花崗巖殘積土勘探及策略

時(shí)間:2022-04-26 10:24:00

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花崗巖殘積土勘探及策略

1前言

基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展,使工程地質(zhì)評(píng)價(jià)及地基處理等工作日趨重要。建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)評(píng)價(jià)、地基勘察及處理的正確性,直接影響到建設(shè)工程的安全性和建設(shè)成本。該區(qū)地基勘察和巖土試驗(yàn)工作的實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)該區(qū)花崗巖殘積土廣泛發(fā)育,厚度較大且相對(duì)穩(wěn)定,一般可作為5~7層建筑物基礎(chǔ)的持力層。

2形成環(huán)境及分布特點(diǎn)

燕山期花崗巖在該區(qū)相當(dāng)發(fā)育,分布廣泛,是殘積土層的母巖體和工程地質(zhì)基體。巖體主要由巨粒(斑狀)黑云母斜長(zhǎng)花崗巖、粗粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖和中細(xì)粒黑云母巖組成。由于該區(qū)氣候炎熱潮濕,雨量充沛,同時(shí),水系發(fā)育,地下水位高,沿海區(qū)域又常受潮汐影響。這種地質(zhì)環(huán)境使花崗巖受到了強(qiáng)烈的風(fēng)化,逐步在原地形成了分布較廣、厚度較大,工程性能相對(duì)穩(wěn)定的全風(fēng)化花崗巖殘積土。該地區(qū)花崗巖殘積土主要分布在山坡階地,以及隱伏于河谷平原沖積層之下。山坡階地的花崗巖殘積土,多呈條帶狀或裙扇狀裸露于地表,由于受巖體風(fēng)化程度差異的影響,常有大小不等的孤石零散分布。河谷平原的花崗殘積土,一般被沖積淤積的土層掩蓋,面積較大,風(fēng)化孤石少見。

3工程地質(zhì)勘察

花崗巖殘積土是風(fēng)化作用的產(chǎn)物,與基巖成過渡關(guān)系。由于風(fēng)化作用程度不同,可能造成殘積物成份的不均勻性、產(chǎn)狀和厚度的不規(guī)則性。地質(zhì)勘察是查明殘積土形態(tài)和性質(zhì)的關(guān)鍵工作。一般按照下列步驟進(jìn)行。

3.1野外勘察

根據(jù)有關(guān)規(guī)程和要求進(jìn)行初勘和詳勘。無(wú)論是初勘還是詳勘,都必須重視做好六個(gè)方面的工作。

(1)查明花崗巖殘積土分布、厚度和層底埋深,以及底界面起伏形態(tài)。

(2)查明風(fēng)化程度,掌握花崗巖殘積土工程性質(zhì)的差異性。要注意查清有無(wú)風(fēng)化孤石存在及其大小、分布特點(diǎn)。

(3)技術(shù)孔要控制到中微風(fēng)化巖,鑒別孔要控制到強(qiáng)風(fēng)化巖。

(4)技術(shù)孔在殘積土層的上、中、下部位,除要取原狀土樣送實(shí)驗(yàn)室外,每取一次樣后,還要打標(biāo)貫,并將全孔的巖土芯全部采取出來(lái),以便進(jìn)行野外鑒別和拍照。鑒別孔僅打標(biāo)貫。

(5)當(dāng)殘積土層底界面局部呈‘‘凸”型時(shí),需要補(bǔ)孔驗(yàn)證是否孤石。

(6)做好野外編錄工作。

3.2室內(nèi)試驗(yàn)

對(duì)在野外取得的土樣要進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),為分析殘積土的成份提供依據(jù),保證勘察資料的準(zhǔn)確性。

(1)描述試樣狀態(tài)。

(2)確保含水量和液塑限數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

(3)必須做好顆粒篩分試驗(yàn)。

3.3資料整理分析對(duì)野外勘察和室內(nèi)試驗(yàn)資料要進(jìn)行全面分析整理,重點(diǎn)分析巖土的物理力學(xué)特性。

(1)在工程地質(zhì)剖面圖中分析殘積土層及其上覆土層的特性。要注意掌握殘積土層底界面的起伏狀態(tài),以及殘積土層與上履土層的接觸關(guān)系,對(duì)照核實(shí)殘積土層的厚度。

