软黏土地基范文

软黏土地基范文（精选6篇）

软黏土地基 第1篇

深圳河是深圳与香港接壤的界河,流域面积312.5 km2,自三岔河至入海口16.1 km,由于原河床弯曲窄浅,河口受深圳湾潮水顶托,造成洪水渲泄不畅,严重影响了两岸人民的正常生产和生活,对深圳河的治理势在必行。设计在一定厚度的软弱地基上建造河道两岸堤坝,该处软弱地基承载力低(f=41.9 kPa),压缩性高,筑堤的安全高度为2.2 m～4.5 m,极限高度为4.5 m,堤坝填筑及河道边坡开挖能否快速安全施工,是影响整个工程的关键所在。工程合同总工期短,为满足合同工期进度要求,必须对该软土地基进行处理。

2 沿岸工程地质条件

深圳河沿岸地貌属于海湾堆积平原地层,其分层自上而下分别为人工填土,第四系海积层,第四系冲、洪积层,第四系残积层与中代燕山期云母花岗岩的基岩。上部地基为河海相沉积的饱和软黏土,厚度8 m～15 m,是含水量高、压缩性大和抗剪强度低的不良软地基,下部为一般第四系冲、洪积层,以中粗砂和砂砾为主,厚度为1 m～5 m,透水性好,地下水具有承压性。土层组成从上而下可分为淤泥层、淤泥质黏土～亚黏土层、亚黏土～亚砂土层和中粗砂、砾砂层。前三层是需进行软基加固的主要软土层,总厚度一般为8 m～11 m,个别小块可达到12 m～13 m。经过方案比选,采用真空预压法处理沿岸软黏土地基。

3 真空预压法施工

3.1 施工准备

1)完成软基处理加固区两侧临时施工道路的铺路,保证人员、设备、物资、材料能够顺利进入施工现场。

2)建设生产、生活、办公等临时建筑及供水、供电、通讯系统;做好人员、设备、机具、物资、材料等进场工作。

3)完成软基处理加固区场地的排水、晾晒、土方开挖及场地平整工作,为铺设砂垫层创造条件。

4)准备总功率达740 kW的发电机,并根据现场情况安设供电系统及保障系统;在真空预压期间,实际配备总功率达880 kW,以保证真空预压施工需要。

3.2 砂垫层施工

3.2.1 单块砂垫层铺设施工

1)合格砂料用自卸汽车运到施工现场。

2)因地基软弱,承载力低,场内铺设砂垫层采用小犁湿地推土机摊铺平整,人工局部找平,达到规范要求。

3.2.2 砂垫层铺设顺序

根据工程需要和施工进度、工期的要求,砂垫层采取分段、分块、流水法施工,做好各个单元块、各道工序之间的施工搭接,多开工作面,及时做好测量、签证、验收工作,为下道工序创造施工条件。

3.2.3 砂垫层铺设厚度

因砂垫层铺设主要采用机械施工,实际铺筑厚度与设计(人工铺设)差异较大,设计铺设厚度:坝基区30 cm,边坡区50 cm,实际铺设厚度:坝基区平均50 cm,边坡区平均65 cm,因此采取不同的铺设施工方法对砂垫层的厚度有不同要求。

3.3 塑料排水板

因地基软弱,承载力较低,施工选用履带式液压插板。塑料排水板选用标准SPB-Ⅰ型。施工前,通过地质钻孔、十字板剪切、静力触探,了解地质分布情况和淤泥层深度,按实际地质情况设计排水板施打深度。按排水板设计的平面形状、位置、间距和深度施打塑料排水板。

3.4 真空预压施工方法及施工程序

3.4.1 挖密封沟

密封沟布置在单块真空预压施工单元的四周,主要起保障加固区密封效果的作用。根据密封沟的具体位置,可将密封沟分为加固单元外侧的密封沟和两加固单元之间的密封沟。密封沟采用反铲等机具结合人工开挖。

3.4.2 埋设吸水管

在挖密封沟的同时,在施工现场开始加工,连接并埋设PVC吸水管,吸水管分为主管和支滤管,主管直径为75 mm～90 mm,支滤管直径为50 mm～75 mm,并在支滤管上钻孔,包裹过滤土工布,以达到抽吸水、气的目的;主管和支滤管间用变径三通、四通连接,同种管体间用加布胶管连接。全部吸水管均埋入砂垫层中,通过出膜管道与外部真空泵连接。进行此道工序的同时,将露出砂垫层的塑料排水板的板头埋入砂垫层中。

3.4.3 铺设密封膜

在完成施工单元四周的密封沟开挖及吸水管铺设后,应先拣出砂垫层表面的小石块、尖锐贝壳等杂物,以免造成密封破坏。然后用人工铺平砂垫层,达到规范要求后铺设密封膜。密封采用二层聚氯乙烯盐用薄膜。在工厂用热粘法粘接好后运到现场。用人工铺设。密封膜除覆盖整个真空预压加固单元外,在四周还应留有一定的余量,将膜体周边埋入压膜沟内,并用黏土压实,再向上筑围堰。围堰顶部一般高出膜面约0.5 m,围堰顶宽控制为0.4 m左右,围堰内膜上充0.2 m～0.3 m厚的水膜,在抽真空时起保护膜体增强密封效果等作用。

3.4.4 出膜连接与真空泵系统安装

出膜连接可以采用将吸水管埋入密封沟底出膜法和水平出膜法。出膜后与真空泵系统连接。为保证真空预压效果,各加固单元安装适当的预留出膜接口备用。

3.4.5抽真空及真空维持

当上述工作全面完成后开始抽真空调试。真空预压加固区内土体中的水、气被抽出,膜下真空度逐渐持续上升。调试阶段全面检查膜体局部表面漏气的地方,并加以修补。当膜下真空度达到并稳定在80 kPa以上时,即进入真空预压正常维持阶段。在抽真空开始后,膜下真空长期达不到80 kPa,则须采用相应的技术处理措施,如采取备用出膜器加泵,以加大抽真空能力;若地基中有夹砂层且有下卧软土层,可采用深层搅拌黏土隔断砂层的办法进行处理。

3.4.6真空预压卸荷验收

根据软基技术处理要求,当真空预压加固单元在膜下真空度达80 kPa后连续真空3个月或地基固结度大于68%,则可以停机卸荷。在实施过程中,为保证真空预压全面成功,应业主、监理的要求,所有单元块的真空预压固结度均大于80%时才卸载。

4结语

沿岸饱和软黏土地基经真空预压处理后,顺利进行了河岸堤坝填筑、河道开挖及护砌施工,经过近10个月的跟踪观测,堤坝及新开挖的河道安全、稳定。该方法可以为类似工程提供借鉴。

摘要：结合河岸堤坝饱和软黏土地基的地质特点,采用真空预压法成功地进行了软土地基处理,总结了该方法的施工工序和质量控制要点,以积累真空预压法施工经验,推广真空预压法在工程中的应用,可为类似工程提供借鉴。

关键词：真空预压,堤坝,饱和软黏土

参考文献

[1]阎明礼.地基处理技术[M].北京:中国环境科学出版社,1996.

