談天然地基驗(yàn)槽及局部處理

劉光明

(上海巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200031)

建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)承擔(dān)著將結(jié)構(gòu)所承受的各種作用傳遞到地基上的功能。地基為承擔(dān)基礎(chǔ)的土體或巖體，地基可以分為天然地基、復(fù)合地基及樁基三種。天然地基為自然狀態(tài)下即可滿足承擔(dān)基礎(chǔ)全部荷載要求，不需要人工處理的地基。天然地基土可分為四類:巖石、碎(卵)石土、砂(粉)土、粘性土。

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，采用天然地基的建(構(gòu))筑物，基槽開挖后，需要進(jìn)行驗(yàn)槽工作，驗(yàn)槽是建筑施工的開始，是基礎(chǔ)施工的一個(gè)重要工序，也是一般巖土工程勘察的最后一個(gè)環(huán)節(jié)[1]。

通過驗(yàn)槽可以獲得直觀的、第一手的工程地質(zhì)資料，可以對(duì)工程地質(zhì)勘察成果進(jìn)行有效驗(yàn)證、檢查、修正與補(bǔ)充?？辈煸O(shè)計(jì)人員應(yīng)掌握天然地基驗(yàn)槽相關(guān)規(guī)定、驗(yàn)槽要點(diǎn)及常見問題的處理方法。

1 天然地基驗(yàn)槽的目的

眾所周知，地基基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，地基基礎(chǔ)承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的各種作用，基礎(chǔ)施工完畢，在上部結(jié)構(gòu)施工或竣工時(shí)若發(fā)現(xiàn)地基基礎(chǔ)存在問題，影響建(構(gòu))筑物穩(wěn)定和安全時(shí)，將難以補(bǔ)救或治理費(fèi)用高昂。

設(shè)計(jì)依據(jù)巖土工程勘察報(bào)告進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，而巖土工程勘察是以點(diǎn)帶面的工作，報(bào)告中勘探點(diǎn)之間的地層狀況是依據(jù)勘探點(diǎn)處的勘探資料結(jié)合工程地質(zhì)知識(shí)合理推測(cè)而得，可能與實(shí)際地層情況存在差異，基槽開挖使基礎(chǔ)底面以上巖土直觀出露，對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，可以很好的對(duì)工程地質(zhì)勘察成果進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)證和補(bǔ)充修正，并針對(duì)性的采取相應(yīng)措施，消除隱患，使地基更加穩(wěn)定，保證建(構(gòu))筑物的安全。

天然地基驗(yàn)槽應(yīng)解決以下問題:

1)核對(duì)建筑基礎(chǔ)的位置、平面尺寸以及基底標(biāo)高是否符合設(shè)計(jì)圖紙要求，若不符合要求，施工單位應(yīng)補(bǔ)充開挖后再進(jìn)行驗(yàn)槽。

2)核對(duì)基槽土(巖)質(zhì)、地下水情況是否與勘察報(bào)告一致，若不一致，須由勘察單位查明原因，提交勘察補(bǔ)充資料，必要時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

3)檢查基槽局部是否存在軟弱土層和墓穴、枯井、暗浜塘、防空掩體等工程性質(zhì)不良地段，并查明其位置、深度、性狀，針對(duì)性的采取處理措施。

2 驗(yàn)槽時(shí)必備的條件

天然地基驗(yàn)槽應(yīng)具備下述條件，當(dāng)驗(yàn)槽條件不完備時(shí)，應(yīng)推遲驗(yàn)槽。

1)驗(yàn)槽應(yīng)由業(yè)主單位組織勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工相關(guān)人員參加，并由所屬質(zhì)量監(jiān)督站監(jiān)督各方主體的質(zhì)量行為，按照程序在建筑基槽中開展工作。

2)驗(yàn)槽時(shí)應(yīng)準(zhǔn)備好如下資料:巖土工程勘察報(bào)告、施工階段基礎(chǔ)平面布置圖及結(jié)構(gòu)總說明、輕型動(dòng)力觸探平面圖及成果表。

