工程地质勘察是工程建设的首要阶段, 其勘察成果是基础设计的主要依据之一。我国地域辽阔,地质情况复杂多变, 从沿海到内地, 由山区到平原分布着多种多样的地基上, 这些不同成因沉积的土的工程特性差异很大, 特别是土的压缩性指标、抗剪强度指标、孔隙比、含水量及液性指数等指标差别较大。

因此, 在工程地质勘察中查明其成因类型、分布规律、埋藏条件及其土的性质, 针对各种复杂的工程地质条件, 在保证工程设计和工程建设质量的前提下, 充分挖掘地基土的潜力, 合理地选择地基与基础设计方案, 可降低工程造价, 缩短建设工期。

1 、各种成因不良土质的工程地质特性

在工程地质勘察中, 主要遇到的是第四纪堆积物。它大多是以陆相为主的松散堆积物, 其次是滨海相堆积物及人工堆积物。按成因类型主要分为残积物、崩积物, 坡积物、洪积物、冲积物、岩溶溶洞堆积物、冰积物、冻土堆积物、风积物、湖沼堆积物、火山堆积物、构造堆积物及滨海相堆积物。下面就几种常见的成因不良的土质及对工程性能影响较大的填土特性作简要叙述。

l) 软弱土

它是由第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相和湖沼相沉积物。其特点是天然含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透系数小、承载力低、沉降变形大且沉降稳定时间较长。

2) 饱和粉细砂、饱和粉土

其特点是结构较松散, 在静载荷作用下有较高的强度, 但在振动和地震力的作用下, 其超孔隙水压力突然增高使颗粒间的有效应力大大降低, 在土中排水条件不畅的情况下, 使土粒处于悬浮状态而使土体产生液化有可能产生液化沉陷而使土的承载力降低及地基失稳。因此, 应查明饱和粉细砂及饱和粉土的液化深度、液化层分布范围及液化等级。

3) 湿陷性黄土

它是由风积的一种黄色堆积物, 其特点是质地均一、疏松、大孔隙结构、垂直节理发育、多含钙质结核。土在自重应力下或在自重应力和附加应力共同作用下遇水后土的结构迅速破坏而产生附加下沉和崩解。湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土及非自重湿陷性黄土。

4) 膨胀土

指土遇水膨胀, 失水收缩的一种高塑性薪土, 其主要特点是具有较大的胀缩变形性,且膨胀与收缩具有可逆性。

5) 杂填土

主要是由人类活动形成的无规律堆积物。特点是成分复杂, 颗粒不均匀, 孔隙较大, 厚度差异大, 较疏松及不均匀。按其成分可分为生活垃圾、建筑垃圾和工业垃圾。

2 、地基方案的选择

地基方案选择主要目的是为了满足上部结构对地基的要求, 提高软弱地基的承载能力、防止剪切破坏使地基失稳、防止沉降量过大及不均匀沉降的产生、消除黄土的湿陷性、减轻膨胀土的胀缩性、消除地基土的振动液化沉陷影响。

1) 天然地基

在工程建设中, 应充分利用地基土的工程地质条件, 尽可能地选用天然地基。自然界的土一般都是在沉积循环中成层出现的, 每层土的地基承载力及物理力学性质指标差别较大, 在考虑选用天然地基时, 应结合基础形式及上部结构综合考虑。首先应选择上部承载力较高的土层作为天然地基持力层, 并验算其下卧层的承载力是否满足要求, 如不满足要求, 可使基础尽t 浅埋, 以增加持力层的厚度, 但不应小于冻土深度。也可以加宽基础以减小上部结构对地基单位面积承载力的要求。

选择天然地基时应满足地基承载力、地基变形及边坡稳定三个条件, 一般当地基土的承载力较高、压缩性较小且比较均匀时, 满足承载力要求时也会满足变形和稳定的条件, 即可选用天然地基。但对于地质复杂、土质不均、地基软弱、建筑物荷载很大或结构荷载相差悬殊时, 即使承载力满足要求也需进行变形验算, 两者均满足要求时方可选用天然地基。对于经常受水平荷载作用的高耸构(建)筑物、挡土结构以及建造在斜坡上的建(构)筑物或开挖深基坑及遇有软弱土层时, 需进行稳定性验算, 满足要求后方可选用天然地基。

