浅谈山区场地工程地质勘察及地基方案

2022-09-12

1 山区勘察特征

山区场地地质条件复杂, 山区地基受山体等因素影响, 在施工过程中会存在挖方、填方、地基土不均匀等不良地质现象, 山区场地的勘察任务对工程地基及稳定性要求更高。与一般平原地区勘察工作相比, 山区场地勘察重点如下:

1.1 山区场地勘察首先要查清地基岩土层的类型, 针对岩石, 尤其要划分出风化程度。

北京地区岩石种类主要有:泥岩、砾岩、砂岩、页岩、灰岩、花岗岩等, 不同岩石的岩性差别很大。

1.2 山区地基的不均匀性。

山区场地地形复杂, 地势高差起伏较大, 上部土层覆盖厚度变化较大, 下部基岩顶面起伏大, 地基强度变化较大。

1.3 山区场地的不稳定性。

山区地貌起伏较大, 应查明场地内有无岩溶、滑坡、软弱层、活动断裂带等不良地质作用以及山区场地是否存在滑动的临穿面等。

2 工程概况

本工程场地位于北京市门头沟区。地貌上属于低山缓坡地带, 地势起伏较大。工程重要性等级为二级, 场地较为复杂。建筑物为地上6层, 地下2层, ±0.00绝对高程为259.0米, 基础埋深为7.8米, 基底荷载为140k Pa, 建筑物总高度为18米。场地情况如图1。

2.1 工程地质情况

本次勘探深度 (24.0m) 范围所揭露的地层自上而下依次为人工填土层、一般第四纪坡洪积层、残坡积层, 石炭纪及奥陶纪基岩。

杂填土 (1) 层:杂色, 松散~中密, 稍湿, 含大量碎石、房渣、灰渣及植物根系等, 局部含块石。夹杂粉质粘土素填土 (1) 1层、碎石素填土 (1) 2层, 该层厚度0.0~4.2m。

粉质粘土 (2) 层:褐黄色, 局部为棕红色, 土质不均, 局部含碎石。含碎石 (2) 1层透镜体。

粉质粘土 (3) 层, 棕红色, 局部为褐黄色, 稍湿, 该层为残坡积土, 具可塑性, 含氧化铁、云母等, 局部含碎石, 碎石呈棱角状, 粒径2~5cm。含碎石 (3) 1层和粘土 (3) 2层透镜体, 该层厚度0.6~5.9m。

强风化砂岩 (4) 层:灰黄色~青灰色, 中~细粒结构, 中厚层状构造, 主要成分为长石、石英, 泥质胶结为主, 钻探时岩芯呈碎块状, 局部呈短柱状, 节长4~10cm, 节理裂隙较发育。

中等风化砂岩 (5) 层:灰黄色~青灰色, 中~细粒结构, 中厚层状构造, 主要成分为长石、石英, 泥质胶结为主, 岩芯呈短柱状, 节长15~25cm, 节理裂隙较发育。

强风化页岩 (6) 层:褐灰色~灰黑色, 泥质结构具页理, 岩芯呈碎块状, 节长3~10cm, 易掰断、捏碎, 干钻可钻进, 局部夹钙质结核。

强风化灰岩 (7) 层:浅灰色~灰白色, 中~细粒结构, 中厚层状构造, 主要成分为长石、石英及云母, 钙质胶结为主, 钻探时岩芯呈碎块状, 局部呈短柱状, 节长4~10cm, 节理裂隙较发育。

中等风化灰岩 (8) 层:中等风化, 灰白色, 中~细粒结构, 中厚层状构造, 主要成分为长石、石英及云母, 钙质胶结为主, 岩芯呈短柱状, 节长15~25cm, 节理裂隙较发育。

