武漢市川江池公園新近沉積土的判定及處置建議

朱文彩， 熊 靖， 王楚陽

(湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，湖北 武漢 430050)

巖土工程勘察工作周期一般較短，通常不會大規(guī)模挖掘場地，其主要依靠鉆孔取芯、原位實(shí)驗(yàn)和土工實(shí)驗(yàn)辨識地層。新近沉積土一般具有承載力低、壓縮性高、觸變性強(qiáng)等特點(diǎn)，其識別對于巖土工程勘察而言，既是難點(diǎn)又是重點(diǎn)。

在武漢市川江池公園巖土工程勘察過程中，通過鉆孔取芯發(fā)現(xiàn)土層具有水平連續(xù)性差、均勻性差、塑性狀態(tài)突變等特征，疑似存在新近沉積土[1]。此后結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)、靜力觸探實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析最終確定存在新近沉積土。本文對此次識別確定新近沉積土的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并提出處置措施建議，可為類似勘察場地內(nèi)新近沉積土的識別提供借鑒。

1 工程概況

1.1 地形地貌

川江池公園圍繞軍山川江池小湖修建，場地地貌單元屬長江三級階地。原始地貌以坡地、藕塘為主，蘆葦池次之，其它為少量廢棄農(nóng)田。

1.2 勘察工作布署及手段

川江池公園巖土工程勘察手段以鉆探取芯為主，輔以標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)、單橋靜力觸探實(shí)驗(yàn)、單孔剪切波速度測試、室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)。

勘探孔主要沿著道路和建筑物周邊布置，共布置鉆孔107個(單孔深度15～22 m)，采取原狀土樣607組，開展標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)537次；布置單橋靜力觸探與鉆探對比孔5個。

2 新近沉積土的判定

2.1 野外初步識別

在鉆探施工過程中，發(fā)現(xiàn)勘察場地上部2～7 m深度范圍的地層(2-1層粘土)較復(fù)雜，主要有以下特征：

(1) 顏色呈灰黃色、黃褐色、棕褐色混雜或相間，整體呈可塑—硬塑狀，但均勻性較差。在同一個鉆孔內(nèi)，塑性狀態(tài)自上而下表現(xiàn)出突變的特征；在不同的鉆孔之間，土層連續(xù)性較差，粉質(zhì)粘土、粘土的分布無任何規(guī)律性可循。

(2) 從成分特征看，該層屬于同一層土，但分布于場區(qū)表層和斜坡部位的多為硬塑狀，分布于川江池水位漲落帶的多為硬可塑狀。

(3)土層結(jié)構(gòu)性不穩(wěn)定。手捏易散，且部分硬可塑狀土塊在靜置約半小時后，會逐漸變?yōu)檐浛伤堋浰軤?，有明顯析水現(xiàn)象。

(4) 土層滲透性大。在距離水邊5～10 m的位置開挖一個邊長2 m、深度2 m的取土坑，10 min左右即可滲水蓄滿至水域穩(wěn)定水位線。

(5) 土層塑性狀態(tài)差異性大。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表1)看，土層為硬可塑—硬塑；根據(jù)單橋靜力觸探實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表1)和平均剪切波速結(jié)果(圖1)來看，土層為軟塑—軟可塑狀，兩種實(shí)驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)出明顯差異性。

表1 場地2-1層粘土標(biāo)準(zhǔn)貫入和單橋靜力觸探實(shí)驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of standard penetration test and single bridge cone penetration test results of layer 2-1 soil

圖1 ZK10剪切波速曲線圖Fig.1 Shear wave velocity curve of ZK10

根據(jù)土層特征及現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初步判定2-1層粘土為新近沉積土。

2.2 根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)確定

對2-1層粘土共選取原狀土樣40組進(jìn)行物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)，剔除異常值后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 場地2-1層粘土主要物理指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of main physical indexes of layer 2-1 soil

由物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可和，川江池公園2-1層粘土孔隙比為0.835～1.134，平均為0.960，明顯高于一般粘性土[2-4]。液性指數(shù)為0.31～0.75，平均為 0.51；壓縮模量為2.9～6.9 MPa,平均為4.8 MPa；凝聚力為12.0～28.0 kPa,平均為17.7 kPa，相比具有近似含水率的一般粘性土，具有液性指數(shù)高、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低等特點(diǎn)。

根據(jù)上述特征，結(jié)合場地地貌單元特征(長江三級階地，原始地貌以坡地、藕塘為主，蘆葦池次之)，綜合判定2-1層粘土為欠固結(jié)的新近沉積土。

3 工程處置建議

川江池公園勘察場地2-1層粘土(新近沉積土)為具有承載力低、壓縮性高、飽水后易軟化等特點(diǎn)。根據(jù)湖北省地方經(jīng)驗(yàn)[5]，其天然地基承載力特征值為80～90 kPa。建議根據(jù)擬建建(構(gòu))筑物荷載大小、對地基承載載力及變形要求的不同，采取不同的處置措施。建議如下：

(1) 對于園區(qū)人行道路、機(jī)動車道路和低層建筑物，可在清表后作為基礎(chǔ)持力層加以使用。

(2) 對于多層建筑物，若新近沉積土厚度不大，可采用灰土擠密樁法、強(qiáng)夯法、換填法或復(fù)合地基處理方法進(jìn)行處置。

(3) 對于變形和承載力要求較高的建(構(gòu))筑物，可采用鉆孔灌注樁、管樁等樁基礎(chǔ)，樁端應(yīng)穿透新近沉積土層，置于承載力值較高的粘性土層或基巖上。

4 結(jié)語

通過野外初步判定、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，對川江池公園勘察場地的新近沉積土進(jìn)行了有效識別。

建議在巖土工程勘察工作中，要以現(xiàn)場識別為基礎(chǔ)，輔以針對性的實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行判定，并查明其工程地質(zhì)特征，進(jìn)而提出適宜的工程處理措施建議，以避免勘察事故的發(fā)生。