岩土工程勘察与地基施工处理技术分析_李登科.pdf

石材2 0 2 3 年2 期 19 石 材S H I C A I工程勘察岩土工程勘察与地基施工处理技术分析李登科，韩 锐 （山东正元地质资源勘查有限责任公司，山东 济南 2 50 10 1）1 工程概述A 工程沿线地势总体上比较平坦，沿线以农田为主，坡度不超过10；工程分段K 0+200-K 0+450、K0+950K1+150、K1+550K1+650、K4+78 0K4+8 50位于斜坡、低丘部分，坡度在1545之间。地表高程为8 508 95m，相对高度差为45m。2 岩土工程勘察2.1 勘察任务根据调查反馈基础数据，得到不良地质现象成因、不良地质类型分布、危害程度等，并给出相应治理对策。取得建筑物平面结构，以标示坐标及地势。地震多发区，应按不同类型进行分类，在抗震设防超过7度时进行液化指标测量与计算，从而实现对施工现场及基础地震影响全面评估。并根据土地类型进行地震影响评估。在施工基坑排水设计中，如果不能完全确定水位变化，就需要进行基础调查，通过对周围水及土壤进行检测，确定地下水对建筑材料特别是金属材料腐蚀作用，了解建筑物地下水类型、地下水埋藏深度、地下水动态、化学组成等，并采取相应治理措施。本次勘察任务为建筑深基坑开挖提供一个准确计算及技术参数，从而为周围环境分析及评估，为工程承载能力及变形量计算提出建议。2.2 勘察方法根据勘察目的、要求及内容，依据城市轨道交通岩土工程勘察规范（G A 50307-2012），采用大量探井、钻探、物探（电阻率测试、钻孔电视、地温测试）、原位测试（标准贯入测试（N）、波速测试、重型动力触探（N63.5）等。为防止地下管道损坏，采用手工方法，开挖到原始土壤时用机器进行钻探。勘察组接到设计院任务后开始施工，首先是外业及内业，外业负责实地勘察等环境比较艰苦工作，考虑到环境、体力等因素基本上由男同志去完成，内业工作负责收集资料、数据处理、土工试验等，工作环境相对比较好，交给有经验人来做。根据工作进行先后顺序，将其划分为可行性研究、初步勘察及详细勘察阶段，本次勘察采用探井、钻探、物探，电阻率测试、钻孔电视、地温测试）、原位测试（标准贯入测试、波速测试、重型动力触探（N63.5）等。2.3 地层岩性、岩土物理力学性质2.3.1 地层岩性通过工程地质勘探及钻井揭示，该区域地层表层为第四系素充土Q4m 1，第四系红粘土Q4e l+d l，第四系冲洪积层砂岩（Q4a l+p l）；下伏基岩为娄山关群中、上世白云质灰岩，由新到旧分类如下：表层素填土（Q4m 1）通常是由砂、泥岩碎块、粉质粘土等构成，硬度为9164，颗粒直径为20500m m，略湿润、疏松，厚度在0.610.0m 之间。红粘土（Q4e l+d 1）通常是棕黄或灰黄色，主要由粉粒及黏粒等组成，微光，不发生晃动，中等韧性，干强度适中，可塑型及硬塑型，在田间表现为软塑型流塑型，在河流中则是流塑型。在边坡及斜坡地段，土层厚度较高地段，夹杂着石屑及石块，该地区则以红粘土为主要成分加有植物根及腐殖质，该层厚度通常为0.6019.70m。砂质（Q4a l+p l）通常呈灰黄色，为冲洪积成因，质地疏松，质地湿润，由长石、石英等矿物组成，其作者简介：李登科（19 8 1），男，山东潍坊人，高级工程师。研究方向为岩土工程勘察、设计、施工；韩锐（19 8 4），男，山东临清人，高级工程师，研究方向为岩土工程勘察、施工。