對紅橋區(qū)南頭窯區(qū)域淺層地基土工程性質(zhì)的研究

解亞雄

【摘要】：本文對紅橋區(qū)南頭窯區(qū)域淺層地基土的分布規(guī)律、工程性質(zhì)及地基條件進(jìn)行較為深入的分析與研究。

【關(guān)鍵詞】：淺層地基土、地基處理。

概述

紅橋區(qū)南頭窯地區(qū)位于天津市區(qū)西北方向、三岔河口的西部。區(qū)域內(nèi)地面起伏不大，大沽標(biāo)高一般介于2.33～3.11米之間，根據(jù)文獻(xiàn)記載本場區(qū)是市區(qū)最早形成陸地的古海岸地區(qū)，大約在四千多年以前逐漸形成。在康華里一期、二期、南頭窯三號地一期(6.5萬㎡)工程以及南頭窯四號地工程開展中遇到的工程實(shí)際問題，多數(shù)是由于淺層土的工程性質(zhì)變化較大所引起的。

近幾年隨著舊城改造的不斷推進(jìn)深入，本地區(qū)常會遇到被覆蓋掩埋的古溝坑、河道以及其下面的軟弱土層等不良地質(zhì)情況。如何認(rèn)識和分析影響場地內(nèi)建設(shè)的不良地質(zhì)條件、分布情況和巖土工程地質(zhì)，避免建筑物因基礎(chǔ)不均勻的沉降而開裂、傾斜，而采取經(jīng)濟(jì)、有效的地基處理措施，滿足設(shè)計(jì)要求，以適應(yīng)城區(qū)建設(shè)的發(fā)展，已成為工程中較為重視的問題。

本文以在此區(qū)域的近五百個(gè)鉆孔的資料，對北至芥園道、南至南大道（青年路）、西至怡德路、東到復(fù)興路的區(qū)域范圍內(nèi)的淺層地基土的工程特性進(jìn)行分析研究。

地表古溝坑的分布

本區(qū)域位于1900形成的天津市區(qū)地表水體的范圍內(nèi)，勘察所發(fā)現(xiàn)的古溝坑深度為3.1~4.5米，區(qū)域南側(cè)坑深較淺為2.0米左右。本區(qū)域內(nèi)地表水體因人類活動已于1900已填平。

淺層地基土的分布規(guī)律及工程特性

在本場區(qū)地表至埋深40.0米范圍內(nèi)各土層土質(zhì)特性及分布規(guī)律現(xiàn)分述如下：

人工填土層（Qml）：

該層土在場地均有分布，由上部雜填土及下部素填土組成，上部雜填土中有舊廠房混凝土老基礎(chǔ)，鉆進(jìn)困難，該土層厚0.50～3.50米，層頂大沽標(biāo)高2.25～3.11米，該層土土質(zhì)松散不均；下部素填土主要由灰褐色~褐色的粘性土組成，局部有少量淤泥，呈軟塑狀態(tài)，局部表現(xiàn)有砂性較大的粘性土組成，呈軟塑狀態(tài)；該層土層厚1.10～4.10米，層頂大沽標(biāo)高0.5～2.6米。該層土為20世紀(jì)初填墊而成，工程性質(zhì)較差，局部一般。

2.第四系全新統(tǒng)上組第Ⅰ組陸相層（Q43al）

該層土位于埋深2.4～5.8米一段，該層土由灰黃色粉質(zhì)粘土（④1）及灰黃色粉土（④2）組成，上部粉質(zhì)粘土為灰黃色，呈軟～可塑狀態(tài)，含鐵質(zhì)和貝殼，層厚0.4～2.4米，層頂大沽標(biāo)高0.4～-2.01米，頂部表現(xiàn)為薄層粘土，底部表現(xiàn)為砂性較大的粘性土，屬中壓縮性土；下部粉土（②2）為灰黃色，呈稍密～中密狀態(tài)，含鐵質(zhì)和貝殼，層厚0.6～2.6米，層頂大沽標(biāo)高-0.80～-2.64米，局部砂性較大，屬中壓縮性土。工程性質(zhì)較好可做為天然地基持力層。

3.第四系全新統(tǒng)中組第Ⅰ海相層（Q42m）

該層土位于埋深5.8～14.0米一段，主要由粉土（⑥1）及粉質(zhì)粘土（⑥2）組成，該層土在本場地水平方向分布較穩(wěn)定。上部粉土為灰色，呈稍密～中密狀態(tài)，含貝殼，層厚2.0～8.5米，層頂大沽標(biāo)高-4.21～-2.30米，該層土標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N=9～17擊，平均擊數(shù)13.1擊；下部粉質(zhì)粘土為灰色，呈軟～可塑狀態(tài)，含貝殼，層厚2.1～6.5米，層頂標(biāo)高-12.85～-10.8米，含貝殼，屬中壓縮性土，工程性質(zhì)一般。

4.第四系全新統(tǒng)下組第Ⅱ陸相層（Q41h）

該層土位于埋深14.0～16.0米一段，主要由灰白～灰黃色粉質(zhì)粘土（⑦）組成，呈軟～可塑狀態(tài)，含腐植質(zhì)，層厚0.4～2.4米，層頂大沽標(biāo)高-12.85-10.80米，屬中壓縮性土，工程性質(zhì)一般。

