浅谈山区岩土地基与处理

万天佐

摘要:正确认识山区岩土地基的特性和规律性,不但可以避免事故,而且对合理利用和正确处理山区岩土地基也是必要的。文章介绍了山区岩土地基的两种处理方式,一类是处理压缩性较高酌地基,使之适应压缩性较低的地基;另一类是处理压缩性较低的地基,使之与压缩性较高的地基相适应。以上两种方法均能取得良好的效果。

关键词:山区岩土地基;地基处理;山区施工;压缩性

中图分类号:TU471文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)24-0182-02

一、山区地基

在我国以往的山区建设中,出于对其地质条件的复杂性和规律性认识不足,有的工程建成后,被迫搬迁,有的花了大量整治费用,还有个别工程遭到破坏,结国家造成了巨大损失。但是在更多的工程实践中,由于避开了有不良地质现象的地段,或采取了可靠的防治措施,避免了工程事故。因此,在山区建设中,应对建设场区作必要的工程地质和水文地质评价,对建筑物有直接危害或潜在威胁的滑坡、泥石流、崩塌以及岩溶、土洞等强烈发育的地段,一般不允许选作为建设场地,如必须使用这类场地,则应采取可靠的防治措施。

还有些山区工程事故,如土体滑动、斜坡失稳以及基础和地坪下沉,常常与大量的土石方工程处理不当有关。为此,当建设场地选定之后,在总图布置阶段,就应根据工艺要求,结合具体的地形地质条件,合理利用建设场地,将主体建筑布置在较好的地基土上,并应尽量减少大挖大填,以期达到投资少、收效好的结果。

此外,在长期的自然状态下,大多数山区因其特有的工程地质和水文地质条件,已形成天然的排水系统和生态平衡,使场区处于相对稳定状态。因此,充分利用和保护这些自然形成的排水系统和山地植被,不但可节省建设投资,而且还能保证建筑物的安全。当必须改变原排水系统时,则应在适合疏导和拦截的部位,将水引出场外。在受山洪影响的地段,则应采取相应的排洪措施。

二、山区岩土地基

在地基的主要受力层范围内,如遇下列情况之一,属于岩土地基:下卧基岩表面坡度较大(>10%);石芽密布并有出露;大块孤石或个别石芽出露。

1.下卧基岩表面坡度较大的地基。这类地基在山区较为普遍,由于基岩表面倾斜,使基底下土层厚薄不均。设计时,除要考虑由于岩性和厚度的变化,以致地基土的承载力和压缩性相差悬殊而引起建筑物不均匀沉降外,还要考虑地基的稳定性,即上覆土层是否可能沿倾斜的基岩表面产生滑动。在满足地基稳定条件的前提下,如坚硬基岩与基础底面之间的土层厚度大于30cm,建筑物的不均匀沉降可根据地基土的厚度及压缩性进行验算。对于一般中、小型建筑物,当结构类型和地质条件符合要求时,可不作变形验算和地基处理。

当地基条件或建筑物类型不满足要求时,应作变形验算。在差异变形超过容许值时,才考虑进行地基处理。

这类地基的另外两种特殊情况:(1)基岩表面相背倾斜,当其顶点接近或露出地面时,其地基变形条件类似大块孤石地基,对建筑物很不利,往往在基岩顶点处的墙面上产生裂缝,这时,一般应进行地基处理;(2)当建筑物横跨冲沟时,基岩夹而相向倾斜,这对建筑物的危害性相对较小。如岩层表面的倾斜平缓,而上覆土层又较好,对于一般中、小型建筑物,可只采取某些结构措施,而不作地基处理。但当岩层表面坡度较大,冲沟较深,上覆土层压缩性较高,建筑物又较大时,则应压缩层厚度变化所产生的不均匀沉降对建筑物的影响,有时需要进行地基处理。

2.石芽密布并有出露的地基。这类地基一般是在岩溶地区,我国贵州、广西和云南等省多见,其基本特点是基岩表面起伏较大,石芽之间多被红粘土所充填。勘探这类地基土时,即使把勘探点加密,也不易查清岩面起伏变化的全貌,往往需根据基槽开挖后的地基实际情况,确定对策。

关于这类地基的变形问题,目前尚无法进行理论计算,但实践表明:由于充填在石芽间的红粘土,承载力较高,压缩性较低;石芽间的土层处于侧限受力状态,其变形量小于同类土在一般情况下的变形量,所以建造在这种地基上的大量中、小型建筑物,虽未作地基处理,但一直使用正常。如石芽间由软土充填,则因土的变形大,可能使建筑物产生过大的不均匀沉降,应作地基处理。