DOI:10.14030/ki.scaa.2023.0073 20 STONE 2 0 2 3 No.2工程勘察含量为35%65%，其厚度通常为1.205.00m，砂粒直径为315m m。下卧式基岩为娄山关群白云质灰岩，呈淡灰色或灰白色，以方解石及白云石为主，具有细隐晶结构及厚层状结构，部分含白石石英脉。在强风化带中岩心破碎，质地柔软，块状，部分为短圆柱；中度风化带岩心结构较为破碎或完整，以软性为主，局部坚硬，岩心呈柱状、块状，节长318 c m，最长30c m，在某些地段，该岩层溶蚀状况比较好，局部岩心有蜂窝状溶解迹象，在钻井中没有见到溶洞，判断建设线路区域溶蚀条件比较好。2.3.2 岩土物理力学性质工程沿线局部有大量素填土建议在工程实施过程中进行挖槽、换填。由于其他路段填土量比较少，所以没有进行触探实验。根据公路桥涵地基与基础设计规范JTG 63.2007，结合土常规分析、直接剪切经验及标准灌注试验，得出红粘土地基基本承载力允许值为140K Pa，而砂质地基最大承载力为300K Pa。根据现场实测资料及实测数据，发现公路两侧基岩岩体分布较为平坦，岩性差异不大，且测试数据变化不大。（1）土石工程分级根据公路工程地质勘察规范JTJC20.2011；土石方工程分级如下：从K0+230K0+450，K0+950K1+160，K1+550K1+650-650段为可塑性粘土，土为一般土，土为级土；其他部分红壤是松质土，具有较强压缩能力，属于一类土石类；强风化素填土及强风化基岩属于硬土，土及石质三级；中风化基岩类型为次坚岩，而土石型为V。（2）岩土物理力学参数岩土物性参数取值应遵循以下原则：以土壤力学实验结果平均为基准。以室内土工试验结果、参照地标、区域经验综合确定红粘土基础承载力基本允许值。岩体自然容重可根据地标、区域经验综合确定岩土自然容重。根据公路桥涵地基与基础设计规范JT G D 63.2007，岩体地基承载力基本允许值是按照岩层硬度及节理裂缝发展的状况确定。中度风化岩体极限抗张强度标准值是从岩土极限拉伸强度乘以0.4的折减系数得到，进而乘以0.95时间效果系数；中度风化岩体弹性（变形）模量基准值是用折减系数0.70得到；将岩体泊松比作标准泊松比。中度风化岩体摩擦角及岩体黏聚力是依据邻近勘察项目试验结果，结合区域经验，综合计算得出。3 地基施工处理技术及工艺3.1 地基施工处理技术确定根据道路环境条件及路基条件结合工程施工条件及经济合理性，尤其是在工程地段软弱地层工程地质特征的基础上，考虑到K4+8 00K5+120段软弱土层厚度较厚，现场力量有限、场地狭窄决定采取强夯法进行加固。强夯技术基本原理是使用专业强夯机，将8 30t重型锤子举到630m 高空，再自由下落，用重锤自身重量来进行夯实，成本低、施工简单、劳动强度低、对周围环境没有任何影响，适合各种软弱地基。在夯点放线工作结束后，要对夯坑进行复查，并对每个夯点夯击数甚至每次夯沉量进行校验，并将其作为质量管理重要依据。夯击点间距应视土质条件、加固土层厚度等因素而定，若土层较厚、渗透性较差、含水率较高时，应适当增加夯点间距，否则可适当减小夯点间距。3.2 施工设计及工艺针对K 线8 00-K 5+120段300m 处进行强夯加固，根据设计要求其基础承载能力不低于0.2M Pa，该段实际施工时间为2022年3月1日至2022年3月20日，施工期为20天。在强夯法加固软基工程前须选取一个或几个有代表性先期试验区作为试点性夯击法或试验性工程，其数量要视场地地质复杂程度、建筑类型、数量、布局等因素而定。