5.第四系全新統(tǒng)下組第Ⅱ陸相層（Q41al）

該層土位于埋深16.0～25.0米左右一段，主要由褐黃色粉質(zhì)粘土（⑧1）和粉土（⑧2）組成，上部粉質(zhì)粘土為褐黃色，呈可塑狀態(tài)，含鐵質(zhì)及姜石，層厚3.3～6.5米，層頂大沽標(biāo)高-13.75～-12.14米，屬中壓縮性土，層底表現(xiàn)有砂性較大的粘性土薄層；下部粉土為褐黃色，呈中密狀態(tài)，含鐵質(zhì)，層厚2.5～5.5米，層頂大沽標(biāo)高-19.25～-16.03米，屬中偏低壓縮性土。該層土標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N=12～50擊，平均擊數(shù)為31.3擊，在本場地分布較穩(wěn)定，工程性質(zhì)較好，可做為多層建筑的樁端持力層。

6.第四系上更新統(tǒng)第Ⅴ組陸相沉積層（Q3eal）

該層土位于埋深25.0～40.0米一段，主要由黃褐色粉質(zhì)粘土（⑨1）、黃褐色粉土（⑨2）組成，水平方向分布尚穩(wěn)定，上部粉質(zhì)粘土為黃褐色，呈可塑狀態(tài)，含鐵質(zhì)及姜石，層厚2.2～8.9米，層頂大沽標(biāo)高-22.79～-19.12米，屬中壓縮性土，該層土底部夾有砂性較大的粘性土透鏡體；下部粉土為黃褐色，呈中密～密實(shí)狀態(tài)，含鐵質(zhì)、貝殼，層厚1.5～6.0米，層頂大沽標(biāo)高-23.01～-29.49米，主要由粉土及砂土組成，以粉土為主。在本場地分布較穩(wěn)定，工程性質(zhì)較好，可做為一般高層建筑的樁端持力層。

從匯總的場區(qū)勘察資料表明，地層屬海陸交互沉積土層，地基土豎向成層分布，土層由上至下土質(zhì)分布不均勻性表現(xiàn)在淺層人工填土上，土層頂?shù)壮尸F(xiàn)起伏較大的狀態(tài)；第Ⅰ組陸相層土質(zhì)相對較好，分布不均勻，呈局部缺失狀態(tài)，可作為荷載不大且變形要求不嚴(yán)格的一般建筑物的淺基礎(chǔ)持力層；第Ⅰ海相層總體上呈砂粘互層狀分布，土質(zhì)較均勻，分布較穩(wěn)定，局部砂粘性有所變化，但對樁基礎(chǔ)工程影響不大；第Ⅱ陸相層土質(zhì)較均勻，分布較穩(wěn)定，工程性質(zhì)一般，下部粉土分布不連續(xù)，厚度變化較大，頂板有所起伏，底板起伏較大，且同一層位土質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì)有所變化；第Ⅴ組陸相沉積層粉質(zhì)粘土砂性較大，對預(yù)制樁設(shè)計(jì)及施工有較大影響；其他土層分布較均勻，物理力學(xué)性質(zhì)較好。

地基土的基礎(chǔ)特性

淺基礎(chǔ)評價(jià)

淺層地基土承載力評價(jià)

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007-2002)，結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，按層位提供地基土承載力特征值fak（相當(dāng)于《巖土工程技術(shù)規(guī)范》(DB 29-20-2000)中的地基土承載力基本值f0）如下所示：

從上表可以看出第Ⅰ組陸相層粉質(zhì)粘土性質(zhì)較好，但由于古溝坑的存在而缺失，故存在該層土的區(qū)域可以將此層土做為淺基礎(chǔ)持力層；第Ⅰ海相層分布較均勻，層厚變化不大，土層頂?shù)咨杂衅鸱?/p>

天然地基評價(jià)

本場區(qū)范圍內(nèi)地表土均存在人工填土層，變化較大，普遍分布有1~2層填土層，填土分布及成分較復(fù)雜，一般厚度為4.0~5.0米，第Ⅰ組陸相層的粉質(zhì)粘土或粉土可考慮做為一般3~4層民用建筑物的天然地基持力層。

樁基礎(chǔ)評價(jià)

由本區(qū)域的地質(zhì)資料，可采用預(yù)制樁或鉆孔灌注樁方案處理本工程地基。

（1）樁基礎(chǔ)持力層選擇:

根據(jù)資料分析，由于場區(qū)內(nèi)地層變化較大，樁端持力層有所起伏，場區(qū)范圍內(nèi)埋深40.0米以上分布較穩(wěn)定的有兩個(gè)樁端持力層可以選擇：

第一樁端持力層：位于第Ⅱ陸相層頂部，埋深在16.0米~25.0米的粉土（⑧2）層，該層土強(qiáng)度較高，砂性較大，標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)平均值為32擊，作為多層建筑的樁基礎(chǔ)持力層。

第二樁端持力層：第Ⅴ組陸相沉積層，埋深在25.0米~40.0米的粉土（⑨2），該層土強(qiáng)度較高，砂性較大，在本場地土質(zhì)較穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)平均值為43.3擊，可作為一般高層的樁端持力層。

（2）樁基參數(shù)：

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008），提供預(yù)制樁及鉆孔灌注樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik和極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk，如下表所示：

研究結(jié)論

綜上所述，所研究分析的場區(qū)由于存在人工填土層以及老水體的填埋層等不良地質(zhì)條件，區(qū)域內(nèi)的淺部土層工程性質(zhì)變化較大，對建筑物的各項(xiàng)影響較為明顯；根據(jù)地基土的工程性質(zhì)及厚度變化，在人工填土較薄的地方其下存在的第Ⅰ組陸相層的粉質(zhì)粘土或粉土可考慮做為一般3~4層民用建筑物的天然地基持力層；位于古溝坑位置的由于人工填土層較厚處，應(yīng)采用樁基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

【1】《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009年版）

【2】《巖土工程技術(shù)規(guī)范》DB29-20-2000

【3】《建筑樁基規(guī)范》JGJ 94-2008

【4】《天津市地基土層序劃分技術(shù)規(guī)程》DB/T29-191-2009

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。