淺談巖土工程勘察軟弱層的劃分及處理方法

朱黨生

劉賓

（河北省保定地質(zhì)工程勘查院，保定071051）

1 概述

巖土工程勘察的主要目的，在于查明勘察場地地層的結(jié)構特征、空間變化規(guī)律和物理力學性質(zhì)，并為巖土工程治理提供特征參數(shù)[1]。地層分層是否恰當、合理，直接影響勘察成果的準確性，合理的分層能使勘察成果便于利用，而不合理、錯誤的分層，尤其是軟弱層的遺漏可能導致嚴重的工程事故。

軟弱下臥層是指地基持力層以下部位承載力特征值小于持力層的土層。一般情況，土層越深，基地附加應力就越小，且承載力雖深度的增加而增加，而軟弱下臥層則相反，下層承載力特征值小于上層持力層。

2 軟弱層的劃分方法

2.1 野外記錄 在勘察工作外業(yè)編錄中，應按鉆孔（探井）所揭露的地層順序，由上至下對地層進行描述，當?shù)貙雍穸却笥?.50米時，應單獨進行描述。對于出露厚度在0.10米～0.50米的薄層，應描述其位置、厚度和狀態(tài)。特別注意避免在其它孔位厚度較大，在編錄孔厚度很薄的層位因未進行描述而丟失。對于厚度小于0.1米的標志層位、軟弱層位，也應進行描述。

2.2 室內(nèi)整理 巖土分層應在檢查、整理鉆孔（探井）記錄的基礎上，結(jié)合工程地質(zhì)測繪與調(diào)查資料、室內(nèi)試驗和原位測試成果進行。

巖土分層時，應按“兩級單元”模式進行，即應首先將不同地質(zhì)時代及不同地質(zhì)成因的巖土劃分為一級單元，即“大層”，再按一級單元的巖性、狀態(tài)（如軟弱層）、空間分布特征等細分為二級單元，即“亞層”。表示方法為：用帶圈的數(shù)值（如①、②、③……）表示大層代號，在大層代號右下角用下標數(shù)值代表亞層（如②1、②2）。

軟弱層的劃分，通常在亞層中，在編號順序上應考慮空間分布和覆蓋關系，由上至下編號。

3 軟弱層的處理方法

3.1 淺層軟弱層的處理方法

3.1.1 淺層軟弱土層通常采用換填墊層法進行處理，也可采用壓實地基和夯實地基對淺層軟弱層進行處理。當采用換填墊層法進行處理時，其處理厚度不應大于3.0米，所采用的墊層材料通常為砂石、粉質(zhì)粘土、灰土、礦渣等，可根據(jù)實際情況確定。墊層的厚度根據(jù)需置換軟弱土層的深度或下臥土層的承載力確定，并滿足公式pz+pcz≤faz的要求，墊層底面處的附加壓力值pz可通過公式計算確定，墊層底面的寬度應滿足基礎底面應力擴散的要求，墊層頂面每邊超出基礎底邊邊緣不應小于300mm，且從墊層底面兩側(cè)向上，按要求放坡。墊層的壓實標準依據(jù)壓實系數(shù)確定。其承載力通過現(xiàn)場靜載試驗確定。[2]

3.1.2 工程實例[3]。石家莊某電力器材有限公司辦公樓，長50.9米，寬12.9米，地上4層。磚混結(jié)構，條形基礎，設計要求承載力特征值為130kPa。

通過勘察，天然地基不能滿足設計要求，由于開槽后軟弱層厚度相對較?。?.0-1.4米），若進行樁基處理，造價相對較高，而且工期較長，故采用換填墊層法進行處理。

處理方法：全部清除第②粉土層，墊層材料為3:7灰土，厚度1.4米，壓實系數(shù)≥0.95，施工嚴格執(zhí)行《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ78-2012）。施工結(jié)束后，經(jīng)過靜載試驗，其承載力特征值≥135 kPa，滿足設計要求。