拟建场地附近典型地层分布见图2。

各土层的主要物理力学性质统计表如下表2-1

3 地基基础方案分析及建议

针对山区地基的不均匀性, 常见的几种地基基础方案有:1) 天然地基。自然状态下即可满足承担基础全部荷载要求, 不需要人工处理的地基。一般可作为天然地基土的岩性为:岩石、碎石土、砂土、粘性土四大类。2) 换填方案。适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力, 减少沉降量, 加速软弱土层的排水固结, 防止冻胀和消除膨胀土的胀缩。针对软地基与硬地基所占比率不同, 确定采取何种换填方案。如需要换掉软地基, 可根据上部荷载和地基情况采取换填级配砂石或毛石混凝土方案;如需要换掉硬地基, 可采取灰土换填或级配砂石, 换填过程中需要测试压实系数。3) CFG桩。CFG桩复合地基通过褥垫层与基础连接, 无论桩端落在一般土层还是坚硬土层, 均可保证桩间土始终参与工作。适用于地下水位以上淤泥质土、非欠固结人工填土、粉土、粉质粘土等地基加固。4) 桩基础方案。适用于上部有较厚的软弱土, 地基不均匀或承载力不能满足上部荷载作用时。一般桩基础包含:钢筋混凝土预制桩 (方桩、管桩) 、灌注桩 (沉管、钻孔) 和人工挖孔桩三大类, 主要是通过将桩穿过软弱土层, 将基础支撑在坚硬土 (石) 层上, 使建筑物的沉降差满足设计要求, 这种方法能同时取代或减少地基处理和开挖基坑的土方工程, 可以节约人力和缩短工期。

拟建建筑物持力层为杂填土 (1) 层、碎石素填土 (1) 2层、碎石 (3) 1层、强风化砂岩 (4) 层、中等风化砂岩 (5) 层、强风化灰岩 (7) 层, 地基属于典型山区土岩组合地基, 地基均匀性判定为不均匀地基。

拟建建筑物基底下填土厚度约为2.8m, 设计基底荷载为140k Pa, 人工填土未处理不得直接作为建筑工程的地基持力层, 对于杂填土 (1) 层、碎石素填土 (1) 2层, 建议用素土 (压实系数不小于0.95) 进行置换, 换填后可采用CFG桩或挤密桩对地基进行加固处理, 地基加固处理应满足设计要求。

对照表2-1, 基底地层碎石 (3) 1层、强风化砂岩 (4) 层、中等风化砂岩 (5) 层及强风化灰岩 (7) 层可满足承载力的要求, 可直接采用天然地基。对于这种半天然半处理的地基, 地基基础设计时应充分考虑地基自身不均匀沉降, 加强沉降验算及基础刚度验算。

4 山区场地的稳定性影响因素

山区场地稳定性需要考虑是否存在能导致场地滑移、大的变形及破坏等严重情况的地质条件。在实际工程中包含有工程的类型、规模、场地的地质条件、地形地貌等因素。主要影响因素如下:1) 地下水是影响山区稳定性的一个因素, 山区中的地下水主要以基岩裂隙水为主, 水量一般较小。2) 基坑的稳定性主要受岩体的风化程度和岩体的成因类型影响。基坑支护要结合场地工程地质情况确定方案。3) 岩土结构面对岩土基坑的稳定性起控制作用, 绝大多数岩体基坑的破坏是沿结构面破坏的。

本工程场地内在勘察期间24m深度范围内未观察到地下水, 场地内基岩均为沉积岩, 作为持力层的基岩为强风化砂岩 (4) 层, 钻探时岩芯呈碎块状。中等风化砂岩 (5) 层, 钻探时岩芯呈短柱状。强风化灰岩 (7) 层, 钻探时岩芯呈碎块状, 局部短柱状。根据对现场基岩结构面产状的测量和勘察成果对比, 确定本工程场地无影响场地稳定性的不良地质作用。考虑到工程填挖方工程量较大, 填挖方后场区稳定性变差, 需采取必要的措施进行防护, 因场地条件有限, 建议采用土钉墙或护坡桩进行支护。综合判定本工程场地基本稳定, 基本适宜建筑。

5 结语

总之, 山区勘察工程由于其地势特殊性原因, 勘察设计至关重要, 在具体的工程中, 勘察设计人员不仅要根据不同的工程地质情况以及建筑物的使用要求, 选择出最佳设计方案, 更要保证合理安全的地基基础方案, 才能有效的控制工程成本, 为投资者带来更大的效益, 因此我们合理的选择地基基础方案对工程建设有着极为重大的意义。山区勘察需要我们进行不断的研究, 理论与实践相结合, 以便提供更加合理的方案。

摘要：随着经济的发展, 利用山区场地作为建筑物场地, 有土地价格优势, 且周边环境优美。但从工程地质角度来看, 山区场地工程较为复杂, 一个建筑场区往往跨越两个或多个地貌单元, 地层结构复杂, 稳定性问题尤其突出。因此对岩土工程勘察需要有更高的要求, 以保证山区基础工程施工质量及安全。本文以实际工程为例, 通过勘察查明场地的工程地质条件、水文地质条件, 并结合设计要求, 对场地稳定性、地基均匀性作出正确客观评价, 并提出了具体建议。

关键词：山区地基,工程地质勘察,地基处理方案