有揭露，層厚0.50m～10.50m，平均厚度4.83m，層底標(biāo)高-34.44m～-24.04m，平均層底標(biāo)高-27.83m。

5層礫砂 ：除鉆孔ZK3未揭露外，其余鉆孔均有揭露，層厚1.90m～8.10m，平均5.33m，層頂標(biāo)高-38.24m～-32.91m；層底標(biāo)高-44.38m～-37.60m。

1.2.3 燕山三期地層

1層全風(fēng)化花崗巖：局部分布于場地，僅鉆孔ZK12、ZK13、ZK14、ZK18揭露有該層，層厚1.00m～1.90m，平均1.45m，層頂標(biāo)高-43.13m～-38.29m；層底標(biāo)高-44.93m～-39.39m。

2層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：所有鉆孔均揭露有該層，僅鉆孔ZK18未揭穿該層，揭露厚度1.30m～4.50m，平均厚度2.12m，層頂標(biāo)高-44.93m～-36.45m。

3層中風(fēng)化花崗巖：除鉆孔ZK18未揭露該層外，其余鉆孔均揭露該層，未揭穿，揭露層厚1.40m～5.00m，平均厚度3.29m，層頂標(biāo)高-46.54m～-37.95m，場地基巖面起伏較大。

1.3 場地水

1.3.1 地表水

施工期間場地部分地段被水淹沒，水深0.40m～0.60m，地表水pH值6.55～6.58，侵蝕性CO215.07mg/L～23.10mg/L，HCO3-0.65mmol/L～0.75mmol/L，對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕，對混凝土結(jié)構(gòu)具弱腐蝕，在干濕交替條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕，在長期浸水條件下對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕。

1.3.2 地下水

地下水主要賦存在人工填土中、粗砂、礫砂孔隙中和花崗巖風(fēng)化帶風(fēng)化裂隙中，SO42-含量14.41mg/L～19.21mg/L，Mg2+含量7.90mg/L～10.33mg/L，NH4+含量0 mg/L，總礦化度381.0mg/L～429.0mg/L，對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕。

2 特殊地層巖土工程勘察的要點(diǎn)分析

2.1 勘察等級的確定

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001 2009年版），擬建工程重要性等級為三級；場地分布有較厚層的淤泥、土體較軟弱，為對抗震不利地段，軟土固結(jié)沉降一般發(fā)育，場地水對工程有不利影響，為二級場地（中等復(fù)雜場地）；該場地巖土種類較多，地基的復(fù)雜程度為二級（中等復(fù)雜地基）；根據(jù)工程重要性等級、場地復(fù)雜程度等級和地基復(fù)雜程度等級，該場地的巖土工程勘察等級為乙級[3]。

2.2 勘察深度的控制

根據(jù)工程項(xiàng)目的施工高度、結(jié)構(gòu)型式及單柱荷載大小及場地周邊的地質(zhì)條件并綜合選擇經(jīng)濟(jì)合理的持力層，終孔條件設(shè)置為進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化花崗巖3.0m～5.0m。

2.3 腐蝕性評價(jià)

根據(jù)對所取的淤泥層土樣進(jìn)行土中易溶鹽試驗(yàn)，場地淤泥層土體SO42-含 量28.93～34.27(mg/kg)，Mg2+含 量25.36～27.32(mg/kg)，總礦化度556.0～673.0(mg/kg)，判定場地淤泥層土體對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；按類別B（流塑的粘性土）場地淤泥層土體對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具弱腐蝕性；由于土體的PH值＞5.5，判定場地淤泥層土體對鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

2.4 地質(zhì)災(zāi)害影響效應(yīng)評價(jià)

經(jīng)鉆探揭露場地覆蓋層為塊石填土、淤泥、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)土、粗砂、礫砂及花崗巖風(fēng)化土，揭露的覆蓋層厚度39.7m～49.9m，根據(jù)對各個(gè)地層剪切波速地區(qū)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（表1）及工程施工項(xiàng)目預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害設(shè)計(jì)規(guī)范對場地類別的劃分原則，本次在場地選取4個(gè)鉆孔根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值提供相關(guān)參數(shù)，計(jì)算覆蓋層深度揭露范圍內(nèi)土層等效剪切波速值（表2）。

