在深回填场地中多种地基处理方案建议

1工程概况

　　某住宅小区项目总用地为140712.99㎡，地上总建筑面积：300859.25㎡，地下总建筑面积：75827.44㎡。现状场地为林地、农田、垃圾场及采砂场。

　　表1拟建小区经济技术指标一览表

　　2勘察等级、方法及工作量等

　　2.1岩土工程勘察等级

　　本次岩土工程勘察：①工程重要性等级为一级，②场地复杂程度等级为二级，③地基复杂程度等级为三级。

　　综合勘察等级为甲级。

　　2.2勘探点沿拟建物周边及角点布置，共布设勘探点145个，勘探点间距为21.0～45.0m，主要采用钻孔及探井（人工支护）进行施工；勘探孔深度为8.00～32.00m。

　　2.3本次勘察在勘探点内采取扰动样109件，进行颗粒分析试验，用于地基土定名；采取易溶盐样16件进行土化学分析试验，用于判定场地土对建筑材料的腐蚀性；采取水样2件进行水化学分析试验，用于判定场地地下水对建筑材料的腐蚀性。

　　2.4本次勘察采用以下4种方式对拟建场地进行原位测试：

　　①重型动力触探试验56.1m/50孔；

　　②面波3点；

　　③载荷试验2组；

　　④高密度电阻率测试1条。

　　3场地工程地质条件

　　3.1场地条件地形、地貌

　　拟建工程场地位于山前坡地上，地势东低西高，场地地貌形态比较单一，属低山丘陵坡地，植被发育一般，主要为人工绿化林地，西南部有地势较低砂坑，南部有自然山体，东部临近城市水系。地层结构相对简单，主要为杂填土和第四系覆盖层。

　　3.2场地岩土层分布及工程特性

　　根据现场探井和钻孔揭露，本次勘察深度范围内场地土的主要构成为：①杂填土、②圆砾及③卵石，现自上而下描述如下：

　　①-1杂填土：分布在非回填区，灰色，层厚0.40～3.30m，主要由粉土和圆砾组成，含少量建筑垃圾，与②圆砾上部交接部分胶结现象较严重，含钙质结核。可见植物根系，成份不均，结构松散，稍湿、松散～稍密。

　　在该层土表层有临近施工工地不断向勘察场地回填杂土，主要成分为圆砾、卵石及建筑垃圾，最大可见厚度5m左右。

　　①-2杂填土：分布在回填区，杂色，层厚1.6～26.0m，主要成分为圆砾、卵石、粉土、建筑垃圾及生活垃圾，成分极不均匀，结构松散，中上部稍湿，下部由于回填区地势较低渗水导致与②圆砾或③卵石交接以上部分（1～2m范围内）土层很湿～饱和。

　　该层原为较密实的地层，由于人为采砂，导致地表以下的圆砾或卵石层被严重破坏，存在大量的砂坑（深1.6～26.0m不等），现在砂坑已被回填。在该层土表层有临近施工工地不断向勘察场地回填杂土，主要成分为圆砾、卵石及建筑垃圾。

　　②圆砾：分布在非回填区，青灰色，埋深0.40～3.30m，层厚1.10～5.00m。颗粒成份以硬质岩为主，磨圆度一般，一般粒径2～40mm，含少量卵石，最大粒径达100mm。骨架颗粒呈交错排列，大部分接触，充填物以砾砂、粗砂为主。其上部与①-1杂填土下部交接部分胶结现象较严重，含钙质结核。人工开挖较困难，井壁直立，锹镐较难挖掘。钻进较困难，钻具跳动较剧烈。稍湿、中密～密实。

　　该层也存在于回填区，原为较密实的地层，由于人为采砂，导致地表以下的圆砾层被严重破坏，已被回填。

　　③卵石：深灰色，本次勘察该层未被揭穿，埋深5.50～26.00m，揭露厚度2.60～20.00m。本层骨架颗粒部分连续接触，磨圆度较好，多呈圆状，颗粒分选差，骨架颗粒2～10㎝，偶夹有漂石，最大粒径达150mm。颗粒间充填物以砾砂和圆砾为主。井壁直立稳定，锹镐难挖掘，钻进困难，钻具跳动剧烈。稍湿～湿、密实。

