贵州典型山区场地稳定评价与地基处理方案研究_蔡辅洲.pdf

DOI:10 19807/j cnki DXS 2023 03 060贵州典型山区场地稳定评价与地基处理方案研究蔡辅洲，龙举，袁成启(贵州省地质矿产勘查开发局 111 地质大队/贵州地质工程勘察设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550006)摘要贵州典型山区地基处理中常进行平场并采用回填土做地基，在回填前对拟建场地的整体稳定性及回填方案适应性进行评价尤为重要。以贵州典型山区某厂区为例，综合拟建场地勘察成果，评价研究场地稳定性，对填土处理方案的适用条件进行分析，结果表明:场地上覆素填土平均分布厚度 2 3 6 0 m，主要是场地平场时推填的粘土夹碎石，后期极易沉降变形，地基稳定性差，须对现有的填土进行换填处理;场地红粘土层揭露平均厚度 21 7 6 m，整体连续，未见土洞等不良地质，地基稳定性较好;场地主要受力层为中风化泥质白云岩，影响地基稳定性不良地质为岩溶发育，岩溶具有存在埋藏深、洞隙高度小、洞内均有填充物等特征，无岩溶塌陷风险，地基稳定性好。研究区无滑坡、崩塌、地面塌陷等地质灾害，场地地质构造简单，场地区域环境地质稳定;根据勘察分析评价，采用合理的地基和边坡处理后，场地采用填土地基方案的适宜性和稳定性能够得到保障，采用填土做地基方案可行。研究结果可为类似工程质量控制及可行性提供参考。关键词大面积回填土;勘察;地质条件;地基处理方案;回填中图分类号TU471+11文献标识码B文章编号1004 1184(2023)03 0180 03收稿日期2022 11 15作者简介蔡辅洲(1990 )，男，贵州余庆人，工程师，主要从事岩土工程勘察方面的工作。在经济高速发展的今天，城市建设都得到了空前的发展，建设用地问题变得尤为突出。特别是贵州等地处山区的省份，峰丛谷地偏多，在工程建设过程中，常常都会采取挖山填谷的方式解决建筑用地的问题1。随着贵州工业化进程加快，许多厂区为合理利用挖填方平场，一般常采用填土做人工基础，保证后期填土地基使用安全，在前期勘察时，必须查明场地对于填土地基的适用性和稳定性，可保证后期回填地基稳定性，确保地上建筑安全。以贵州岩溶山区某食品厂厂区为例，该建设项目位于山区，拟建场区原地貌为溶蚀低山，拟采用开山填谷进行场地平整。拟建场地最低标高约 1258 60 m，最高点标高约 1 287 59 m，相对最大高差达到 29m。拟建场地设计场坪标高在 1 277 50 m 左右，按设计方案进行平场后，最大填方厚度可达 19 m，若采用桩基础，桩身较长，建设工期及造价等方面不能满足建设单位要求，拟采用夯实回填土做浅基础方案。1研究场地地质条件分析1 1工程地质条件据现场调查，场地岩层为单斜构造，场地出露地层为三叠系中统花溪组(T2h)薄至中厚层状泥质白云岩，部分夹泥页泥岩及灰岩，岩体节理发育，多充填泥质，场地附近基岩的露头显示，基岩呈单斜产出，岩层产状 14228。本次勘察范围内的地层自上而下划分为:第四系素填土(Q4ml)、第四系残坡 积 红 粘 土(Q4el+dl)(可 塑 状)、三 叠 系 中 统 花 溪 组(T2h)泥质白云岩(分为强风化和中风化)1 2水文地质条件根据区域地质图及场地地形地貌及地质特征，及现场调查，场区地势东高西低，只在场地西侧靠近 1#公寓地段靠，地势较低洼，当雨季降雨时，地表水易渗透临时汇集于此段，场地内及周边地段无地表水体发育，场地地表水不发育，考虑后期回填至设计标高后，填土层厚度较大，地表降雨对填土冲刷会对地基造成影响，必须做好场地周边的截排水措施，并对地表进行有效封闭。