[2]龚晓南.地基处理技术发展展望[J].地基处理,2000(3):2-3.

软黏土地基 第2篇

随着科学技术和经济建设的发展,高层建筑及桥梁采用钻孔灌注桩作深基础的越来越多。钻孔灌注桩以其承载力大,沉降量小,稳定性好,在高层建筑及桥梁基础中广泛应用[1]。但该桩型存在桩底沉渣和桩身泥皮的固有缺陷,影响其承载力的发挥和稳定性。为了克服这些工艺的缺陷并提高承载力,目前我国超长钻孔灌注桩通常采用后压浆技术,通过桩底桩周后压浆固化沉渣和泥皮,并加固桩底桩周一定范围的土体,大幅提高桩的承载力,增强桩的质量稳定性,减少桩基沉降,实现桩技术与土体加固技术的有机结合。本文以天津某高层建筑的桩基后压浆施工为例,介绍后压浆技术在工程中应用。

2 工程概况

某大厦位于天津市北辰区,场地为华北准地台,地基土主要为人工填土层、新近冲积层、陆相沉积层、海相沉积层及沼泽相沉积层组成,主要土层为填土、软塑黏土及粉质黏土,属中软土,承载力较低。大厦主楼地上41层,高183.5m,框剪结构,设计采用钻孔灌注桩,单桩设计承载力10000k N,设计桩径1m,孔深72m,有效桩长58m。桩端座落在可塑~硬塑的粘土层。为确保软土地基中桩基承载力,减小沉降,采用后压浆技术。

3 后压浆作用机理

后压浆技术是指成桩时在桩底或桩侧预埋压浆管和压浆装置,待桩身达到一定强度后,通过压浆管路,利用高压压浆泵,将固化的浆液(如纯水泥浆、水泥砂浆、掺加外加剂的水泥浆、化学浆液等)注入桩端或桩侧。这些浆液经过渗透、填充、置换、劈裂、压密、及固结等物理或化学形式的单独或共同作用,使桩端阻力和桩侧阻力得到不同程度的提高,从而提高承载性能,减少沉降。

后压浆对桩底、桩侧土体的加固效应主要有以下三种作用方式。(1)固化效应:桩底沉渣、沉淤及桩侧表面的泥皮因浆液的渗入、劈裂发生物理化学作用而固化;(2)充填胶结效应:桩底、桩侧的粗粒土(卵砾石、中粗砂)因渗入注浆而显示填胶结效应,使其强度显著提高;(3)加筋效应:桩底、桩侧的细粒土(黏性土、粉土、粉细砂)因劈裂注浆形成网状结石,显示加筋效应,使被加筋的复合土体的钙化强度显著提高。通过以上的加固效应从而使桩端阻力显著增。

4 桩基后压浆施工

钻孔灌注桩后压浆施工技术要点:桩端压浆采用两根单向压浆阀DN25mm注浆管,绑扎到钢筋笼上,桩侧注浆阀位于桩端以上22m左右,采用PVC环形喷浆阀;要求压浆导管与钢筋笼固定采用16号铅丝十字绑扎固定方法,绑扎应牢固,绑扎点应均匀。桩端压浆管绑扎于加劲箍内侧,与钢筋笼主筋靠紧绑扎,固定绑扎点为每一道加劲箍处。压浆导管的上端应高于桩施工作业地坪上500mm;为了确保浇注的桩身混凝土不堵塞压浆器,其小孔须事先橡胶带和密封胶带封闭。桩端压浆导管下端口(不包括桩端压浆阀)距钢筋笼底端

400mm。后压浆工艺流程详见图1。

单桩水泥量控制在4000kg。桩端注浆量2500kg,桩侧注浆量1500kg。压浆流量宜控制在30~50L/min;采用PSA32.5矿渣硅酸盐水泥,水灰比为0.5~0.70,外掺剂(NFO15)质量分数为1.5%;起始水灰比为0.8,压力正常后逐渐调整为0.5,水泥浆搅拌时间不少于2min.结合工程地质条件并考虑实际损耗,确定压浆量为4.0t(第1指标),压浆控制压力为5.0MPa(第2指标)。桩身混凝土浇注完成3~5d后再进行桩端压浆。

5 桩基承载力估算及载荷试验

根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008),用弹性法按对泥浆护壁钻孔灌注桩限承载力标准值Quk进行估算,同时与后注浆钻孔灌注桩的单桩竖向荷载试验结果进行比较、结果详见表1。

本工程的桩基检测主要为静载试验,超声及低应变检测,按照天津市工程建设标准《建筑桩基检测技术规程》(DB29-38-2002)要求,低应变检测100%,确保每根桩的桩身质量满足要求。桩基静载试验选择主楼的3根工程桩进行单桩抗压静载试验桩试验过程加载至设计值的2.5倍时,桩基未破坏,桩基检测结果详见表2。选择其中一根的Q-S曲线和S-lgt见图2和图3。

通过上表的试验检测数据可得:3根工程桩的承载力均满足设计要求,最终沉降量均小于20mm,且回弹率在0.20~0.32之间,单桩承载力提高不少于25%,沉降量为规范估算沉降的1/2,说明后压浆工艺在该工程中运用非常成功。

6 结论

该场地主要地层为粉质黏土和粉土,尤其桩端持力层为粉土和粉砂层,渗透性较好,适合桩端和桩侧后压浆施工。因此,钻孔灌注桩后压浆技术在天津地区的地层具有很强的适应性。

超长灌注桩应用后压浆技术不仅可以提高桩基承载力,降低桩基的沉降,节约工程造价,缩短工期,而且加固了桩端持力层,提高桩基承载性能的稳定性,具有良好的经济社会效益。

由于条件限制,本文仅对超长灌注桩单桩后压浆进行静载试验,未能对桩土整体的群桩效益加以验证,有待在以后工程实践中进一步研究。

摘要：后压浆技术是指成桩时在桩底或桩侧预埋压浆管和压浆装置,待钻孔灌注桩身达到一定强度后,通过压浆管路,利用高压压浆泵,将固化液注入桩端和桩侧。浆液经过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等物理或化学作用的单独或共同作用,使桩端阻力和桩侧阻力得到不同程度的提高,从而改善桩基承载性能,减少沉降。

关键词：超长钻孔灌注桩,后压浆技术,静载试验,极限承载力

参考文献

[1]刘金砺,祝经成,等.泥浆护壁灌注桩后压浆成套技术[R].北京:中国建筑科学研究院,1998.

[2]刘金砺.桩基工程手册[K].北京,中国建筑工业出版社,1995.

