住宅工程回填區(qū)填土工程勘察方法分析

姜啟文

（甘肅省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，蘭州 730000）

1 引言

工程勘察是一種為了滿足工程建設(shè)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、綜合治理等相關(guān)需求，對(duì)項(xiàng)目所在地的地形、地質(zhì)、水文等情況進(jìn)行測(cè)繪、勘探測(cè)試，以提供相應(yīng)的施工條件、結(jié)果及資料的工程活動(dòng)，是建設(shè)施工中的重要環(huán)節(jié)，也是最終實(shí)現(xiàn)工程最佳經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的重要基礎(chǔ)。回填是一種可有效提高土地利用情況、充分適應(yīng)當(dāng)下住宅建設(shè)用地需求的工程，但相較于自然沉積的土層而言，回填區(qū)的回填土及邊坡巖土土質(zhì)具有濕陷性且不均勻，為充分保證住宅回填工程的順利開展，對(duì)回填區(qū)的回填土及邊坡巖土進(jìn)行科學(xué)、合理的勘察十分重要。

2 住宅工程回填土及邊坡巖土工程特征

填土通常指人類工程和生活活動(dòng)過程中隨機(jī)堆填而成的無序堆積體，在建設(shè)工程中，填土位于地層的頂部或作為新建建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)持力層，或作為基坑邊坡的坡體結(jié)構(gòu)與荷載。與自然沉積的土壤質(zhì)地不同，填土因其特殊的成因，工程意義上有其特殊性，如常見的不均勻、欠固結(jié)、濕陷等，均不利于工程安全。因此，在充分調(diào)查了解填土特性的基礎(chǔ)上，提出針對(duì)性的合理利用和處理方案，可將這種“無用”的廢棄填土場(chǎng)地變?yōu)橛杏弥兀瓤晒?jié)約土地資源，又可以保護(hù)周邊建（構(gòu)）筑物，并改善區(qū)域環(huán)境[1]，住宅是人們?nèi)粘Ｉ钪休^為常見且實(shí)際投入使用率最大的工程項(xiàng)目，但近年來隨著人口激增，為充分滿足人們住宅用地需求，需要對(duì)部分項(xiàng)目進(jìn)行回填以擴(kuò)大用地范圍。邊坡是維持路基穩(wěn)定的重要工程，一般由抹面、捶面構(gòu)成，不同結(jié)構(gòu)的使用條件及構(gòu)造要求均存在一定差異，但就住宅項(xiàng)目而言，項(xiàng)目邊坡一般是人工砌成且需長(zhǎng)期使用的。因回填區(qū)邊坡所用土壤穩(wěn)定性、牢固性均較差。所以，為充分保證住宅項(xiàng)目回填工程的順利開展及項(xiàng)目建成后的安全使用，需對(duì)回填區(qū)的多種因素進(jìn)行科學(xué)勘察[2]。

3 常見勘察方法簡(jiǎn)述

目前，針對(duì)住宅項(xiàng)目回填區(qū)，常用的勘察方法主要包括鉆探取樣、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)等方法。

1）鉆探取樣是以項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的巖（礦）心或巖（礦）粉、巖（礦）屑為樣本主要來源，經(jīng)巖心鉆探采樣、沖擊鉆探采樣、沖擊回轉(zhuǎn)鉆探采樣等方法采樣后進(jìn)行地質(zhì)分析的勘察方法。

2）原位測(cè)試則是基于巖土本身所處位置對(duì)巖土的工程力學(xué)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試的勘察方法，主要包括載荷試驗(yàn)、動(dòng)力觸探、靜力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、波速測(cè)試及其他現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的多種方法。

3）室內(nèi)試驗(yàn)旨在為工程項(xiàng)目的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工提供必要的土壤性能指標(biāo)，室內(nèi)試驗(yàn)所提供的相關(guān)指標(biāo)需充分適應(yīng)地質(zhì)條件、工程條件和施工條件等實(shí)際情況。以上三者并非獨(dú)立開展，而是相互作用、相輔相成的。本文將結(jié)合蘭州市皋蘭縣某一住宅項(xiàng)目對(duì)上述3 種勘察方法的應(yīng)用情況及勘察結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析[3]。

4 案例分析

4.1 工程概述及勘察任務(wù)