　　在回填区该层中上部原为密实的地层，由于人为采砂，导致卵石中上部土层被严重破坏，现已被回填。

　　3.3场地水文地质条件

　　建场地回填区地势较低渗水，在自然地面局部场地下20.0m左右出现积水，在场地中的其它区域勘探深度范围内未见地下水。

　　3.4不良地质现象

　　勘察场地的回填区内由于人类取砂活动对地质环境破坏严重，导致回填区的第四系土层被破坏、扰动，土体的力学强度大幅下降，工程性能极差，场地均匀性、稳定性极差，不能满足拟建物地基承载力的要求。回填区为深回填的砂坑，其主要成份为杂填土，场地存在地面严重沉降的不良地质作用。

　　4场地试验成果分析及岩土工程地质条件分析评价

　　4.1颗分试验分析评价

　　通过颗粒分析试验得知②圆砾的不均匀系数为6.71～31.79，比较分散；曲率系数为0.27～3.07，存在中间粒径缺失现象，说明圆砾分选性一般；③卵石的不均匀系数为6.56～74.27，比较分散；曲率系数为1.31～17.13，说明卵石分选性良好。

　　4.2场地土的腐蚀性评价

　　场地环境类型为Ⅲ类。经取样分析，根据[SO42-]含量的最大值判定，场地土对混凝土结构具有强腐蚀性；利用[Cl-]的最大值进行腐蚀性评价，场地土对混凝土结构中的钢筋具有中腐蚀性。

　　4.3场地盐渍土评价

　　根据拟建场地覆盖层的地形环境条件及土化学试验结果分析，覆盖层中硫酸中盐渍土发育，主要是干旱地区强烈的蒸发作用将土中的易溶盐颗粒聚集地表（自然地面-3.00m以上）形成的，由于拟建场地土的易溶盐含量为0.110～1.947%，岩土颗粒之间无易溶盐颗粒胶结层发育，在天然与浸水状态下的沉降量都很小，其湿陷性较低，沉降差值也不大，且硫酸钠含量小于1%，可不考虑盐胀性，因此盐渍土不会对地基稳定性造成不利影响。而由于场地盐渍土对混凝土结构具有强腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具有中腐蚀性，因此不宜作为回填土使用，设计时因根据盐渍土类型和侵蚀等级采取相应的防护措施。

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　　4.4场地水文地质条件评价

　　拟建场地回填区地势较低渗水，在局部场地自然地面下20.0m左右出现积水，在拟建场地中的其它区域的勘探深度范围内未见地下水，在地基处理过程应考虑场地积水对施工的影响。

　　4.5场地地下积水的腐蚀性评价

　　场地环境类型为Ⅲ类。场地地下积水对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。

　　4.6重型动力触探试验分析评价

　　通过在拟建场地做重型动力触探试验可知，在②圆砾上动力触探击数试验为16.1～25.0击，属密实状态；而在③卵石上动力触探击数试验为15.9～27.9击，属密实状态。

　　4.7载荷试验分析评价

　　在拟建场地的③卵石层上部（自然地面以下-5.50m）布置载荷试验1组。采用分级加载的加荷方式，每级加载87.2kPa，在700kPa荷载下，累计沉降量为4.89㎜。承载力特征值取前一级荷载的一半，即为350kPa，变形模量E0=48.751MPa。

　　在拟建场地的③卵石层中上部（自然地面以下-10.00m）布置载荷试验1组。采用分级加载的加荷方式，每级加载100kPa，在800kPa荷载下，累计沉降量为5.71㎜。承载力特征值取前一级荷载的一半，即为400kPa，变形模量E0=50.392MPa。