3.大块孤石地基。在山前洪积层中或冰渍层中常出现大块孤石。这类地基类似于岩层面相背倾斜和个别石芽出露的地基,其变形条件对建筑物最为不利。如孤石接触基础底面,一般都应进行处理,否则,建筑物极易开裂,处理这类地基的办法,多采用褥垫法。

三、山区岩土地基的处理

1.岩土地基的处理方法,一般可分为两类,一类为处理软弱部分,即压缩性较高的地基,使其适应坚硬部分,即压缩性较低的地基。例如本工程移位后,计划采用箱基局部坐到基岩上的混凝土现浇层上,这是由于基岩顶面距箱基底较近,而大部分采用箱基底做桩基的作法,这部分基岩顶面距箱基底较远。因造价高、工期长,且基岩溶洞分布规律未完全探清,因而未予采用。根据工程具体情况,也可采用局部大开挖、换填,或用梁、板跨越等方法。这种处理方法其处理效果好,但不经济,且施工工期长。另一类是处理压缩性低的地基,使其与压缩性较高的地基相适应,做到调整岩土交界部位的相对变形,避免由于该处应力集中而使建筑物出现不均匀沉降。褥垫法是处理岩土地基中常用的既经济又安全可靠的方法。本工程采用石屑褥垫法,目的是调整南北不均匀沉降,因为基岩面上的土层厚度不均,悬殊较大。根据有些高层建筑地基处理经验,采用石屑做褥垫层,由于其遇较硬地基后,能自动滑动,产生较好的调整地基变形的作用。褥垫层的厚度视所需调整的沉降量而定,一般采用粗砂、碎石、级配卵石300～500mm,采用石屑,厚度300mm即可。

2.对下卧层基岩面坡度较大的地基,除考虑地基承载和变形引起建筑物不均匀沉降外,还应考虑地基土沿倾斜面滑动。当基岩表面相背倾斜,且离基础底较近时,相当于大孤石地基,应予炸除处理,换成褥垫层。当基岩相向倾斜,形成沟道时,对建筑物的危害相对减小,视沟道深度及建筑物荷载大小确定处理。对局部隆起的地基及大块孤石地基,当其距基础底较近时,对建筑物地基不均匀沉降十分不利,一般应予处理。常用的褥垫处理方法造价低,施工方便,效果较好。

3.对不均匀岩土地基的处理可分为结构措施和地基处理两方面,在不少情况下,两者是相互协调和补偿的。对建造在软、硬相差比较悬殊的岩土地基上的建筑物,当长度较大或造型较复杂时,为了减小不均匀沉降所造成的危害,宜用沉降缝将建筑物分开。但建筑物平面位置的确定和沉降缝位置的选择,既要考虑建筑物的体型,又要适应地基条件,不能顾此失彼,留下后患。多层砖石承重结构底层的隔墙应适当加密,在建筑物的两端和沉降缝的两侧均不宜布置大开间,必要时应增设圈梁以加强建筑物的整体刚度。但是,加强上部结构的效果也是有限的,当地基的差异变形超过一定限度后,建筑物仍然会产生裂缝。因此,有时还应同时处理地基以控制不均匀沉降。

关于不均匀岩土地基的处理方法,概括起来,可分为两大类:一类是处理压缩性较高酌地基,使之适应压缩性较低的地基,如采用桩基、局部深挖、换填或用梁、板、拱跨越等方法,这类地基处理方法,效果较好,但有时投资较高;另一类是处理压缩性较低的地基,使之与压缩性较高的地基相适应,如采用褥垫法,也能取得良好的效果。

参考文献

[1]王芝银,李云鹏.西部岩土工程与岩土力学问题[J].长安大学学报(自然科学版),2003,(1).

[2]何兆益,朱宏洲.山区高填方回填地基处理效果的现场试验评价[J].重庆交通学院学报,2002,(2).

[3]李维国,于凤琴,丁健.山岭重丘区高等级公路石方开挖与填筑[J].东北公路,1997,(1).

[4]柳立新.山区岩土地基处理的尝试[J].浙江建筑,1995,(1).

[5]任振甲,粟永辉,费宏光.岩土地基的处理[J].建筑工人,2006,(11).

[6]林长进.漳州市区岩土地基与桩基持力层特征分析[J].漳州职业技术学院学报,2006,(3).

[7]谢定义.工程建设中的岩土工程问题与研究[J].西安理工大学学报,1995,(1).

[8]姚志祥,罗国煜.济南市岩土地基工程地质环境质量分级与评价优势指标[J].工程地质学报,2003,(4).

[9]姚志祥,孙伟政,李相然,赵晓.烟台滨海平原地带岩土地基特征及基础形式的选择[J].烟台大学学报(自然科学与工程版),2003,(3).