[3]傅旭东,于志强,赵善锐.钻孔桩桩底、桩侧后压力灌浆试验[J].建筑工业,2000(4).

[4]张晓炜,黄生根.钻孔灌注桩后压浆技术理论与应用[M].北京:中国地质大学出版社,2007.

黏土地基上基础抗浮模型试验研究 第3篇

关键词：基础工程,饱和黏土,浮力折减,模型试验

0 引言

随着城市地下空间的开发利用,地下结构物的浮力问题已逐渐凸显出来,尤其是采用补偿基础建造的建(构)筑物,在基础工程完成并停止降水后,地下水位的回升对基础产生较大的浮力,但真实的浮力大小值却很难确定,这点已经引起了科研人员和设计人员的关注。对于以土颗粒为主,孔隙当中充满着水的饱和黏土中的水浮力计算,直接套用阿基米德定律是否合适,在学术界和工程界一直都存在着争论。

1 研究现状

目前国内外在基础抗浮方面的研究成果归纳起来,理论方面可总结为基底下的水浮力主要受地下水赋存条件、动态变化和渗流性状的影响[1];而计算方面则主要是强调合理确定抗浮设防水位和弱透水层中水浮力大小的折减问题。

谈及浮力就必定会涉及阿基米德定律:进入液体里的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力[2]。但整个定律的表述并没有揭示浮力的实质,其后半句是类比方法,物体所受浮力的实质是液体(或气体)对物体向上和向下的压力的差。对埋于地下水位以下的基础而言,所受浮力的大小就取决于基底面的水压力,由于土体中的水主要赋存于土体孔隙中,故准确计算孔隙水压力的大小就成了确定基底水浮力的关键。

首先需要明确孔隙水压力与静水压力是否相等,目前的研究结论各异。日本Ogawa等人[3]在长达5年的有关地下水位和孔隙水压力的季节性波动的现场测试中发现,对于出现滑动面的边坡,滑裂面上的孔隙水压力与理论计算的静水压力一般不一致。同样,张克意[4]等通过对润扬大桥北锚锭深基坑围护结构侧的地下水位和孔隙水压力的监测发现同一工况下、同一测点的监测孔隙水压力比计算静止水压力有所减小。可见实际工程中同一位置的实测孔压与理论静水压不完全吻合,从基本概念分析可知,孔压是土颗粒孔隙之间的水所产生的压力,而孔隙中的水包括结合水和非结合水,结合水是不传递静水压力的[5];非结合水也只有在孔隙相互连通的情况下才传递静水压力[6],若孔隙之间相互不连通,水体被包裹在土颗粒团内,则其可视为土颗粒的一部分,与土颗粒组成类似充气轮胎的形式共同受力,而不传递水压力。

既然孔隙水压力与静水压力不相等,那是否可以将静水压力值乘折减系数得到孔隙水压力,崔岩[7]等采用砂土和黏土两种介质进行了模型试验,得出无论是砂质土还是黏性土,浮力大小均等于地下水位的静水头,不应该折减。同时,李广信[8]等也指出,饱和黏土中基础的浮力似乎很小是由于饱和黏土的渗透系数小,当地下室有向上浮趋势时,会在土中产生负孔压,但随着时间延续,水逐渐渗入基底后,这种负孔压就会逐渐消散。这种说法符合我们的直观感受,但没有指出问题的关键所在,基础与地基土接触,虽然水充填土颗粒之间,但与基础直接接触的是土颗粒,占据了一定的受力面积,能够减小孔隙水的作用面积而使得浮力降低。这点可以运用方玉树[9]的水压率概念进行很好的解释,水压率是指土中某面所受到的孔隙水压力与该面在水中受到的水压强之比,可近似认为土中自由水所占的面积与孔隙所占面积之比,对黏土而言,由于自由水所占面积受影响,使得水压率在0到1之间取值,其具体大小就反映了地下水浮力的折减程度。其实,这些在实际工程的设计规范中也可以得到证实,《岩土工程手册》规定当建筑物位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基时,按设计水位100%计算浮托力;当建筑物位于节理裂隙不发育的岩石地基时,按设计水位50%计算浮托力;当建筑物位于黏性土地基时,其浮托力较难确定,应结合地区的实际经验考虑;而《岩土工程勘察规范》规定:对基础、地下结构物和挡土墙,应考虑在最不利组合情况下,地下水对结构物的上浮作用,原则上按设计水位计算浮力,对节理不发育的岩石和黏土且有地方经验或实测数据时,可根据经验确定。可见,规范中对抗浮设计均有说明,但均不具体,尤其是对节理不发育的岩石及黏性土地基,都指出要根据地区经验进行浮力折减,这些说明也反映出粘性土地基中的浮力计算结果与阿基米德定律的计算结果不一致。由此可见,基础结构的地下水浮力计算比简单的工程设计计算要复杂得多,工程设计中的基础-水模型难以反映真实的受力情况,深入研究需从基础-土粒-水模型出发,考虑孔隙对水作用的影响以及土颗粒的微观结构对水的影响。

综上所述,无论是理论分析、模型试验,还是工程实测数据,都存在地下水浮力折减现象,但都比较模糊,难以从本质上得到一个全面的,可以合理解释、准确计算孔隙水压力的成果,为此,设计模型试验以期得到一些有益的结论。

2 模型实验

众所周知,基础若位于水中,则所受到的浮力大小为阿基米德定律计算的理论值,若基础置于干土中,则其所受浮力为零,那么当基础位于土颗粒与孔隙水混合一体的饱和土中时,其浮力应介于上述两值之间。基于这点,本实验拟对基础位于饱和黏土中两种情况下的基础基底水浮力进行模型试验,并加以比较分析,从而明确基础基底水浮力计算的取值。

2.1 实验设备

根据上述实验思路,整个实验用到的主要实验设备有:用于模拟建筑物铁皮水箱(800mm×800mm),用于判断水箱的上浮荷重传感器和位移计,用于测试坑底和箱底的压力变化的土压力盒,用于测土体内和土体外的水压力情况的孔隙水压力计,用于采集实验数据的DH3818电阻应变仪和计算机数据采集系统,以及其他诸如水泵、小水桶、铁架、卷尺、铁锹、水平尺、细塑料水管等实验辅助设备。

2.2 试验思路

将在4个角上装有4个荷重传感器的铁架放入模型槽中(如图1所示),将制备好的黏土逐层填入模型坑中达到h0高度(0.45m),即铁架高度,填土过程中用PVC管在模型坑的一角预留1个孔洞,并放入孔压计,另外在土体中也放入1个孔压计,另外,在土层表面安置1个土压力盒;然后将铁皮水箱置于土层上(如图2所示)。