　　4.8高密度电法试验分析评价

　　本次勘察物探采用高密度电阻率测试，对上层不均匀地质体的空间分布进行了探测。不同岩层或同一岩层由于成分和结构等因素的不同，而具有不同的电阻率。通过接地电极将直流电供入地下，建立稳定的人工电场，在地表观测某点垂直方向或某剖面的水平方向的电阻率变化，从而了解岩层的分布或地质构造特点。在实际工作中，所测得的电阻率为视电阻率，是不均质体的综合反映。根据现场地形条件及杂填土的分布情况，共布置了1条探测剖面，以测试场地内存在的杂填土分布范围及厚度，以弥补勘探点采用钻孔及人工支护探井无法全面揭穿杂填土的不足。根据高密度电阻率测试，场地内的杂填土最厚可达26.0m。

　　4.9岩土层评价

　　①杂填土：严禁作为建筑物基础持力层，应予以清除。

　　②圆砾：在拟建场地非回填区分布，厚度较小，层位较稳定，其上部为硫酸中盐渍土，具有强腐蚀性，不宜直接作为拟建物物基础持力层；其下部是良好的建筑物（非高层）基础持力层。

　　③卵石：厚度大，层位稳定，是良好的建筑物基础持力层。

　　4.10岩土层物理力学指标

　　表2岩土层物理力学指标

　　岩土层fak

　　（kPa）E0

　　（MPa）C

　　（kPa）Φ

　　（°）K

　　（KN/m3）γ

　　（KN/m3）

　　②圆砾250254354000020.0

　　③卵石（自然地面-5.5m～-10.0m）350484406000025.0

　　③卵石（自然地面-10.0m以下）400504408000025.0

　　4.11不良地质现象评价

　　勘察场地的回填区内由于人类取砂活动对地质环境破坏严重，导致回填区的第四系土层被破坏、扰动，土体的力学强度大幅下降，工程性能极差，场地均匀性、稳定性极差，不能满足拟建物地基承载力的要求。回填区为深回填的砂坑，其主要成份为杂填土，场地存在地面严重沉降的不良地质作用，在工程建设及后期使用期间也易遭受此类灾害的影响。

　　4.12拟建场地内处理后回填土厚度大，虽然已经进行过处理，仍存在不稳定，边坡体存在潜在的滑移、崩塌危险，对高边坡应按现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）的规定进行整治，确保其稳定性。

　　4.13拟建工程基坑开挖时，必须对基坑采取相应的支护措施，基坑支护设计与施工应符合《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）及《新疆建筑基坑土钉支护统一技术规定》（XJJ038-2008）的有关规定。

　　5地基基础方案

　　根据本工程的结构类型、特点、荷载分布及对变形的要求，考虑场地的岩土工程条件（特别是场地最大填土厚度达26.6m）、地下水条件、岩土参数的不确定性等因素，将拟建场地分为非回填区、回填区及交接区3个区域，分别详述地基处理方案。

　　5.1拟建场地非回填区的建筑物基础可采用天然地基，非高层建筑物基础可砌置于②圆砾上，高层建筑物基础可砌置于③卵石上，岩土设计参数分别可按推荐值使用。

　　5.2考虑填土厚度大，对拟建场地回填区的建筑物地基处理的方案如下：

　　5.2.1“强夯+扩底墩”法：将杂填土全部挖除，用级配良好的碎石土分层回填（厚度﹤4m），在最优含水率的条件下进行分层强夯，夯击能采用2000kN·m，处理深度4～5m，夯点位置采取等边三角形布置，强夯处理至基底标高后，采用人工成孔扩底墩，桩身穿透夯实土层且进入③卵石的深度大于3m，桩的极限端阻力标准值可按qpk=5000kPa设计。

　　5.2.2“垫层+扩底墩”法：将杂填土全部挖除，用级配良好的碎石土分层碾压夯实，压实系数不小于0.95，分层碾压处理至基底标高后，采用人工成孔扩底墩，桩身穿透碾实土层且进入③卵石的深度大于3m，桩的极限端阻力标准值可按qpk=5000kPa设计。