(2)統(tǒng)計(jì)各項(xiàng)物理力學(xué)數(shù)據(jù),校正標(biāo)貫擊數(shù)。

(3)檢查取舍試驗(yàn)數(shù)據(jù),編制含水量與塑限、含水量與標(biāo)貫的散點(diǎn)圖,分析殘積土物理力學(xué)性質(zhì),找出其變化規(guī)律。

4工程地質(zhì)研究

通過研究花崗巖殘積土物理力學(xué)特征,對(duì)其作出工程地質(zhì)評(píng)價(jià),為確定正確的地基處理方案提供依據(jù)。

4.1花崗巖殘積土物理力學(xué)性質(zhì)特征

花崗巖殘積土中的石英顆粒被粘性顆粒包圍,土體的孔隙比較大,液性指數(shù)較小,壓縮性中等,遇水易崩解,當(dāng)飽和度較低時(shí)常見有某種程度的濕陷性。通過工程地質(zhì)勘察報(bào)告中的實(shí)例,通過對(duì)花崗巖殘積土物理力學(xué)性質(zhì)的列表統(tǒng)計(jì),資料表明:該區(qū)花崗巖殘積土中,粒徑2mm以上的石英顆粒含量在25~63%之間,平均為37%;土體的孔隙比在0.3821.088之間平均為0.738;塑性指數(shù)在8--40之間,平均為17.5;液性指數(shù)0~O.79之間,一般為0.31;壓縮系數(shù)0.1~2在0.13~0.63之間,平均為0.37標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)6.2~49擊,平均為19.6擊;承載力標(biāo)準(zhǔn)值160-370kPa,平均為258kPa。通過對(duì)花崗巖殘積土原狀土樣的觀察描述,由土層頂部向下部,含水量由高變低,土樣呈軟塑一可塑一硬塑一堅(jiān)硬狀變化。含水量的大小是控制該區(qū)花崗巖殘積土物理力學(xué)性質(zhì)的主要因素。當(dāng)含水量增大時(shí),塑性指數(shù)增大,反映其風(fēng)化程度高,表現(xiàn)為標(biāo)貫擊數(shù)減少,承載力標(biāo)準(zhǔn)值降低,即土體的工程性能變差,反之亦然。

4.2花崗巖殘積土工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

花崗殘積土大部分被沖積、淤積土層掩蓋,其地表以下埋藏深度不等?;◢弾r殘積土層厚度變化范圍較大?;◢弾r殘積土全部位于地下水位以下?;◢弾r殘積土的上覆土層多由淤泥、粉質(zhì)粘土、粘土和人工填土構(gòu)成。其下伏巖層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,未見有下臥的軟弱層。從上述分析得出:該區(qū)花崗巖殘積土分布廣泛、厚度較大且相對(duì)穩(wěn)定,底界面多呈起伏狀態(tài),其下部無(wú)軟弱層。花崗巖殘積的物理力學(xué)性質(zhì)比上覆的各類土層為好,承載力標(biāo)準(zhǔn)值平均可達(dá)258kPa。研究表明:花崗巖殘積土是該區(qū)5~7層建筑物基礎(chǔ)的良好持力層。

5花崗巖殘積土地基處理方法討論

選擇地基處理方法的正確性,直接關(guān)系到建筑物的安全性,同時(shí)也是影響建筑工程成本的重要因素。如何正確選擇地基處理方法,成為建設(shè)項(xiàng)目投資方、設(shè)計(jì)方和施工方的關(guān)注點(diǎn)。根據(jù)該區(qū)的地質(zhì)條件和建設(shè)發(fā)展需要,應(yīng)注意研究以下幾個(gè)問題:

5.1基礎(chǔ)形式的選擇

(1)多層建筑物選擇樁基。如果擬建場(chǎng)地存在花崗巖殘積土硬塑層。且建筑物高度為5~7層時(shí),基礎(chǔ)持力層一般都選用花崗巖殘積土層。根據(jù):“既要滿足建筑物荷載要求,又要降低工程造價(jià),而且施工工藝可行”的原則,推薦用樁基進(jìn)行地基處理。這是本文著重討論的問題。