场区及周边地下水类型主要有松散岩类孔隙水和溶洞裂隙水两类，松散岩类孔隙水主要赋存于第四系松散土层中，在局部范围内受相对隔水层阻隔可形成零星上层滞水，埋深浅，水量小，季节性变化较大，补给来源主要为大气降水，富水性弱，基岩溶洞裂隙水赋存在花溪组(T2h)泥质白云岩的溶洞、溶蚀裂隙、晶洞及溶孔内，溶洞裂隙水空间分布不均匀，勘察期间地下水位低于 1 245 98 m标高。地下水对拟建场地影响较小。2勘察方法2 1勘察方法针对本次勘察目的，主要是评价填土地基的适宜性和稳定性，根据国家及地方现行规范要求，结合本次勘察的任务要求及场地工程地质条件，本次勘察采用工程地质调查、工程测量、工程钻探、原位测试、资料收集及岩土室内试验等勘察手段相结合的方法进行。其中以工程钻探为主，查明岩土分布情况，原位测试以 N63 5重型动力触探查明表层填土物理参数。2 2勘察布置按 岩土工程勘察规范(GB50007 2001)2009 年版和贵州省建筑岩土工程技术规范(DBJ52/T046 2018)的要求，按照填土地基勘察原则，勘探点间距宜为 6 12 m;因为考虑到后期填土地基存在不适宜的可能性，建议在此类勘察工作时，结合建筑柱网间距，有针对性的将勘探点与柱位结合，当调整基础方案，采用桩基础形式时，可有效减少前期勘察工作浪费。0812023 年 5 月第 45 卷第 3 期地下水Ground waterMay，2023Vol.45NO.33勘察结果评价3 1地基稳定性根据勘察结果，场地上覆素填土平均分布厚度 2 3 6 0m，主要是场地平场时推填的粘土夹碎石，重型动力触探修正后的锤击标准值为 2 091 击，结构松散，欠固结，同时回填时未进行地面清表，存在腐植等软弱夹层，后期极易沉降变形，地基稳定性差，必须对现有的填土进行换填处理，并清表至红粘土层;场地红粘土层揭露平均厚度 2 1 7 6 m，受溶沟溶槽影响，分布厚度变化大，整体连续，未见土洞等不良地质，地基稳定性较好;强风化泥质白云岩揭露平均厚度 0 5 3 4 m，整体厚度较小，分布零星，揭露深度内，岩体连续，未见岩溶洞隙，地基稳定性较好;本场地主要受力层为中风化泥质白云岩，该层分布厚度大，地层连续，未见断层构造，影响地基稳定性不良地质为岩溶发育，本场地见洞率为 101%，岩溶发育深度为 1 232 77 1 268 07 m，岩溶存在埋藏深，洞隙高度小，洞内均有填充物等特征，无岩溶塌陷风险，地基稳定性好。3 2场地稳定性勘察区无滑坡、崩塌、地面塌陷等地质灾害，场地地质构造简单，岩石呈单斜产出，场地区域环境地质稳定;但根据设计标高，场地后期需回填至 1 276 80 1 277 80 m 左右，会在场地北西侧形成高约 3 1 18 4 m 的填方边坡，其余地段回填后和自然地坪标高一致，存在场地侧限，该三个方向不存在填土滑移可能，本场地采用填土地基时，北西侧边坡稳定性至关重要，根据设计方案，选择 2 条具备代表性的剖面(见图 1)进行整体滑移验算，参数根据设计提供参考值见表1。根据对典型剖面的验算可知，本场地整体稳定性 Fst 1 35(验算成果见表 2)，本场地北西方向整体稳定性较好，后期回填后，填土不会出现整体滑移失稳;根据理正计算对场地模型进行分析北西侧填方主要破坏形式为填土临边产生圆滑滑动失稳，必须采用合理有效的支护处理，支护完成后，本场地稳定性能够得到保障，场地稳定性较好。