項(xiàng)目位于甘肅省蘭州市安寧區(qū)以北的皋蘭縣鹽池村，北側(cè)毗鄰貞觀街、西側(cè)毗鄰太和路、南側(cè)為文景街。擬建場(chǎng)地占地約9.87 hm2，擬建建筑物為23 棟18~33 層住宅樓、1 棟3 層幼兒園及1~2 層沿街商鋪，場(chǎng)地地下1 層整體為地下車庫。擬建物基礎(chǔ)形式暫定淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深未定。本次勘察的目的是為詳細(xì)查明場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，做出巖土工程評(píng)價(jià)，并根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件、擬建工程概況、巖土工程勘察等級(jí)及勘察設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程等要求為擬建建筑物施工圖設(shè)計(jì)提供必要的工程資料。

4.2 勘察方法及工作量

本次勘察以鉆探為主，輔以現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)及其他方式進(jìn)行勘察工作。勘察過程中所采用鉆機(jī)型號(hào)為XY-180型鉆機(jī)10 臺(tái)，機(jī)械洛陽鏟2 臺(tái)，鉆探方法采用泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)巖芯鉆探，鉆頭為復(fù)合片鉆頭及硬質(zhì)合金鉆頭，鉆孔口徑為127~146 mm。室內(nèi)試驗(yàn)是按GB/T 50123—2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

根據(jù)GB 50021—2001《巖土工程勘察規(guī)范》（2009 年版），結(jié)合場(chǎng)地地質(zhì)條件、擬建建筑物的特點(diǎn)，沿?cái)M建建筑物范圍的周邊、角點(diǎn)及中心點(diǎn)布置勘探工作量，共布置勘探點(diǎn)304 個(gè)，其中，波速測(cè)試鉆孔23 個(gè)，控制性鉆孔91 個(gè)，一般性鉆孔121 個(gè)，取土試樣探井鉆孔69 個(gè)，高層建筑物勘探點(diǎn)間距為11.8~22.1 m，低層建筑物及地下車庫勘探點(diǎn)間距為15.6~29.2 m。本次勘察所完成的工作量見表1。

表1 勘察所完成的工作量

4.3 勘察結(jié)果

擬建場(chǎng)地位于甘肅省蘭州市安寧區(qū)以北的皋蘭縣鹽池村，該場(chǎng)地地貌類型劃屬黃河北岸Ⅳ級(jí)階地及黃土梁峁溝壑區(qū)中低山地貌，該場(chǎng)地原為高山緩坡丘陵地區(qū)，經(jīng)過后期移山造地，并進(jìn)行了挖填整平，根據(jù)甲方提供的原始地形圖，結(jié)合場(chǎng)地周邊區(qū)域地質(zhì)資料可知，場(chǎng)地內(nèi)存在一大型原始沖溝，東北—西南走向，貫穿整個(gè)場(chǎng)地，并發(fā)育有多條支溝。該場(chǎng)地整體分為挖方區(qū)和填方區(qū)，場(chǎng)地內(nèi)基本由填方區(qū)組成，挖方區(qū)主要分布在場(chǎng)地內(nèi)南側(cè)，開挖深度5.0~15.0 m，填方區(qū)填方較深區(qū)域主要分布在場(chǎng)地內(nèi)沖溝位置，最大回填深度可達(dá)37.0 m，并根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，該區(qū)域場(chǎng)地回填時(shí)間在5 年以上。皋蘭地區(qū)深居內(nèi)陸，屬甘肅中部干旱區(qū)，大陸性氣候顯著，其氣候特征是：降水稀少，氣候干燥，風(fēng)沙多，光照較短，蒸發(fā)量大。整個(gè)區(qū)域地處祁呂賀山字形構(gòu)造體系前弧西翼與河西系武威—蘭州構(gòu)造帶的復(fù)合部位，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜。本次勘察的最大揭露深度60.8 m，根據(jù)本次勘察鉆孔揭露結(jié)果，勘察場(chǎng)地勘探深度范圍內(nèi)地層主要為第四系松散堆積物，自上而下依次為：①層素填土、②層馬蘭黃土、②1層細(xì)砂、②2層卵石土、②3層細(xì)砂、③層卵石土、③1層馬蘭黃土、③2層細(xì)砂、④層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、⑤層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