2) 软弱土

对于面积不大及埋藏较浅的软弱猫性上可挖除后回填或将基础加深, 对于宽度不大的条形基础可采用基础地梁跨越。对于厚度较大的软弱猫性土可采用换土垫层法、灰土桩、深层搅拌法、对于软弱猫性土下部为不含水砂层时可采用砂桩及排水固结法。

3) 饱和粉细砂、饱和粉土

在处理液化地基土时, 不能遇见有液化场就全部消除液化沉陷影响,应根据液化等级及建筑物的性质综合确定处理方案。如对于丁类建筑物轻微及中等液化场地可不采取措施, 严重液化场地可对基础和上部结构处理‘对于丙类建筑物轻微液化及中等液化场地可加强基础和上部结构, 严重液化场地应全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷影响并且对基础和上部结构处理。对于乙类建筑物轻微液化场地可部分消除液化沉陷或对基础和上部结构处理。中等液化场地可部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理。严重液化场地应全部消除液化沉陷影响。对于需全部消除液化沉陷影响的场地, 处理深度应大于液化深度下限, 改替排水条件和增加土的密实度是处理液化地基的有力措施。

振冲挤密碎石桩及振冲里换碎石桩可有效地消散超孔隙水压力, 增加土的密实度。强夯法和灌浆法可增加土的密实度。也可采用桩基础将桩端深人液化深度以下稳定的土层中.

4) 湿陷性黄土

处理湿陷性黄土, 应限据湿陷类型、湿陷范围、湿陷深度、场地的工程地质条件以及建筑物的类型综合确定。可选择部分消除地基的湿陷性和全部消除地墓的湿陷性。处理深度可根据建筑物的性质和湿陷等级综合考虑。垫层法和灰土桩、上桩适合处理小范围的单体建筑物。强夯法及预浸水法适合处理大面积的湿陷性黄土。

5) 膨胀土

膨胀土具有膨胀与收缩性, 压力和含水童是影响膨胀与收缩的重要因素。此类土应调查当地的水文地质条件和区域气候条件, 测定土的含水量、自由膨胀率和不同压力下的膨胀率, 确定地基的胀缩等级。根据场地的工程地质条件、水文地质条件的复杂程度、以及对建筑物产生的影响可选用天然地基, 因荷载较大的建筑物能抵消地基的膨胀力, 起到控制地基变形的作用, 使地基变形变小, 选用天然地墓时, 最好选择3 层以上的建筑物。对需进行处理的膨胀土, 应考虑湿陷深度、厚度及地下水位的影响。? 当膨胀土埋藏在地表下3 m 左右且膨胀土较厚或地下水位较深时, 尽t 利用上部的地墓土, 将基础浅埋, 合理选择基础形式, 减小地基胀缩变形量。? 当膨胀土埋藏在地表下Zm ~ 3m ,土层厚度在lm ~ Zm 时, 可全部挖除膨胀土并用无胀缩的猫性土、灰土及砂替换。? 当膨胀土埋藏较浅但土的厚度较大时, 可采用换土垫层法处理。?当膨胀土埋藏较深且土的承载力满足不了较高层数及载荷较大的建筑物的要求, 可采用桩基础。

6) 杂填土

杂填土一般不宜采用天然地基, 但对于建筑垃圾和性能稳定的工业垃圾在填筑年代超过5a 后, 一般均达到了一定的密实度。此类地基在采取加强基础及上部结构刚度的措施后, 仍可作为一般建筑物的天然地基持力层, 但其地基承载力应根据载荷试验或其它原位测试手段取得。对于局部厚度不大的杂填土, 可采用换土垫层法、重锤夯实法及表层压实法进行处理或将填土挖除, 将基础直接置于稳定的土层上。对于深度较大的杂填土,也可采用强夯法及复合地基处理。对于有机质含量较多的生活垃圾当厚度较小时可挖除回填好土, 对于厚度较大的生活垃圾不宜采用换土垫层、表层压实及强夯法, 可采用桩基础。

3 、结语

在工程地质勘察中, 勘察人员掌握的是第一手资料, 要在充分分析工程地质及水文地质条件的基础上, 根据地基、基础和上部结构的共同作用, 合理地选择地基处理方案。在选择地基方案时, 首先要充分挖掘天然地基的潜力, 在天然地基满足不了的情况下, 对几种方案进行比较, 从中选出一种既经济又合理的地基方案。

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