图 1典型剖面图表 1各岩层物理力学性质指标建议值表岩土单元参数内摩擦角/内聚力/kPa重度/kN/m3地基承载力特征/kPa等效内摩擦角/岩土与挡墙基底摩擦系数备注素填土10318 5经验值强夯体311719 50 35经验值/目标值可塑红粘土73617 01500 25试验值、查表强风化泥质白云岩154024 03500 40试验值、查表中风化泥质白云岩305026 73200570 60试验值、查表注:1、强夯体指强夯后的填土表 2验算统计成果1 1剖面 稳定性计算2 2剖面稳定性计算参数条块 1条块 2条块 3条块 4稳定系数参数条块 1条块 2条块 3条块 4稳定系数滑块面积/m2128 41224 05滑面长 Li/m27105粘聚力 c/kPa3636内摩擦角/77滑面倾角/223重度/kN/m319 519 5i1 257 046 706 730 000 00Ti937 941 249 210 000 00j0 9060 9991 000Fs=3 74滑块面积/m21 383 29148264 52634滑面长 Li/m16516 727 3209粘聚力 c/kPa36171736内摩擦角/731317滑面倾角/2 14212重度/kN/m319 519 519 519 5i9 249 991 966 473 357 35 13 826 74Ti941 38698 191 848 371 792 54j0 7961 1640 906Fs=7 584场地基础处理方案及工艺要点分析根据勘察分析评价，采用合理的地基和边坡处理后，本场地采用填土地基方案的适宜性和稳定性能够得到保障，后期拟采用填土做地基方案可行，但需注意主要施工工艺要点:(1)在整体回填之前，对于采用强夯处理地基需先在施工场地选择具有代表性的地段进行试夯(试夯面积不小于24 0 24 0 m)，能够满足设计要求时，方可进行大面积的地基处理。(2)对于强夯处理后的地基检测至关重要，需在强夯施工完成 1 2 周后，按规范要求夯后，以平板载荷试验检测处理后的填土地基的承载力特征值、变形模量、密实度。平板载荷试验每栋建筑物不少于检测 3 个点，针对拟建物荷载较181第 45 卷第 3 期地下水2023 年 5 月大，对沉降要求严格，按设计要求基础主要受力层范围夯实土层压实系数不小于 0 97，非建筑范围范围夯实土层压实系数不小于 0 94。(3)独立基础夯实土层地基承载力承载力不小于 250KPa，检测单位需按建筑地基 处 理 技 术 规 范(JGJ 79 2012)6 3 1 4 等相关要求通过现场试验检测素填土能否满足设计要求，并给出明确性的检测结论，出具合法有效的检测报告，方可进行下一道工序。若结论为不满足，需进行补夯或者变更基础形式，直至满足设计要求。5结语(1)对于拟采用填土做拟建物的地基时，首先需对场地的地形地貌进行分析，充分利用洼地、谷地、盆地等相对周边地势较低的场地，充分利用周边山体限制填土整体滑移，尽量避免在斜坡或存在明显临空面的地段采用填土做地基，特别是高填方地基，边坡支护成本相对高，而且因为填料的可能存在不均匀性，常规理论计算存在一定的局限性，可能存在失稳的安全隐患，对于不同的地形地貌是否适宜采用填土地基方案需进行认真论证。(2)对于贵州喀斯特地区，地基下卧层为可溶性碳酸盐岩时，需要在勘察期间查明岩溶发育特征及规模，判断是否存在岩溶塌陷等可能，对于大面积的填土地基，除常规的钻探调查手段以外，建议多辅以物探手段综合查明场地岩溶情况及顶板厚度是否能够满足填土地基强度。