实验时,往铁皮水箱中灌水,达到h1高度,然后往模型坑中灌水,使水刚好淹没过土体表面,然后静置10d左右,以使土体饱和;静置完成后,在水箱顶部安置好2个位移计,开始试验(见图3),在测试出初始值后,将坑内水位增加至h2高度但保证水箱不浮起,然后将水箱中的水用细塑料水管抽取,并存入小水桶中(准备称量);抽水过程中,观察压力计和位移计的变化,以判断水箱上浮,一旦水箱悬浮于水中,实验结束。改变模型槽中的水位,重复上述试验过程,至少进行3次试验。

上述实验中,模拟建筑物基础的铁皮水箱静止预模型坑内时的受力情况如图4所示。

主要有竖直向上的浮力F、竖直向下的重力G、箱底土体的支撑力p以及传感器的支撑力N。

一旦铁箱将要浮起悬浮于水中时(根据箱底土压力计和位移计综合判断),土体的支撑力p以及传感器的支撑力N都将变为零,但同时水箱侧壁将受到由水的黏滞性引起的摩阻力f,且重力变为G′,铁箱受力情况见图5。

根据静力平衡有:

由于铁箱放置于水中,所以摩擦力非常小,可以忽略,则式(1)可简化为:

可令浮力大小为:F=A⋅h

箱与箱中所剩水的总重为:G′=G-B

其中:h—水箱外的水位高度(m);A—与浮力有关的系数(N/m),理论上等于6272.0N/m;B—从箱内抽出的水重(N)。

将对应的参数项代入到式(2),则可得到本模型实验所要验证的计算式:

式(3)中的h是已知的,G和B可以通过称量得到,两者之差即为水箱浮起后,箱与箱中所剩水的总重。这样一来,就可以通过改变不同的水位,得到相应的重量,最后通过数据拟合得到与浮力有关的计算参数A。

3 结果分析

3.1 土体参数指标

在进行试验之前,对试验采用的土体进行了常规室内实验,得到实验用土的物理指标见表1所示,土体各粒径百分比列于表2,及其颗粒级配曲线如图6。

3.3 试验过程分析

根据实验过程中各传感器的读数随时间的变化规律,可将整个实验过程划分为以下6个阶段。

(1)模型坑内注水阶段(0~50min):由于坑内注水前已在水箱内注入了水,所以传感器上的值最大,随着坑内的水位升高,水箱所受浮力逐渐增大,作用在传感器上的总荷重减小(如图8所示);箱底中心处压力也在减小(如图9所示);同时,搁置在传感器上的水箱底的变形逐渐恢复,此时位移计上出现了较大的位移量(如图7所示),但该位移与水箱上浮无关,只是箱底恢复的变形量;而图10表示的是水压的情况,随着坑内水位的上升,水压均呈增长趋势,需要说明的是土体内的孔压和水体的水压有一定的差值,是水在土体中的渗流损失所致,但两者的变化趋势是一致的。

(2)静置阶段(50~120min):保持坑内、箱内的水位不变(如果在基础位于水的实验中,此时的箱内、外的水位差足可以使水箱上浮)静置70min。由图7、8、10可见,各传感器值的大小几乎不变,仅图9中箱底的压力发生了变化,这表明箱底有水渗入,且渗入的水与坑内的水产生了水力联系,因此箱底的压力增大,但此时水箱并未上浮。

(3)箱内抽水阶段(120~260min):抽水过程中,由图7可见位移计的位移量变化较小,表明水箱无上浮迹象;而图8中的荷重开始继续减小,在第260min荷重传感器上的荷重为零,图9中的箱底压力因箱内抽水也在逐渐减小,但水箱未浮起。

(4)箱内舀水细调阶段(260~320min):该阶段继续舀水细调以使水箱最终上浮,图7中的位移量变化幅度较大,出现上浮的趋势,并最终于320min上浮;图9中的箱底压力由于水的继续渗入而逐渐上升,在第320min水箱上浮时达到了最大值,即为坑内的现有水位下的水体重与土压力盒上覆的浅层土重之和。

(5)上浮静置阶段(320~340min):水箱浮起后,静置了20min,各传感器的值几乎不变,表明趋于稳定状态。

(6)坑内抽水阶段(340~400min):将坑内水抽出,从图9中可见,随着坑内水位降低,土压力盒、孔隙水压力计上的压力均逐步下降,并在水抽干时变为零。

3.3 试验数据处理

一共进行了25cm、30cm、35cm 3个不同坑内水位情况的测试实验。

数据G-B数据分别为818.82N、1099.37N、1239.15N。利用matlab编制最小二乘法数据拟合程序,可以得到图11所示的水位-荷重数据拟合曲线。可得3个上述与浮力有关的计算参数A为4171.9N/m。

与理论值6272.0N/m相比可见,饱和黏土中的水浮力值比按阿基米德定律计算的理论水浮力值要小得多,仅为其65%左右,说明结构物位于饱和黏土中的浮力存在折减,且折减量相当可观,若用水压率来表示,则表明试验所用黏土的水压率约为0.65。

4 结论

本试验通过对黏土地基上基础的受力情况进行模拟测试,并对试验结果加以整理、分析,发现位于黏土地基上的基础所受到的浮力远比按照阿基米德定律计算的值要小,计算时需要折减;折减的程度应视土的孔隙比以及孔隙的连通情况,试验黏土的折减程度达到65%。

鉴于试验时间较短,上述分析结果仅为瞬时状态下的情况,且数据量比较少(但反映出一定的规律)。后期将进一步结合土性参数综合分析,以对折减机理做深入探讨。另外,还需要对相关的实际工程进行现场监测和分析,若与上述结论一致,则可以将其应用与实际工程中,将大大降低基础抗浮的造价,产生巨大的经济效益。

参考文献

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[8]李广信,吴剑敏.浮力计算与粘土中的有效应力原理[J].岩土工程技术.2003,2:63～66.

天然结构性软黏土一维压缩性状模拟 第4篇

大量研究表明天然沉积软黏土在沉积过程及沉积后的过程中大多会受土结构性的影响[1],使得天然土与相应重塑土的力学性状存在显著的差异[2]。土结构性对土的工程特性有着强烈的影响,Leroueil等强调指出结构性对天然土力学性状的影响,与初始孔隙率及应力历史的影响同等重要[3]。国内沈珠江院士更是强调指出,发展考虑结构性影响的土体数学模型是“2l世纪土力学的核心问题”[4]。土结构性对天然沉积软黏土的压缩性状的影响是国内外研究的重点,压缩性状反映到一维压缩曲线上,均存在明显的固结屈服压力[5],并且天然土的压缩曲线位于相应重塑土压缩曲线的上方,随着固结压力的增加,与重塑土的压缩曲线逐渐趋于一致。天然土的压缩曲线在固结屈服前后也存在显著的差异,诸多一维固结试验结果表明,以固结屈服压力为分界点,固结屈服前阶段,天然土的压缩变形非常小,对于结构性很强的土而言,几乎是没有变形的[6],这是由于土结构性所产生的抵抗力所引起的,抵抗了土样的变形,相应的重塑土不受土结构性的影响,在固结压力作用下产生较大变形,致使达到固结屈服压力时,两者的孔隙比差值达到最大值;固结屈服后阶段,天然土的压缩性较屈服前骤然增加,压缩性比重塑土的要高,故随着固结压力的增加,天然土的压缩曲线逐渐与重塑土趋于一致。有的学者根据这一现象提出天然土在固结屈服后阶段,即当固结压力超过屈服压力时,土结构性的影响是逐渐消失的[6,7],也有的学者通过分析天然土强度与变形特性,提出达到屈服压力时,结构性的影响是完全丧失的[8,9]。