(2)高層建筑物主要選擇預(yù)應(yīng)力管樁和鉆孔灌注樁。

5.2樁的類型選擇及優(yōu)缺點(diǎn)根據(jù)該區(qū)花崗巖殘積土持力層的物理力學(xué)特征和樁基施工的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下:

5.2.1人工挖孔灌注樁

優(yōu)點(diǎn)有:樁徑1.Om以上者單樁承載力大于lO00kPa;施工工藝簡(jiǎn)單,占用場(chǎng)地面積小,對(duì)周圍環(huán)境影響輕微;造價(jià)低(比沉管樁價(jià)約低20%)。缺點(diǎn)是;在持力層埋深大于15m、上覆土層強(qiáng)透水性或淤泥厚度較大、且地下水位高的情況下,難以保證施工質(zhì)量。

5.2.2沉管灌注樁

優(yōu)點(diǎn)有:由于沉管樁具有摩擦加端承兩種力,其單樁承載力可達(dá)450~550kPa,復(fù)打樁可達(dá)6o0kPa;工藝環(huán)節(jié)少,施工簡(jiǎn)單,若場(chǎng)地局部工程性能變差或建筑物荷載有特殊要求時(shí),可采用復(fù)打或加樁進(jìn)行處理;造價(jià)較低。缺點(diǎn)是:施工時(shí)振動(dòng)和噪音較大,對(duì)周圍設(shè)施和環(huán)境造成影響。

5.2.3鉆孔灌注樁于1.Ore的碎石(礫石)層,建筑物荷載分布較均勻,樁長(zhǎng)小于25m時(shí),一優(yōu)點(diǎn)有:?jiǎn)螛冻休d力較大(4O0~2000kPa),樁長(zhǎng)可達(dá)60m;對(duì)周圍設(shè)施無(wú)振動(dòng)性影響,噪音小。缺點(diǎn)是:施工工藝相對(duì)復(fù)雜,泥漿對(duì)環(huán)境有一定污染,造價(jià)略高。

5.2.4預(yù)制(方)樁優(yōu)點(diǎn)有:?jiǎn)螛?樁徑400x4OOmm)承載力較大,可達(dá)800~1lOOkPa;樁長(zhǎng)不受限制,不存在斷樁現(xiàn)象;靜壓樁對(duì)周圍設(shè)施和環(huán)境無(wú)影響。缺點(diǎn)是:施工設(shè)備笨重,造價(jià)較高(比沉管灌注樁造價(jià)約高15%)。

5.3花崗巖殘積土層樁型選擇建議

(1)當(dāng)花崗巖殘積土層裸露于地表,或其上覆土層中無(wú)強(qiáng)透水層和厚度較大的淤泥,樁長(zhǎng)在15m以內(nèi)時(shí),一般選用人工挖孔灌注樁。

(2)當(dāng)花崗巖殘積土層底界面埋深小于25m,上覆土層中無(wú)厚度大般選用沉管灌注樁。

(3)當(dāng)花崗巖殘積土層底界面起伏較大,建筑物荷載較大且集中,樁長(zhǎng)大于25m時(shí),一般選用鉆孔灌注樁。

(4)當(dāng)花崗巖殘積土層底界面深度大于30m,建筑物跨度大且荷載分布不均勻時(shí),一般采用預(yù)制樁。

6結(jié)語(yǔ)

本文是在收集整理該區(qū)有關(guān)土工試驗(yàn)和工程地質(zhì)勘察報(bào)告的基礎(chǔ)上歸納而成,有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)均取平均值,散點(diǎn)圖未考慮花崗巖殘積土層的埋深和土體的狀態(tài)。通過分析研究,找出了花崗巖殘積土的工程性質(zhì)變化規(guī)律,為該區(qū)花崗巖殘積土的工程地質(zhì)勘察和地基處理方法提出若干建設(shè)意見。