場地地層及承載力特征值如表1所示。

表1

表2

3.2 受力層軟弱層的處理方法

3.2.1 若軟弱層埋藏相對較深，處于主要受力層范圍，往往采用預壓法、樁基礎和復合地基進行處理。由于預壓法工期相對較長，樁基礎造價較高，采用較少，常用的是采用復合地基處理，其處理方法包括振沖碎石樁復合地基、夯實水泥土樁復合地基、水泥土攪拌樁復合地基、旋噴樁復合地基、灰土擠密樁復合地基、水泥粉煤灰碎石樁復合地基等等。

3.2.2 工程實例[4]。保定市某園藝有限公司某花苑，共由三部分組成：西部沿街為商業(yè)綜合樓，地上2層，高10米，框架結(jié)構；中部為溫室，一層，高3-5米，輕鋼結(jié)構；東部為辦公樓，地上二層，高7米，磚混結(jié)構。設計要求承載力特征值為140kPa。

通過勘察，持力層為古河道新近沉積粉質(zhì)粘土，天然地基不能滿足設計要求，受力層也存在軟弱層。該建筑場地地層特征為：

①雜填土層：雜色-灰黃色，松散，濕，以粉土為主，含磚塊、白灰渣等雜質(zhì)，雜物含量5%-15%。分布整個場地。②新近沉積粉質(zhì)粘土層：灰褐色，可塑，含小青磚粒及鐵錳結(jié)核，粒徑2-5mm，具氧化鐵染色。分布整個場地。③1新近沉積粉土層：灰黃色-灰色，濕，密實-中密，含小青磚粒，粒徑2-5mm，偶見鐵錳結(jié)核，粒徑1-3mm。分布整個場地。③2新近沉積粉土層：灰色，濕，中密，局部稍密，偶見青磚塊、朽木。分布整個場地。③3新近沉積粉土層：灰黃色-灰色，濕，密實-中密，砂性較大，夾粉細砂透鏡體，偶見青磚塊、朽木。分布整個場地。④粉質(zhì)粘土層：灰黃色-灰色,可塑，含姜石。分布整個場地。⑤粉土層：褐黃色，稍濕-濕，密實，含小姜石，偶夾薄層粉質(zhì)粘土。分布整個場地。⑥粉質(zhì)粘土層：褐黃色，可塑-硬塑，含姜石，底部砂性較大。分布整個場地。⑦中砂層：灰褐-灰白色-灰色，中密，稍濕，主要成分：長石，石英，少量云母。

其力學指標如表2所示。

處理方法：依據(jù)設計要求，基底埋深-1.8米，持力層為第②粉質(zhì)粘土層，承載力特征值為120kPa，不能滿足設計要求，若采用換填墊層法進行處理，其下還有第③2粉土層，承載力特征值僅為100kPa，不滿足公式pz+pcz≤faz的要求，為軟弱下臥層，經(jīng)綜合分析，采用夯實水泥土樁復合地基進行地基處理，樁徑350mm，設計樁長4.5m，有效樁長4.2m，以第④層粉質(zhì)粘土為樁端持力層，施工結(jié)束后，經(jīng)過靜載試驗，其復合地基承載力特征值≥140kPa，滿足設計要求。

4 結(jié)束語

軟弱層如果劃分不準確或者是處理不當，會對建筑物產(chǎn)生不良的影響，比如建筑物的開裂、傾斜，嚴重的也會造成建筑物倒塌，因此，對軟弱地基的處理，加強其承載能力、降低軟土沉降量在建筑施工的過程中尤為重要。

[1]GB50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].2009版.

[2]JGJ78-2012，建筑地基處理技術規(guī)范[S].

[3]石家莊某電力器材有限公司辦公樓巖土工程勘察報告.中國兵器工業(yè)北方勘察設計研究院.

[4]保定市某花苑巖土工程勘察報告.保定市金地巖土工程有限公司.