輕型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)深度及間距應(yīng)符合表1[2]的要求。

3 天然地基驗(yàn)槽工作內(nèi)容及局部地基處理

當(dāng)天然地基驗(yàn)槽時(shí)基槽尺寸不符合設(shè)計(jì)要求、基槽土質(zhì)與勘察報(bào)告不一致，應(yīng)按第一節(jié)相關(guān)內(nèi)容處理。在實(shí)際驗(yàn)槽過程中，一般基槽土(巖)質(zhì)整體較好，但局部地段存在不利情況，解決局部地段不利情況的原則是使該部分經(jīng)處理后的工程性質(zhì)與原有土(巖)質(zhì)保持協(xié)調(diào)，建(構(gòu))筑物的變形在允許范圍之內(nèi)。天然地基驗(yàn)槽工作內(nèi)容及對(duì)局部地基問題的處理方法概述如下:

1)常規(guī)檢驗(yàn)。

對(duì)基槽側(cè)壁，尤其是基底土(巖)質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，觀察其顏色、狀態(tài)、含有物等與勘察報(bào)告是否一致，尤其是基槽邊緣、角點(diǎn)等不易清理部位和重要的基礎(chǔ)受力部位。檢查局部是否有超挖后的回填虛土、壓密土或擾動(dòng)土。

表1 輕型動(dòng)力觸探檢驗(yàn)深度及間距

如基槽符合輕型動(dòng)力觸探條件，按規(guī)定進(jìn)行了全面釬探，應(yīng)對(duì)動(dòng)探數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，查看同一深度段(30 cm為一步)動(dòng)探擊數(shù)是否基本一致，查明地基的均勻性，如有地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，可根據(jù)輕型動(dòng)力觸探數(shù)據(jù)建立與地基承載力的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，并與勘察報(bào)告中提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)。觸探數(shù)據(jù)異常點(diǎn)位處應(yīng)將其標(biāo)示，若分布集中、范圍較大，則應(yīng)分析原因，必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)檢驗(yàn)，如重新進(jìn)行動(dòng)力觸探與原有數(shù)據(jù)比對(duì)、補(bǔ)挖探井或用洛陽鏟挖至異常深度處，采取土樣與正常土層土樣進(jìn)行比較。

需要說明的是，在實(shí)際施工中，施工單位在進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)時(shí)，所采用的動(dòng)探設(shè)備往往不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，若在同一場(chǎng)地內(nèi)使用的動(dòng)探桿、動(dòng)探錘重及落距差異較大，則動(dòng)探數(shù)據(jù)的可比性差，其利用動(dòng)探數(shù)據(jù)建立的與地基承載力的關(guān)系亦不可靠。巖土工程師應(yīng)在驗(yàn)槽中注意此問題并對(duì)施工單位的輕型動(dòng)探施工方法提出標(biāo)準(zhǔn)要求。

2)巖石天然地基。

巖石天然地基工程性質(zhì)良好，但局部存在風(fēng)化程度不均一、溶蝕溝槽發(fā)育或溶洞存在。

對(duì)于巖石局部風(fēng)化程度不均一，如中風(fēng)化輝長巖局部為強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化，應(yīng)將軟弱部分剔除，采用碎石混凝土或素混凝土進(jìn)行置換處理。

若地基主體為全風(fēng)化巖石，局部存在強(qiáng)～中風(fēng)化硬質(zhì)巖石，宜按土巖組合地基的方式進(jìn)行處理，基礎(chǔ)與硬質(zhì)巖石接觸的部位采用300 mm～500 mm的灰渣、砂或土夾石進(jìn)行處理;若建筑物對(duì)地基變形要求較高，可采用樁、梁拱等方式跨越。

對(duì)于溶蝕溝槽局部發(fā)育的巖石地基，可對(duì)溶蝕溝槽內(nèi)的土層采用混凝土進(jìn)行置換處理。溶蝕溝槽形狀一般不規(guī)則，可將其適當(dāng)處理成規(guī)則形狀，便于處理。

對(duì)于局部溶洞發(fā)育地段，若溶洞規(guī)模較小且封閉，可采用灌注混凝土進(jìn)行處理;若溶洞發(fā)育具有一定規(guī)模或者與地下連通，灌注混凝土不經(jīng)濟(jì)，可采用加大基礎(chǔ)尺寸與剛度，采用梁板跨越的方式進(jìn)行處理。

