關于福建某工地砂土狀強風化巖遇水軟化承載力下降的研究

李錦福

（福州勘測院，福州 350000）

0 引言

隨著經濟的發展，城市的不斷擴大，越來越多的高程建筑物往郊區及山區轉移，山區建筑建設高層及復雜的建筑物，由于山區地質變化較大，建筑物往往坐落在多個持力層上面

（如一邊是砂土狀、一邊是碎塊狀甚至是中風化巖等）。由于砂土狀強風化巖遇水軟化承載力大大降低，碎塊狀及中風化遇水變化較小，這很容易造成不均勻沉降，建筑物開裂等，因此設計施工需考慮這一不利因素。

1 工程概況

擬建擋土墻工程所處位置為一現狀邊坡，邊坡坡向為355°，走向為 85°，近直立，匯水面積約為 4000m2，長度約為 105m，邊坡高約3.02～4.69m，邊坡坡頂高程約為9.02～10.69m，主要為現狀江陰消防站，坡腳高程約為 6.00m，主要為在建江陰化工應急救援站操場。邊坡出露巖性主要為強風化凝灰熔巖（砂土狀），局部零星出露強風化凝灰熔巖

（碎塊狀），為巖質邊坡。設計擬采用重力式擋墻支護，采用天然地基淺基礎，基礎埋深約為 1.5m，基底荷載約為150kPa。擬建場地工程地質情況自上而下為①1 填碎石、①2 雜填土、②1 強風化凝灰熔巖(砂土狀)、②2 強風化凝灰熔巖(碎塊狀)、③中-微風化凝灰熔巖。擬建工程地質剖面圖：

2 砂土狀強風化巖崩解機理

砂土狀強風化巖的崩解作用是指水浸入土體孔隙的速度快慢不一致，造成土體顆粒之間結合水膜增厚的速度不相等，引起顆粒間斥力超過吸力的情況不平衡而產生不均勻應力作用現象，土體顆粒沿著斥力超過吸力的最大面崩落。土的崩解性主要與土的孔隙、裂隙發育程度有關。因為如果土中孔隙、裂隙發育，那么土體浸水后，首先通過孔隙或裂隙滲入，使土體內部產生不均勻應力，導致土體沿著孔隙、裂隙方向崩解，土體結構破壞。崩解土體由粗粒(礫粒、粗砂及部分中砂)構成土骨架，粗粒之間主要長石風化物填充實現聯結或來自原巖礦物晶粒間的殘存聯結，填充粗粒骨架的中細砂及粉粘粒含量較少（砂土層），因此孔隙比較大，為崩解提供了有利條件。

3 砂土狀強風化巖特點及風險

①采用淺基礎的工程且基礎持力層是砂土狀強風化巖：砂土狀強風化巖在干燥狀態下具有較好的力學性質，壓縮性中等偏高，但遇水易軟化、崩解，強度急劇降低[1]。且風化巖受結構面發育程度的影響，在水平及垂直深度上風化不均勻，往往會改變在水平方向或垂直方向地層均勻性，使巖體的力學強度變化和差異較大，對設計和施工會造成一定的影響。

②基坑基底板及基礎側壁砂土狀強風化巖的工程：砂土狀強風化巖具有遇水易軟化、崩解的特點，土層在飽水狀態下極易形成軟弱面，巖土層的穩定性較差，基坑邊坡容易造成坍塌，施工時應采用有效支護條件后，降低滲流水力坡度，避免產生流土。

③邊坡及淺基礎埋設較淺的風化巖土質較為松散，松散的砂土在飽和狀態下有發生流滑可能性[2]。

④降雨是土崩解發育的主要誘導因素，主要作用體現在坡面徑流沖刷和雨水滲透作用。雨水入滲使坡體內巖土體含水量增大，容重相應增大，孔隙水壓力變大，造成土體的有效應力減小，從而影響到基坑和邊坡的穩定性。

4 野外對三種狀態下的解釋

①浸水狀態下：就是完全泡在水中，水位在砂土狀強風化層上。②潮濕狀態下：是指水位在層位 0-0.3m 以內，或者水位在 0.5m 以下但是水位在一天內曾經浸泡過土層（表層土用手觸摸有濕潤感）。③干燥狀態下：水位在 0.5m 以下且48 小時內未有水浸泡過（表層土用手觸摸處于完整干燥狀態）/處于天然狀態。