笔者通过对天然沉积土和重塑土的对比研究,得出重塑土的变形特性不仅取决于它的基本特性,也受到初始含水率的影响[10,11]。天然土屈服时压缩曲线位于相应重塑土的上方,意味着两者在固结屈服压力下的含水率是不同的,因此,屈服后压缩曲线的差异可以解释为是由于对应屈服点含水率不同引起的。

在上述研究结论的基础上,以重塑土压缩曲线为参考基准对天然软黏土一维压缩曲线进行分析,对屈服前后的压缩性状进行模拟,提出屈服后天然土一维压缩曲线的定量表达式。并通过搜集已有文献数据,验证定量公式的有效性和适用范围,为天然沉积土压缩特性的深入研究与压缩性模型的建立奠定基础。

1 天然软黏土一维压缩曲线

大量的试验研究表明,天然软黏土的一维压缩性状反映在压缩曲线上,存在明显的固结屈服点,在e—lgσ′v坐标下,天然土的一维压缩曲线简化为如图1中实线所示。以固结屈服压力σ′vy为分界,天然土软黏土原状样的压缩曲线可以分两段进行模拟,屈服前阶段,由于结构性影响产生的抵抗作用,不扰动样的压缩变形量非常小,可假定为完全弹性变形[11],相比而言重塑土没有受到结构性的影响,在相同的固结压力下产生较大的压缩变形,如图1中的虚线所示,屈服前阶段天然原状土样的压缩曲线位于相应重塑土样的上方,达到固结屈服压力时,两者的孔隙比差值达到最大值。

需要指出,重塑土样的初始含水率w0与天然原状土样的含水率wn一致,达到固结屈服压力时,两者的孔隙比差值Δe达到最大,此时天然原状土样的孔隙比为ey,对应重塑土的孔隙比为e*y,存在如下关系:

Δe=ey-e*y (1)

因此,原状土样与重塑土样在屈服前阶段,初始含水率相同的条件下,孔隙比的差异完全是由于结构性的影响而产生的,如图1中结构性影响的区域;固结屈服前后,原状土样的压缩曲线有很明显的变化,屈服后阶段的压缩性骤然增加,使得与重塑土压缩曲线的增量孔隙比Δe,随着固结压力的增加而逐渐减小,最终两个压缩曲线趋于一致。根据已有的研究结果,屈服后阶段,天然土原状土样与重塑土样压缩曲线的差异可以很好地解释为因对应固结屈服压力时二者的孔隙比(含水率)的不同引起的,与土的结构性无关,见图1中初始含水率影响的区域。根据如图1所示的天然土压缩曲线分段示意图,可以对其压缩曲线进行模拟。

笔者曾通过研究发现,重塑土的压缩特性不仅与土的基本特性(液限)有关,而且受到初始含水率的影响[10,11]。重塑土的压缩指数C*c及100 kPa下的孔隙比e*100,与液限wL、初始含水率w0之间的定量关系可以表示为:

C*c=0.86wL+0.23w0/wL-0.39 (2)

e*100=1.3wL+0.39w0/wL-0.21 (3)

根据重塑土压缩曲线的定量表达式[2]:

e=[2.45-1.285·logσ′v+0.015·(logσ′v)3]·C*c+e*100 (4)

如图1所示,屈服后阶段,天然土的压缩曲线与重塑土的差异是由于屈服点含水率不同引起的,而与土的结构性无关,表明屈服后的压缩曲线可以用上述基于重塑土得出的定量公式描述。即天然土的压缩曲线可以通过假定某个初始含水率(记为wi,与重塑土压缩曲线中的初始含水率w0相区别)、液限(wL)的重塑土样代入式(4)获得。

换言之,天然土原状土样屈服后的压缩参数C${}_c^u$,e${}_{100}^u$,上标u表示原状不扰动(undisturbed)土样,它们的定量表达式形式上应当与重塑土的压缩参数C*c及e*100是一致的。

C${}_c^u$=C*c=e${}_{100}^u$-e${}_{1000}^u$=0.86wL+0.23wi/wL-0.39 (5)

其中,e${}_{100}^u$为屈服后阶段对应固结压力为100 kPa时的孔隙比,可表示为:

e${}_{100}^u$=e*100=1.3wL+0.39wi/wL-0.21(σ′vy≤100 kPa) (6)

需要指出,如果固结屈服压力超过100 kPa后,可根据屈服后的压缩曲线向前外延至100 kPa确定eu100,但该点并不在天然土的压缩曲线之上。

根据这两个压缩参数,代入式(4),便可得到天然软黏土屈服后阶段的压缩曲线定量表达式:

e=[2.45-1.285·logσ′v+0.015·(logσ′v)3]·C${}_c^u$+e${}_{100}^u$(σ′v≥σ′vy) (7)

由于固结屈服点在压缩曲线上,因此可将固结屈服压力σ′xy和孔隙比ey代入式(7),确定假定的初始含水率wi。

ey=[2.45-1.285·logσ′vy+0.015·(logσ′vy)3]·(0.86wL+0.23wi/wL-0.39)+(1.3wL+0.39wi/wL-0.21) (8)

2 屈服后压缩参数定量公式的验证

搜集已有文献中不同天然土原状样压缩曲线的试验数据[2,10,11],共计41个原状土样。土样的基本物理指标统计如表1所示。土样取自世界各地,液限分布范围比较广,从37%～122.5%。根据土样的实测压缩曲线,可以确定天然土的压缩参数C${}_c^u$和e${}_{100}^u$。

根据本文提出的压缩参数的定量式(5),式(6),可以计算出屈服后阶段天然软黏土的压缩参数C${}_c^u$和e${}_{100}^u$,与试验压缩曲线确定的C${}_c^u$和e${}_{100}^u$进行比较,验证基于重塑土得到的定量公式对于天然土压缩曲线预测的有效性,对比的结果分别如图2,图3所示。

可以看出,图2和图3显示了大部分的计算值与实测值都比较吻合,基于重塑土定量公式计算结果可以很好的模拟天然软黏土屈服后压缩性状,进一步表明天然软黏土达到固结屈服后,它的压缩性状取决于屈服时的含水率,屈服后压缩特性与土的结构性无关。

基于重塑土压缩性状的定量变化规律,对天然软黏土的压缩性状进行模拟,主要得到以下结论:

1)天然软黏土压缩曲线可以分两段进行模拟,屈服前变形较小,认为是完全弹性变形;

2)屈服后阶段,原状土样压缩曲线与重塑土的差异是由于屈服时天然土的含水率高于重塑土所致,给出了与重塑土一致的天然沉积土的压缩参数表达式;

软黏土地基 第5篇

该机场属低纬高海拔山区, 具有明显的季风气候特点, 多年平均雨量1 352mm。受区域构造、溶蚀、侵蚀等外力地质作用形成了复杂的高中山构造侵蚀、溶蚀地形, 同时在场区分水岭两岸发育羽状冲蚀、溶蚀沟谷, 工程地质条件复杂, 且粉质黏土分布于整个场区。本文主要阐述该机场粉质黏土软弱地基的工程特性及处理措施。

1 粉质黏土空间分布特征

场区地层结构划分为石炭系上统 (C3) 、二叠系 (P) 和第四系 (Q4) 三种。其中, 第四系 (Q4) 广泛分布于场区洼地、沟谷、缓坡及平台之上, 厚一般3~8米, 第四系覆盖层厚度最大部位达40米以上。除表层耕植土外, 第四系 (Q4) 地层主要有:粉质黏土、黏土、红黏土、粉土、有机质土、泥炭质黏土、碎石土等, 场区地质剖面图见图1。

粉质黏土 (Q4al+pl~Q4el+dl) :粉质黏土分布于整个场区, 厚度3~10m, 局部地区大于10m。颜色多为灰黄色或褐黄色, 湿~稍湿, 软塑至可塑状态, 含有10%~30%全风化至强风化石英砂岩、碎石。

2 粉质黏土的物理特征

2.1 基本物理力学特征

粉质黏土呈灰黄色或褐黄色, 呈软塑至可塑状态, 天然含水率较大, 天然密度为1.65~1.78g/cm3, 具有孔隙比大、抗剪强度较低、压缩模量低、承载力低等特点。基本物理力学指标[2]如表1所示。

2.2 击实特性

场区粉质黏土的最佳含水率为20%~21%, 最大干密度为1.56g/cm3。粉质黏土的击实特性如表2和图2所示。

2.3 颗粒分析

场区内粉质黏土的不均匀系数和曲率系数见表3。通过对场区内粉质黏土进行颗粒分析, 得出粉质黏土的不均匀系数Cu为13~15, 曲率系数Cc为1~1.2。

3 粉质黏土软弱地基的主要工程问题

3.1 地基稳定性问题

场区地形高差变化大, 最大填筑体厚度为83m, 填方体底部为厚3~10m、局部厚度大于10m的粉质黏土地基。由粉质泥岩形成的软弱夹层属于原生沉积软弱面, 该区软弱夹层多层重叠出现, 钻孔岩芯揭露最多处有8层, 最少处也有2层, 其遍布于整个机场范围内。该区沟内长年流水, 坡面上没有稳定的地下水位, 整个地基土层均为含水层, 软弱夹层含水量最大, 且遇水易软化成软弱夹泥。高填方边坡可能因粉质黏土地基软弱层失稳破坏而产生滑动变形破坏。此外, 场区内还存在当地居民采煤留下的采空洞。采空洞是地下水的入口, 增大地下水入渗量, 加大地下水深部循环, 软化泥岩、强风化砂岩等易风化的岩石, 减小抗滑力, 诱发滑坡、崩塌等地质灾害。

3.2 沉降问题

场区内粉质黏土厚度变化大, 粉质黏土压缩模量低, 厚度最大的部位超过10m。且该机场填方量大, 再加上机场道面附加荷载的作用, 粉质黏土地基可产生较大的沉降及差异沉降。场区内的原地基10个月的总沉降量为5~10cm, 沉降速率0.5~1cm/月, 沉降速率变化较小且沉降持续进行, 在高填方填筑体的作用下, 地基沉降稳定需要较长时间。沉降问题关系跑道的使用及维护保养, 是另一个主要的工程问题。

4 粉质黏土软弱地基的处理措施

针对该机场场区粉质黏土软弱地基分布面积广、厚度大的特点, 采用振动碾压、填石强夯、碎石桩和置换[3]这四种方法进行处理。

4.1 振动碾压

针对场区内的粉质黏土地基, 对于土层厚度较小的部位采用振动碾压处理的方式进行处理。振动碾压机自重20.3t, 理论振幅0.9~1.9mm, 激振力380~500k N, 走速小于3km/h。碾压后的检测试验结果 (见表4) 表明, 通过振动碾压, 地基土可得到有效加固, 地基土的压实度可达93%以上。

4.2 强夯

场区内强夯夯击能采用满夯800k N.m和点夯3000k N.m, 夯点间距4.5m。点夯布置为正方形, 第一遍点夯10~14击, 第二遍点夯9~12击。若场地有起伏, 直接在原地面上操作夯机困难, 可在原地面摊铺一层块碎石垫层以平整工作面, 垫层厚度不宜超过1m。若单点夯坑夯沉量超过1.5m, 则往夯坑内加入块碎石继续夯击。当点夯最后两击平均夯沉量小于8cm, 满夯最后两击平均夯沉量小于5cm时, 停止强夯。强夯后, 内聚力为30~34k Pa, 内摩擦角为10°~14°, 抗剪强度增强。强夯施工不仅速度快, 而且对粉质黏土地基的加固效果明显。

4.3 碎石桩

场区内碎石桩采用振动沉管法, 桩径为500mm, 桩长为10~20m, 桩间距为1.5m, 置换率为10%, 布置形式为等边三角形。碎石应采用硬质岩材料, 粒径不宜大于5cm, 含泥量不超过5%。碎石桩施工过程中应采用间隔跳打的方式进行。碎石桩不仅经济合理, 而且施工安全可行, 对粉质黏土地基的加固效果明显。

4.4 置换

对场区内粉质黏土地基的原地面, 如果对边坡稳定性造成影响, 则采用置换方法, 清除表层植物土以及软弱粉质黏土和混合土层, 防止软弱面的形成, 从而提高地基承载力, 减少沉降量。

5 结语

通过对该机场场区粉质黏土软弱地基处理的研究, 得出以下认识:

5.1 场区内粉质黏土含水量高, 且物理力学性质较差, 遇水易软化成软弱夹泥, 高填方边坡可能因粉质黏土地基软弱层产生滑动变形破坏, 可以通过尽可能降低粉质黏土软弱地基土体的含水率来提高地基承载力[3]。

5.2 场区内的粉质黏土厚度大、压缩模量低, 在高填方填筑体的作用下, 地基沉降稳定需要时间较长, 对机场跑道沉降影响较大, 应做好相应的地基处理措施。

5.3 该机场粉质黏土地基采用振动碾压处理、强夯、碎石桩和置换的方法对地基进行加固, 以降低土体含水率、提高地基承载力、减少沉降量。其中强夯对地基土体抗剪强度有明显增强效果, 在施工上具有施工速度快的特点, 是目前高填方工程中广泛运用的方法。

参考文献

[1]刘敏, 刘宏, 高奋飞.毕节机场红黏土地基的工程特性研究[J].水利与建筑工程学报, 2011, 9 (6) :84-86.