(3)需要查明场地的地下水及地表水补给排条件，特别对于采用土质填料的填土地基，场地内的水体冲刷会对场地内的填料形成软化及淘空作用，对于存在水体发育的场地，对于填料选择时尽量选择存在一定孔隙的碎石、砂石等级配回填料。(4)对于拟采用填土地基勘察时，应当充分考虑后期工程的影响和可行性，在勘察布孔阶段就尽量做到多种可能基础形式的钻孔利用;同时对于后期的填料来源、堆填方式提供建议。(5)对于填土地基勘察建议分阶段进行，而不是只进行一次性详勘，建议分为填土前和填土后的两段勘察，对于填土前主要的目的就是查明采用填土地基的可行性，填土后阶段勘察主要针对填土施工质量是否满足设计要求。(上接第 133 页)电阻率逐渐增大，推测该段为淡水，该孔无咸水分布(图 4)。2 3分层取样测试在钻孔中分层采取水样进行水质全分析，在 100 m 以浅所测试的水样总矿化度均小于 1 g/L;30 m 以浅每隔 10 m、30 m 以下每隔 20 m 取一组岩石样品，100 m 范围内所测样品易溶盐矿化度均小于 1 g/L。3咸淡水界面埋深探讨根据广安幅 H 48 17 1/20 万区域水文地质普查报告可知，研究区咸水分布于协兴场 岳门铺 枣山铺一带的上沙溪庙组上段(J2s3)，咸水埋深 50 100 m，其余区域 150 m深度范围内未发现咸水;该研究成果在研究区内仅于岳门铺附近施工了一个钻孔(钻孔编号 9)，钻孔深度 90 30 m，为淡水;该项研究工作精度低于四川广安资源环境综合地质调查项目，据此，本文认为研究区的咸淡水埋深应在 100 m 以下。广安区 2004 年及 2007 年开展的红层丘陵地区找水打井工程调查与区划，针对缺水农户共计布设水井 61 725 口，并进行取水样测试，设计井深 15 25 m，该项研究成果显示，研究区内咸淡水界面埋藏深度大于 30 m，点状分布有微咸水，其矿化度界于 1 2 g/L，主要为局部地势相对平缓处，地下水交替缓慢，溶滤作用差，且可溶性膏盐富集。综前述，本文认为研究区地面以下 100 m 范围内无咸淡水分布，主要是因为区内沟谷纵横，地形切割相对较深，裂隙相对较发育，且地层倾角较大，有利于地下水交替迳流，故其咸淡水界面埋深较大，但仍存在“鸡窝状”微咸水分布。4结语(1)研究区咸淡水界面位于 100 m 以下，但 30 m 以浅仍存在点状微咸水。(2)本文可为广安市主城区地下空间开发利用提供基础地质资料，也可为红层丘陵区开展咸淡水界面研究提供借鉴。(3)应进一步查明研究区咸淡水的形成机制及分布规律。参考文献 1谢应修 广安幅 H 48 17 1/20 万区域水文地质普查报告 四川地质局南江水文地质大队 1981 2陈倩 四川红层地下水水化学特征及水资源开发工程适宜性研究D 成都理工大学博士学位论文 2011 3钟声，彭朝洪，等 四川省广安市广安区红层丘陵地区找水打井工程调查与区划报告 成都水文地质工程地质队 2004 4钟声，周维，等 四川省广安市广安区第二期红层丘陵地区找水打井工程调查 与 区 划 报 告 成 都 水 文 地 质 工 程 地 质 队2007 5旷正国，樊新庆 重庆西部红层浅层地下水的咸淡水问题C/地下水勘察与监测技术方法经验交流会 河北 保定 2003:275 280 6董建兴，孙东，魏良帅，等 四川盆地南缘红层咸水发育规律J 地质通报 2021 40(08):1394 1401 7陈国辉，刘泊雷，钱康，等 广安市城市规划区(主城区)及华蓥山康养区工程地质勘察报告 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