　　5.2.3“垫层+强夯”法：将杂填土挖除，选用级配良好的碎石土分层碾压夯实，压实系数不小于0.95，每分层碾压处理5m后，在最优含水率的条件下进行强夯，夯击能采用3000kN·m，处理深度5～6m，夯点位置采取等边三角形布置，处理后地基承载力特征值fak≥260kPa，且最终结果由载荷试验确定。采用“垫层+强夯”法仅对非高层建筑使用。

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　　5.3对拟建场地回填区的建筑物地基可采用“垫层+强夯+刚性桩”的方法进行处理：处理后高层建筑（30F）可按fak=480kPa、K=80000KN/m3设计，高层建筑（24～28F）可按fak=450kPa、K=80000KN/m3设计，小高层建筑（15～16F）可按fak=270kPa、K=80000KN/m3设计。

　　5.4考虑场地土的整体刚度及不均匀沉降，对拟建场地交接区的建筑物地基处理的方案如下：

　　5.4.1“强夯+扩底墩”法：将杂填土全部挖除，用级配良好的碎石土分层回填（厚度﹤4m），在最优含水率的条件下进行分层强夯，夯击能采用2000kN·m，处理深度4～5m，夯点位置采取等边三角形布置，强夯处理至基底标高后，采用人工成孔扩底墩，回填夯实部分的桩身穿透夯实土层且进入③卵石的深度大于3m，原状土部分的桩身进入③卵石的深度大于5m，桩的极限端阻力标准值可按qpk=5000kPa设计。

　　5.4.2“垫层+扩底墩”法：将杂填土全部挖除，用级配良好的碎石土分层碾压夯实，压实系数不小于0.95，分层碾压处理至基底标高后，采用人工成孔扩底墩，回填碾实部分的桩身穿透碾实土层且进入③卵石的深度大于3m，原状土部分的桩身进入③卵石的深度大于5m，桩的极限端阻力标准值可按qpk=5000kPa设计。

　　综上所述，无论采用以上哪一种地基处理方案都是为了加强场地土的整体刚度，减小场地的不均匀沉降，且最终结果由载荷试验确定。

　　6场地适宜性和稳定性评价

　　本工程场地抗震设防烈度为8度，设计基本地震加深度值为0.20g，设计地震分组为第二组。结合场地土波速测试结果判定，场地覆盖层厚度为9.0～13.4m，等效剪切波速325～346m/s，平均剪切模量211～239MPa，Ⅱ类建筑场地，属抗震一般地段。

　　7场地土均匀性评价

　　本场地勘探深度（32m）内共有三层主要土层，分别为①杂填土、②圆砾及③卵石，其无论在水平方向上、还是在垂直方向上分布均不均匀，层位变化较大，地基土层位较稳定，总体评价场地土为不均匀性场地土。

　　8其它结论与建议

　　8.1拟建工程场地地貌单一，地层简单，为中硬场地土，Ⅱ类建筑场地，属对抗震一般地段。

　　8.2基坑回填应排除积水，清除虚土和建筑垃圾，选用级配良好的无腐蚀性碎石土进行分层碾压夯实回填或用素混凝土回填，并对称进行。

　　8.3本区标准冻深1.4m，抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度0.20g。

　　8.4拟建场地位于南北向山谷斜坡上，山谷地势南高北低，拟建物建设前应规划好场地的地表水排泄通道，保证场地地表水、大气降水、洪水、工业及生活用水排水通畅，并建议在场地南部外围修筑防洪沟。

　　8.5基坑范围内可能埋藏旧基础、杂土坑等，场地周边密布有各类地下管沟、管线，施工单位应妥善处理。基槽开挖后须通知我院勘察技术人员验槽，验槽合格后方可进行基础施工。

　　根据中华人民共和国建设部、国家工商行政管理局监制的建设工程勘察合同（一）“第二条发包人应及时向勘察人提供下列文件资料，并对其准确性、可靠性负责”中的第2.4条：“提供勘察工作范围地下已有埋藏物的资料（如电力、电讯电缆、各种管道、人防设施、洞室等）及具体位置分布图”。

　　8.6勘探点高程采用绝对高程，仅作为勘察之用。