[2]JTGE40-2007.交通部公路科学研究院.公路土工试验规程[S].北京:人民交通出版社, 2007.

浅谈红黏土地区天然地基的验槽工作 第6篇

建筑施工过程中, 有一道非常重要的工作环节, 需要经过各相关单位人员认真、严格检查验收后, 才能继续进入下一道工序施工, 这就是地基验槽。

在红黏土地区, 由于土洞和松散软土的发育, 使得天然地基验槽工作成为保证整个工程质量的一个重要环节, 亦是保证岩土工程勘察质量的最后一道关口。地基基础是建设工程质量的重点, 而地基验槽是保证地基基础质量的关键, 因此必须认真严谨地对待地基验槽, 决不能出现任何疏忽。

基 (坑) 槽、管沟开挖至设计标高后, 应对 (坑) 槽底进行保护, 经验 (坑) 槽合格后, 方可进行垫层施工;所有建 (构) 筑物均应进行施工验槽;建筑物地基均应进行施工验槽;在土洞、塌陷可能分布的地段, 宜在已开挖的基槽内进行勘察, 可采用动力触探或钎探的方法。

2 红黏土的不良地质现象

红黏土是指碳酸盐岩系出露区的岩石, 经红土化作用形成的棕红、褐黄等颜色的高塑性黏土。由于下卧基岩岩溶现象发育, 因而覆于其上的红黏土层中常有土洞存在, 对建筑地基的稳定性极为不利。

土洞则是指埋藏在岩溶地区可溶性岩层的上覆土层内的空洞。岩溶中的地下水涨落对岩层以上红黏土的淘蚀作用, 致使上覆土层产生松软土和土洞, 土洞顶板塌落的土体成为松散软土。松软土是指可溶性岩层上覆土体与水接触, 土体便逐渐湿化崩解, 在岩土交界处形成松软土, 亦是土洞形成前的预兆。

柳州市大部分区域地貌属孤峰岩溶平原, 以白云岩、白云质灰岩为主, 局部地段为灰岩, 岩层之上主要为红黏土或一般黏性土覆盖, 其力学强度较高, 是良好的天然地基土层。柳州市多数多层和小高层建筑均采用其作浅基础形式, 但厚度变化大, 常见为10m~25m, 薄的只有3m~5m。由于可溶性岩层上覆土层内有土洞和松散软土发育的条件和可能, 使得建设工程的安全受到威胁。如某工程在硬塑状红黏土层边坡开挖施工过程中, 发现土洞, 人可进入洞内, 洞的长宽高约为2m2m1.5m (见图1)

例如, 2012年5月10日上午10时, 在柳州城郊柳南区帽合村上木照屯发生了严重的岩溶塌陷地质灾害。现场调查发现塌陷坑成群不规则分布, 共有大小陷坑16个, 直径大的约50m~60m、小的约2m, 有的塌陷成坑、有的塌陷使地面呈浅碟形, 坑底基本是干土。在塌陷边缘可见明显的地裂、墙裂, 裂缝最宽可达十余厘米。塌陷范围的低层民房, 大部分垮塌损毁或倾斜开裂, 成为危房。据调查, 塌陷重点变形区约4万m2, 划定危险区约8.5万m2, 共有90余间房屋毁损、8栋民房倒塌。受灾人口约1700, 其中常住人口500。据悉, 这是柳州市区有记载以来发生最大规模的岩溶地面塌陷地质灾害 (见图2) 。

3 天然地基的验槽方案

3.1 地基验槽工艺流程

地基验槽工艺流程可详见图3。

3.2 地基验槽工作的主要内容

地基基础施工过程中, 基 (坑) 槽开挖至设计基底标高, 在进入下一道工序施工之前, 建设单位需组织勘察、设计、施工、监理, 与质检部门相关单位人员一起进行地基验 (坑) 槽工作。而勘察单位在地基验 (坑) 槽中担任重要的角色, 需派该工程负责人或经验丰富的岩土工程师参与验收。验 (坑) 槽工作主要内容有以下几点:

(1) 查看相关资料:首先要查阅该工程的勘察报告, 重点查看基础形式、持力层埋深情况及其物理力学性质、报告中所提出的注意事项以及结论建议等;再次对建筑物地理位置、平面尺寸、结构型式和建筑层数等有所了解。

(2) 现场观察: (1) 仔细观察 (坑) 槽壁、 (坑) 槽底土层特征、分布规律、均匀性以及持力层是否与勘察报告及设计要求相符; (2) 检查基 (坑) 槽之中是否有旧基础、暗河道、防空洞及对工程不利的埋藏物; (3) 邻近有建筑物的, 还要检查基 (坑) 槽坑壁的情况, 有没有开裂变形等异常情况。需要指出的是, 要特别注意查看持力层土质情况, 因为全断面开挖后, 可全面查看该层土密实程度、软硬程度是否与勘察报告相符, 注意查看是否有土洞和松散软土的发育迹象。

(3) 持力层检验:基 (坑) 槽开挖后, 须进行钎探或采用圆锥动力触探测试检验持力层, 进一步查明地基主要受力层深度范围内是否存在软弱夹层、土洞和松散软土, 当岩土条件与勘察资料不符或发现必须查明的异常情况时, 应进行施工勘察。

3.3 各类基础验槽工作分类

地基验 (坑) 槽内容根据建筑物基础型式分类确定。就柳州建筑而论, 柳州建筑物采用的天然地基基础形式一般以条形基础、柱下独立基础及筏板基础为主, 基础类型不同, 其验 (坑) 槽方法略有不同, 现分述如下:

(1) 条形基础。首先应检查基础轴线是否与设计图纸标注一致。按设计要求核对基底标高是否正确, 基底持力层分布是否均匀, 是否存在软弱土层、土洞和松散软土。地基持力层土的物理力学性质状态是否与岩土工程勘察报告内容描述吻合。并根据施工中有无降雨, 基槽是否浸水等现象确定地基土有无扰动。最后在基槽底部按1.0m~2.0m距离在长度和宽度方向进行钎探或采用圆锥动力触探测试检验, 通过检验排查土洞和松散软土在基底发育情况, 同时确定地基持力层的均匀性。

(2) 柱下独立基础。柱下独立基础的特点是互相不连续。在验槽过程中, 不仅要检验柱基的尺寸是否正确, 基底标高是否符合设计要求, 还要检验各基底土质是否与岩土工程勘察报告中的描述一致, 还要着重比较各基槽底土质是否均匀一致。最后, 对于独立柱基尺寸较小的基坑在其四个角及中部进行钎探工作, 对于尺寸较大的独立柱基坑在其基底按1.0m~2.0m距离进行列阵布点钎探或采用圆锥动力触探测试检验, 通过检验排查土洞和松散软土在基底发育情况, 同时确定地基持力层的均匀性。