5 通過淺層載荷板試驗測定三種狀態下承載力特征值

①本次在福建某工地對砂土狀強風化花崗巖地層在浸 水、潮濕、干燥等3 種狀態下進行載荷板試驗，每種狀態下各分別進行三次載荷板試驗[3]。試驗采用尺寸為0.5m×0.5m 的方形鋼板作為承壓板（面積0.25m2），承壓板底面鋪設中砂墊層，墊層厚度不超過20mm。試驗加荷方式為慢速維持荷載法，各試驗點加荷分級為10 級，每級荷載增量均為最大預估試驗荷載1/10。每加一級加載后，按10min、20min、30min、45min、60min，以后為每隔半個小時測讀一次沉降量，當在連續兩個小時內，每小時的沉降量小于0.1mm時，則認為已趨于穩定，可加下一級荷載。

終止加載條件：1、承壓板周圍明顯的側向擠出；2 沉降急驟增大，荷載-沉降曲線出現陡降；3 在某一級荷載下，24h 內沉降速率不能達到穩定標準；4 各試驗的累計沉降量均不大于承壓板寬度 6%（即 500mm×6%=30mm）。

承載力特征值根據《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011 附錄C 第C.0.7:

5.1 當p-s 曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值；2.當極限荷載小于對應比例界限的荷載值的2 倍時，取極限荷載值的一半。試驗結果如下：

5.2 現場載荷板試驗幾個Q-S 典型曲線:

②現場載荷板試驗幾個Q-S 典型曲線:

浸水狀態-曲線有明顯陡降

潮濕狀態-曲線有明顯陡降

干燥狀態-曲線為緩變形無陡降段

通過載荷板試驗成果：各試驗狀態的 3 個試驗點實測值的極差不超過其平均值的 30%,，取平均值作為該層的地基承載力特征值。因此、砂土狀強風化巖在浸水、潮濕、干燥三種狀態下的承載力特征值分別為 43.33kPa、126.7kPa、520kPa。由試驗結果可知，砂土狀強風化在泡水的狀態下承載力跟淤泥相差不多（約為干燥狀態下的 1/12），在潮濕狀態下有一定的承載力（約為干燥狀態下的 1/4），干燥狀態下承載力較高。由試驗結果來看，砂土狀強風化巖遇水軟化崩解后，承載力降低較為嚴重。

6 應對措施

①采用淺基礎且基礎持力層部分坐落于砂風化花崗巖層。

中的工程，福建地區地下水位較高且降雨量較大，砂土狀強風化巖遇水軟化承載力降低，容易導致基礎下沉和不均勻沉降。建議加強基礎的整體性和剛度，增強上部結構的整體剛度和均勻對稱性，降低基礎不均勻沉降。對于泡水的基礎進行微型樁加固/注漿加固以提高地基承載力,對于長期泡水地基可采用沖/鉆孔灌注樁或者采用墩基礎[4]。

②對于強風化巖埋深較淺、持力層起伏大的地質條件的情況下建設大型的高層建筑，要求具有較高的承載力，需采用樁基的時候。碰到這類工地，工程勘察項目負責人應建議設計在設計時需考慮不同持力層承載力的影響，根據不同持力層、水位埋設對應采用沖孔灌注樁、人工挖孔樁 和微型樁配合使用。施工前需采用靜載試樁確認其適用性。

③基坑開挖時需要降低水位，設計應結合場地周邊環境及地層情況采取相應降水措施，建議可考慮采用集井明排等降水措施，并在基坑底做排水溝及集水井，此外尚應做好坡面及支護體頂面近基坑范圍內的地面的疏水、截排水工作并注意加強施工監測，保證擋土體系及周圍建筑物的安全。設計降水水位在基坑范圍內應在施工作業面以下 0.5m，降水措施宜結合地下水位監測情況確定?；釉瓌t上應避開雨季施工，基坑開挖結束后，降水措施仍應繼續。基坑開挖后應進行現場檢驗，并應及進組織驗槽，防止地基土長期曝曬雨淋，基礎驗槽后，應及時在坑底鋪設一層素砼防護，以防雨季基坑積水浸泡或人為擾動破壞，造成基底土層強度降低。

7 結語

①由于砂土狀強風化巖遇水軟化崩解后，承載力降低較為嚴重特點，工程勘察在提砂土狀強風化承載力盡可能根據工程實際情況對各種狀態分別提供一個承載力[5]，方便設計施工使用。

②由于降雨是風化巖崩解發育的主要誘導因素，因此，砂土狀風化巖基礎施工、邊坡施工、基坑開挖時應盡量避開雨季施工，當無法避免時應采取遮擋和相應降水措施。