3)卵(碎)石天然地基。

卵(碎)石土承載力一般較高，是良好的天然地基持力層。雖然GB 50202-2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范附錄B說明，卵(碎)石層厚度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，可不進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探，但筆者認(rèn)為，卵(碎)石一般是由沖洪積形成，其成分、顆粒分布在不同地段、深度可能分布不均，密實(shí)度變化較大，局部地段存在砂夾層或透鏡體。對(duì)于充分利用卵(碎)石承載力的建(構(gòu))筑物，若其淺層存在相對(duì)軟弱的砂層或粉質(zhì)粘土夾層或透鏡體，則地基變形差異較大，影響建筑物安全。故對(duì)卵石地基也應(yīng)有必要采用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)地基下一定深度范圍內(nèi)的地層進(jìn)行檢驗(yàn)。

若驗(yàn)槽時(shí)發(fā)現(xiàn)基槽表面或淺部局部存在相對(duì)軟弱的砂夾層或透鏡體，其不能滿足地基承載力要求時(shí)，應(yīng)將砂層及上覆卵石挖除，采用卵(碎)石墊層進(jìn)行置換處理，處理深度應(yīng)滿足下臥層驗(yàn)算之要求，卵(碎)石最大粒徑不宜大于50 mm，壓實(shí)系數(shù)0.94～0.97。

4)下部為軟弱層的薄層地基。

在上海等軟土分布地區(qū)，地層上部分布有一層粘性土，俗稱“硬殼層”，該層厚度較薄，土性自上而下逐漸變軟，其下為深厚軟弱的淤泥質(zhì)土。以該層作為地基持力層的建筑多為輕型、低層建筑，且基礎(chǔ)埋深淺。筆者認(rèn)為，進(jìn)行天然地基驗(yàn)槽時(shí)，應(yīng)以表層觀察為主，不宜進(jìn)行輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，因?yàn)樵搶映休d力較低且厚度薄，進(jìn)行全面的輕型動(dòng)力觸探會(huì)對(duì)其造成較大擾動(dòng)，降低其承載力。

5)軟弱土層及枯井、墓穴、防空掩體等不利地段。

基槽局部若存在軟弱土層，如填土、擾動(dòng)土、暗浜、被剪切破壞的土(俗稱橡皮土)等，若其厚度較小，則可全部將其進(jìn)行置換處理，置換材料的強(qiáng)度、性質(zhì)應(yīng)與基槽土質(zhì)保持協(xié)調(diào)，例如中砂天然地基局部軟弱地段可采用中砂墊層進(jìn)行處理，壓實(shí)系數(shù)0.94～0.97。若軟弱土層厚度較大，則換填厚度應(yīng)滿足軟弱下臥層驗(yàn)算之要求，墊層應(yīng)分層鋪填、分層壓實(shí)，不同地段墊層厚度不同時(shí)，應(yīng)設(shè)置成階梯或斜坡進(jìn)行搭接。

枯井、墓穴、防空掩體等不利地段，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行大開挖，進(jìn)行置換處理。對(duì)于直徑較小(不超過1 m)，深度較大的枯井，也可用虛土回填，適當(dāng)密實(shí)后，采用梁、板等跨越，并適當(dāng)增加該部分基礎(chǔ)尺寸與剛度。

4 結(jié)語

本文對(duì)天然地基驗(yàn)槽有關(guān)問題進(jìn)行了系統(tǒng)的梳理，論述了驗(yàn)槽的目的、條件、工作內(nèi)容，總結(jié)了驗(yàn)槽時(shí)局部問題的一般處理方法，并對(duì)驗(yàn)槽時(shí)采用的輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)存在的問題及適用范圍提出了自己的看法。

[1]陳希哲.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)[M].第4版.北京:清華大學(xué)出版社，2004:270-272.

[2]GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3]JGJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4]DB51/T 5026-2001，成都地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]工程地質(zhì)手冊(cè)編寫組.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.