(3) 筏板基础。基坑验收前应查看岩土工程勘察报告和施工图设计文件, 核对基坑位置、平面尺寸、坑底标高等, 分析基坑持力层土质和地下水情况, 检查地基持力层是否均匀, 有无软弱下卧层出露。由于基坑面积较大, 在其基底按1.0m~2.0m距离进行列阵布点钎探或采用圆锥动力触探测试检验, 通过检验排查土洞和松散软土在基底发育情况, 同时确定地基持力层的均匀性。

3.4 地基验槽方法和重点

(1) 观察测量。首先观察基 (坑) 槽壁、 (坑) 槽底的土质情况, 用钢尺测量基 (坑) 槽开挖深度, 验证地基持力层土质特征是否与岩土工程勘察报告相符, (坑) 槽底土质是否被扰动或人为破坏, 验 (坑) 槽工作应着重放在条基、柱基、筏基的墙角、承重墙及剪力墙下等受力较大部位。其次观察 (坑) 槽边坡的稳定程度, 主要观察地下水的渗透情况、水量大小、边坡坡顶的堆载情况等。若基 (坑) 槽内有旧基础、暗河道、防空洞及对工程不利的埋藏物, 应查明其分布范围, 特别是地下管道, 一般都采用明挖浅埋或明挖深埋布设, 如在基 (坑) 槽内通过, 位于 (坑) 槽底以下, 只要仔细观察 (坑) 槽壁及 (坑) 槽底的土层就能发现是否扰动过, 发现异常扰动土, 就要探明下部的埋藏物, 如有疏忽, 建筑物的修建很可能破坏地下管道, 酿成事故。

(2) 钎探。红黏土地区的建筑物采用天然地基时, 须进行基 (坑) 槽钎探, 钎探点布置, 一般为1.0m~2.0m, 按梅花形方格网布置, 若土洞和松散软土强烈发育, 钎探点间距还可加密, 条基按轴线布置。条基和柱基的钎探深度为基底下5m~6m, 筏板基础的钎探深度应至基岩面。

(3) 重点。就柳州建筑而论, 柳州建筑物大部分天然地基钎探使用人工钎探, 若土层土质不均匀, 含风化岩块或其他硬杂质, 用人力钎入土层, 当钎尖碰到风化岩块或其他硬杂质时, 阻力大, 无法钎入设计规定的深度, 故应使用大锤打钢钎的顶端, 锤举高度一般为50cm~70cm, 自由落下将钎垂直打入土层中。如土层中含风化岩块或其他硬杂质多且粒径大时, 应采用圆锥动力触探测试检验。动力触探, 用以探测地层, 测定土的参数, 既是一种勘探手段, 又是一种测试手段。

地基验 (坑) 槽做钎探或动力触探时, 岩土工程师应旁站跟踪, 认真做好记录锤击数, 仔细分析各个锤击数数值, 做到准确无误。

4 工程实例

(1) 某公园拟建公厕为2层, 砖混结构, 采用天然地基条形基础形式, 利用硬塑状红黏土作地基持力层。基槽开挖至设计基底标高后, 出现一个约0.15m直径的小洞, 再往下挖后为一个不规则的椭圆形土洞, 该土洞长约1.3m, 宽约0.5m, 深约1.6m (见图4) 。发现土洞后, 经认真分析现场基槽的实际情况, 对基槽采用重型圆锥动力触探进行检验发现, 有多处地段检验数据异常, 对其异常地段开挖后, 亦发现大小不等的土洞和松散软土发育。

(2) 某单位拟建幼儿园为5层, 利用红黏土层作独立基础形式。据岩土工程勘察报告可知, 基岩面普遍埋深较浅, 覆盖层厚度约5m~7m, 岩面总体起伏较平缓, 地下水位在丰水期比岩面高2m左右, 在枯水期可下降至岩面, 岩面上覆红黏土, 地下水位在岩土交界面附近作季节性涨落, 土体与水接触, 土体便逐渐湿化崩解, 在岩土交界处形成松软土, 致使局部地段揭露到松软土, 故可判断该层红黏土有土洞发育的迹象, 建议对松软土进行地基加固处理。

基槽开挖后, 建设单位组织各相关单位人员进行地基验槽, 勘察单位验槽人员查看相关资料后, 对现场进行观察, 用人工钎探对基底下主要受力层进行检验发现, 有几处地段土质异常, 对异常地段进行大开挖, 开挖后揭露到10多处大小不等的土洞以及正在发育中的土洞土体, 土洞的强烈发育, 使得该拟建物最后改用红黏土下的岩石作地基持力层。 (见图5)

(3) 某工厂拟建4层职工宿舍楼, 砖混结构, 条形基础, 利用硬塑状红黏土作地基持力层, 也进行了地基验槽环节, 各相关单位现场分析讨论后认为无异常情况, 同意进入下一道工序。但建筑物投入使用4个月后, 其东南角基础下沉, 至上部结构墙体出现开裂。后在东南角增补了6个检验孔, 进行钻探取芯观察和标准贯入测试, 经检验后1~3号钻孔揭露有松散软土 (见图6) , 该松散软土分布在基底标高下0.9m~1.1m处。由于该场地按红黏土均匀地基布置钻孔, 钻孔间距较稀, 松散软土发育范围内无钻孔控制。

据岩土工程勘察报告地层描述, 红黏土土质不均匀, 含有10%左右的风化岩块和岩屑, 块径约2cm~7cm。地基验槽时进行了基槽钎探, 由于人工钎探, 土层中含有风化岩块, 且粒径较大, 当钎尖碰到风化岩块时, 阻力大, 无法钎入设计规定的深度, 岩溶地区岩面起伏大, 致使施工人员以为钎到基岩面, 从而导致钎探资料失真, 最后造成工程事故, 损失惨重。

5 结语

综观上述, 红黏土地区的天然地基验槽工作, 必须严格按验槽的工艺流程进行, 缺一不可。岩土工程师应认真观察采用红黏土作天然地基的持力层, 仔细分析可能发育的不良地质现象, 确保建筑工程质量。

摘要：分析了红黏土地区不良地质现象, 并结合工程实例, 阐述了红黏土地区天然地基的验槽工作。

关键词：红黏土地区,天然地基,土洞,验槽

参考文献

[1]gB 50202—2002, 建筑地基基础工程施工质量验收规范[s].

[2]gB 50007—2011, 建筑地基基础设计规范[s].

[3]DBJ/T 45-002-2011, 广西壮族自治区岩土工程勘察规范[s].

[4]常士骠.工程地质手册 (第三版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 1992.