通過對(duì)項(xiàng)目野外作業(yè)環(huán)境進(jìn)行勘察，結(jié)果顯示，場(chǎng)地中部原存有一大型集水池，坑底未做任何防水措施。該區(qū)域勘察作業(yè)結(jié)束后，合作單位由于周邊采砂場(chǎng)洗砂需要及土方開挖過程中灑水車補(bǔ)給需要，在該積水池大量蓄水，至2019 年6 月底才停用，但由于該時(shí)間段蘭州地區(qū)降雨頻繁，該積水坑因周邊匯水仍長(zhǎng)時(shí)間有蓄水。同時(shí)通過野外勘察該區(qū)域上部土層以素填土為主（埋深15~30 m）且素填土成分以砂質(zhì)粉土、細(xì)砂粗粒、卵石、砂巖碎屑為主，土質(zhì)不均勻，透水性極強(qiáng)，故該積水池向周邊區(qū)域大量滲水。

場(chǎng)地平整過程中，建設(shè)單位發(fā)現(xiàn)原集水池周邊區(qū)域表層含水量大，大面積區(qū)域出現(xiàn)“橡皮泥”，故委托勘察單位對(duì)該區(qū)域土層含水量情況進(jìn)行施工勘察，并于2019 年8 月5 日至25日對(duì)區(qū)域在原勘探點(diǎn)附近重新勘探，經(jīng)鉆探發(fā)現(xiàn)，9#、10#、11#、12#（局部）、13#（局部）及周邊地下室區(qū)域泥質(zhì)砂巖面以上土層含水量極大，基本呈飽和軟縮狀態(tài)，縮孔現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重，軟縮土層整體厚度在15~25 m，最大深度約37 m（12#樓東側(cè)）。由于該軟縮地層對(duì)樁基施工影響較大，需進(jìn)行相應(yīng)處理，建設(shè)單位組織參建單位及行業(yè)知名巖土、結(jié)構(gòu)專家召開專家論證會(huì)，勘察單位提出以下建議：

1）暴曬時(shí)間較長(zhǎng)，需事先做好周邊場(chǎng)地排水措施。

2）泥漿護(hù)壁，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)最不利情況確定最大泥漿比重及黏度，施工過程中如軟縮土層厚度較大，旋挖鉆機(jī)旋挖樁機(jī)鉆具與土體接觸面較大，在軟土中鉆進(jìn)進(jìn)尺大，鉆斗提升過程易產(chǎn)生負(fù)壓，可對(duì)旋挖樁機(jī)體上拔負(fù)重產(chǎn)生相應(yīng)影響，影響孔壁的穩(wěn)定性而形成孔壁縮徑，故建議采用沖擊鉆機(jī)進(jìn)行施工。

3）全樁（軟縮土層）護(hù)筒。

4）建議設(shè)計(jì)單位改換樁型，建議采用螺旋擠土灌注樁或長(zhǎng)螺旋壓灌樁。從經(jīng)濟(jì)性、施工可行性、填土的復(fù)雜性等多方面綜合考慮，多位專家均認(rèn)可以上建議，但考慮到施工已進(jìn)入秋冬季，暴曬施工周期較長(zhǎng)，影響因素較大，故不建議選用。

在后期施工過程中，由于場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，填土厚度大，泥漿護(hù)壁、長(zhǎng)螺旋壓灌樁等施工工序，在現(xiàn)場(chǎng)均未成功實(shí)施，建設(shè)單位最后使用全樁護(hù)筒完成施工，且護(hù)筒大部分未能回收利用，造成了較大的社會(huì)資源浪費(fèi)。勘察現(xiàn)場(chǎng)工作圖見圖1。

圖1 勘察現(xiàn)場(chǎng)工作圖

5 結(jié)語

對(duì)住宅回填區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察是工程項(xiàng)目施工前的重要環(huán)節(jié)，本文主要闡述了住宅項(xiàng)目回填工程的項(xiàng)目特點(diǎn)及常見勘察方法，結(jié)合蘭州市皋蘭縣某一項(xiàng)目的勘察對(duì)鉆探取樣、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)等幾種勘察方法的實(shí)施進(jìn)行了深入分析，通過勘察對(duì)相應(yīng)項(xiàng)目的回填施工提供必要的勘察資料及信息，對(duì)進(jìn)一步促進(jìn)回填工程順利開展、項(xiàng)目建成后安全投入使用均有著積極意義。但回填土本身性質(zhì)較為復(fù)雜，理論與實(shí)際工程均有所欠缺，現(xiàn)階段暫未能提出對(duì)于厚度較大回填土的理想處理辦法，后期相關(guān)單位可加強(qiáng)顯著的勘察力度、明確勘察重點(diǎn)，以此提出更科學(xué)、合理的勘察及處理辦法。