此次强夯法加固软基工程规划工作区域较广，其主要设计内容如下：3.2.1 强夯法有效处治深度在前期设计中，强夯法有效处理深度可以根据现场试验夯击资料及以下公式进行计算：式中：石材2 0 2 3 年2 期 21 石 材S H I C A I工程勘察H 强夯法有效处治深度（m）强夯施工机械施工距离（m）K 不同图纸对应修正系数（0.340.8）根据上述公式最终确定有效处治深度，见表1。表 1 强夯法有效加固深度（m）单击夯击能（K Nm）碎石土、砂土粉土、粘性土10005.06.04.05.020006.07.05.06.030007.08.06.07.040008.09.07.08.050009.09.58.08.560009.510.08.59.08 00010.010.59.09.53.2.2 夯击能强夯法中单次夯击能是指强夯施工机械每次夯击时所产生能量，其数值为锤重与施工落距之积。目前国内工程中使用强夯法，单次最大夯击能可达8 000k N。强夯法中每单位夯击能是指在工地上所承受每单位夯击能，根据我国工程实践经验，通常状态下，对于粗颗粒土地基单位夯击能一般处于1000k Nm/m2至3000k Nm/m2范围内，细颗粒土地基单位夯击能一般处于1500k N.r n/m2至4000k Nr n/m2范围内。综合考虑，采用强夯法加固软基工程，选用100k N强夯机械锤重，按夯击能设计取值为1000k Nm，施工落距设计取值为10m。3.2.3 夯击次数不同类型地基中采用强夯法进行处理时所需夯击量不尽相同，多采用实地试夯法进行夯击试验来确定。通过对试夯法夯击量与锤击次数关系进行分析确定夯坑周围隆起量最小、最大压缩量强夯方案。在强夯法加固软基工程中根据以上原理，施工设计阶段，确定夯击次数时须满足下列几点：强夯工作中，前两次夯击力平均值应小于50m m，当夯击能较大时，夯锤周围土体不会出现明显凸起。另外，在设计时，要充分考虑施工便捷性及可行性，并尽可能地避免由于夯击深度过大而造成强夯机械起锤问题。3.2.4 夯击遍数强夯施工夯击遍数通常根据软土实际情况确定，因此强夯法加固软基中以粗粒岩土层为主，渗透能力强，故可适当减少夯击遍数，但在局部以细粒岩土体组成渗透性较差情况下可适当增大夯击次数。根据该项目最后设计要求，在整个施工阶段每道夯击遍数应达到23次，进而进行全夯，全夯可以采用轻捶或低落距锤多次夯击，锤印搭接。根据实验资料及工程实践，在多次夯击过程中，往往要留出足够空隙，以保证地基中孔隙水压力。诚然，由于该工程大多数基础岩土都具有良好渗水性，所以在实际工程中，采用强夯法进行加固处理方法是采用连续夯击。3.2.5 夯击点设置在强夯法加固软基工程中，以等边三角形布置夯击点位置。在工程实践中，每一个夯击点间距要根据地基土壤性质及有效处理深度来确定。参照国内类似强夯法对软基进行加固，第一次夯击时候击点间距为4.56m，其后，每一次夯击点间间距可以与第一次夯击时位置一致，也可以作相应调整。见图1。图 1 强夯作业夯击点布设图该强夯法加固软基工程所需要施工设备如下：采用10t 圆强夯锤，其外罩可采用钢板焊接，内部采用混凝土浇筑，达到规定重量。一种履带式起重机，为避免在施工期间吊臂过后倾斜，在吊杆末端增加一个副门框，增加吊车提升效率及运行稳定性。参 考 文 献1 张旭强.湿陷性黄土地基施工技术分析评地基与基础 处理工程施工J.环境工程,2 0 2 1,3 9（0 7）:2 3 2.2 唐超,侯海倩,马全明,胡晓飞.轨道交通岩土工程勘察数据采 集服务系统设计与实现J.都市快轨交通,2 0 2 1,3 4（0 3）:113-118.