表1 場地內(nèi)各巖土層的類型及其剪切波速地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值

表2 鉆孔等效波速值及場地土的類型、場地類別等判別結(jié)果表

根據(jù)各土層剪切波速經(jīng)驗(yàn)值按下列兩式可得土層等效剪切波速vse。

其中：vse——土層等效剪切波速；vse＝d0/t。

d0——計(jì)算深度（m），取覆蓋層厚度和20m兩者的較小值。

t—— 剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間。

di——計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度（m）。

vsi——計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速（m/s）。

n——計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù)。

根據(jù)表2計(jì)算結(jié)果判定場地土類型為軟弱地層，場地類別為Ⅲ類，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010 2016年版）提供的抵御災(zāi)害設(shè)防烈度，抵御地質(zhì)災(zāi)害的能力為7度，擬建場地屬于高欄港地區(qū)，按行政區(qū)域劃分屬于金灣區(qū)，由于場地分布有軟弱的淤泥、淤泥質(zhì)土層，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010 2016年版）對工程施工場地的判別標(biāo)準(zhǔn)，場地屬抵御地質(zhì)災(zāi)害不利地段。

3 特殊地層巖土工程勘察的策略分析及建議

3.1 勘察技術(shù)手段

以現(xiàn)場鉆探、原位測試及室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段。

3.2 基礎(chǔ)選型

根據(jù)工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)型式及單柱荷載大小及場地的地質(zhì)條件等情況來確定基礎(chǔ)選型。對項(xiàng)目施工區(qū)域路基進(jìn)行地基處理，采用預(yù)壓法或水泥土攪拌樁等處理方法，以處理后的人工地基做為場區(qū)道路路基基礎(chǔ)（或管道）持力層或下臥層[4]。對工程施工區(qū)域由于其荷載較小，采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，以礫砂層或強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層作樁端持力層。

3.3 成樁可能性分析

若采用預(yù)應(yīng)力管樁需注意場地塊石填土層的不良影響，項(xiàng)目施工場地淺部土層為塊石填土，主要由大小不等的強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化頁巖塊石、片石組成，碎、塊石粒徑一般5～18cm，局部達(dá)60cm，塊石含量約占該層的85%～90%，少量粘性土充填，預(yù)制樁直接沉樁無法進(jìn)行，建議挖除或引孔穿過塊石填土層后進(jìn)行沉樁[5]。場地樁端持力層若選用強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層，需注意場地分布有厚度較大中密的粗砂、礫砂層(對于砂土的擠密作用，可采用跳打的方式)，采用大噸位壓樁機(jī)或大噸位錘擊式樁機(jī)預(yù)計(jì)可較順利穿透。預(yù)計(jì)沉樁能順利進(jìn)行，正式施工前要先進(jìn)行現(xiàn)場沉樁及單樁承載力試驗(yàn)及其它施工參數(shù)；如遇及孤石，可進(jìn)行補(bǔ)樁處理。樁基施工會產(chǎn)生較強(qiáng)的擠土效應(yīng)，需加強(qiáng)對工程項(xiàng)目施工區(qū)域周邊已建成區(qū)域的變形監(jiān)測。

3.4 基坑、邊坡開挖支護(hù)建議

場地?cái)M建防護(hù)堤基坑深度約2.0m，基坑深度約4.5m，根據(jù)場地現(xiàn)狀及場地的地質(zhì)條件，從安全、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，建議采用錨桿+掛網(wǎng)噴射混凝土的支護(hù)方式對坑壁進(jìn)行支護(hù)，必要時(shí)對坑底的軟土進(jìn)行加固處理，且應(yīng)做好截、排水工作，基坑抗浮設(shè)計(jì)水位按3m考慮，基坑支護(hù)同時(shí)應(yīng)考慮抗浮措施，可在地下室底板設(shè)置抗浮樁或抗浮錨桿[6]。

圖1 坑壁支護(hù)設(shè)計(jì)圖

3.5 做好基坑變形監(jiān)測

樁基礎(chǔ)施工前宜進(jìn)行試樁，確定樁長和成樁工藝。若樁基礎(chǔ)施工工作面在基坑坑底時(shí)應(yīng)考慮基礎(chǔ)施工對基坑側(cè)壁安全的影響，及樁基礎(chǔ)施工工期較長對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性的影響，須采取必要的防護(hù)措施。基坑開挖過程中及暴露期間應(yīng)加強(qiáng)對基坑及周邊邊坡的變形監(jiān)測。

4 結(jié)語

隨著我國基礎(chǔ)工程項(xiàng)目的快速發(fā)展，未來會在越來越多的特殊地層區(qū)開展巖土工程勘察工作。做好對特殊地層巖土工程勘察工作是保障工程項(xiàng)目優(yōu)質(zhì)施工的基礎(chǔ)，實(shí)際掌握特殊地層的工程特性及物理力學(xué)指標(biāo)，保障勘察檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，提供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及地基處理設(shè)計(jì)和施工所需的巖土參數(shù)，為最終確定工程施工設(shè)計(jì)方案，提供確保工程質(zhì)量與安全方面的建議，對促進(jìn)工程項(xiàng)目高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。