岩土工程地质特征及地基基础方案建议—以咸宁市锦华温泉都城商业综合体工程为例

■吴志刚 ■中冶地勘岩土工程有限责任公司五二〇分公司，河北 邢台 054000

岩土工程的技术应用于实际施工时，必须考虑到两方面的现实要素，一是工程需求，二是工程条件，二者都会对地基基础的整体方案产生影响。本文将以湖北省咸宁市锦华温泉都城商业综合体工程为例，探析地质特征对工程方案的具体影响。该工程具有要求荷载大、设备工作环境温度高的特征，因此必须保证足够的地基基础强度。在进行施工之前，通过多个钻孔对施工场地的岩土地质特征进行详勘与补勘，以此确定场地在土层和地下水两方面的地质特征。

1 从岩土分层看工程的地质特征

1.1 第四系人工填土层的地质特征

该土层位于场地的最上部，是一种杂色的素填土，成分以粉质粘土为主，夹杂大量的风化铁姜石、细砾粒、石英沙粒。从分布上来看，以场地北部为主，厚度在0.5米到1米之间。从性能上来看，具有一定的湿度，但相当松散，压实度也不高，可以断定为工程性能不足以满足天然地基的需求。

1.2 第四系坡积层的地质特征

该土层的主要成分是杂色的粘土，杂质成分包括细砾和较粗的石英沙粒，前者较少而后者较多。从分布上来看，整个场地均有分布，但厚度差异相当大，最薄处不足一米，最厚处超过了4米。从性能上看，其湿度比人工填土层更高，因此可塑性较好，粘性也较高，虽然局部有硬塑特征，但依然属于高压缩性的土层。从综合密度、粘聚力、孔隙比、液性指数、压缩系数、压缩模量等多方面的物理性能来看，坡积层在承载力方面并不高，不足以当作天然地基。

1.3 第四系残积层的地质特征

该土层的地质特征较为复杂，视土成分和特征的不同可以分为四种。

第一种的成分为褐紫色的砂质粘性土，来源是白垩系砂岩的风化残积，杂质成分以粗粒石英砂、细砾、长石风化后残留的碎块为主。基本分布在工程场地的中部和南部。湿度相当高，由于具有较好的可塑性和粘性，所以依然属于高压缩性的土，承载力值不足以当作基础持力层。

第二种的成分为褐紫色或褐红色粘性土，成因和主要杂质与第一种相同。分布极广，基本遍布整个场地。虽然依然属于高压缩性土，但物理性能相当优秀，承载力足以满足复合地基桩体的持力层要求。

第三种的成分为杂色的粘性土，来源是断层角砾岩与断层泥这两种物质的风化残积。这种土层的的杂质成分较为复杂，不过硬度很高，分布也很广，在力学性能上虽然比第二种要低，但依然维持了高水准，所以同样可以当作持力层使用。

第四种在主成分和成因上与第三种相同，不同的是杂质成分中的硬质部分更多，湿度也更高，这导致其力学性能不高，无法满足基础持力层需求。

1.4 寒武系岩层的地质特征

寒武系岩层是该工程地域最下部的岩土层结构，其构成物质为微风化的大理岩，颜色呈浅灰白色，结构为块状的花岗变晶质，具有闭合性的裂隙，不过基本都和岩芯轴斜交。从风化程度上来看，风化迹象最明显的部分位于局部裂面，此外，岩层顶部的某些部位也有较强的风化现象。从岩石成分上看，主要为方解石，但变质程度相当之高。从钻孔勘察结构可知，该岩层遍布整个工程场区，厚度普遍超过3米，而且具有极高的硬度和强度，能发挥出良好的承压性，因此作为基桩的持力层非常理想。

2 从地下水概况看工程的地质特征

该工程的场地具有地下水贫乏的特征，并且埋藏非常浅，地下水在静止状态下水位埋深仅有1到2.5米左右，标高也仅有20米左右。这些地下水的种类有两种，一种是碳酸盐岩类的裂隙产生的溶洞水，另一种是松散岩类产生的孔隙水，这两种水均靠雨水和地下水进行补给。雨水的主要补给方式是通过大气降雨进行渗透，地下水的主要补给方式则是利用侧向的径流。提取地下水水样，并进行化学方面的检测、试验和分析可知，此处的地下水具备弱腐蚀性，但这种腐蚀性仅针对钢结构和混凝土结构，对复合的钢筋混凝土结构则基本没有任何腐蚀性。

3 依照地质特征总结工程场地状况

从上述两种地质特征来看，工程场地的土层性能需要分两方面来看，基岩土层的浅部在工程性能上只能说是一般，而基岩土层的深部则具备良好的工程性能，地质现象基本保证了土层的稳定性。预估场地的地震反应特征，结合当地的地质历史特征记录，提出场地位于某正断层下盘部位的推论，需要针对地震情况下的安全性和可能性进行进一步的技术评价，由于该评价过于困难和繁杂，本文在此不做赘述。不过，该场地基本由中软土构成，兼之并无可液化土层，所以只要地震的安全评价过关即可当作岩土工程的一般场地。

4 结合地质特征的地基基础方案

4.1 地基基础的基础方案

地基基础确定为复合类的筏形基础，桩体则有下述三种桩体可供选择，分别是水泥煤粉混合的碎石桩、高压下的旋喷桩、水泥做成的搅拌桩。将第四系残积层当作桩体的持力层，具体来说，是选择其中的褐紫色与褐红色粘性土部分当作主要持力层，以杂色粘性土的部分加以辅助。筏形基础的建造必须等复合地基处理完毕，并检验合格后才可以进行。

4.2 地基基础的桩基方案

该部分的桩型可用的有两种，分别是预制桩和钻孔灌注桩。其中预制桩的持力层和上文的复合地基基础桩体相同，都是将第四系残积层中褐紫色与褐红色粘性土部分当作主要持力层，以杂色粘性土的部分加以辅助。而钻孔灌注桩的持力层则为寒武系岩层中的微风化大理岩部分，这种岩层具有层顶变化起伏大的特点。实际勘察可知，该工程地域内的微风化大理岩层在南面的埋深相当之浅，北面却相当之深，这种差异特点令嵌岩段承段的施工难度加大了。原本这种施工工艺对桩端的入岩深度有至少超过3倍桩径的严格要求，但在实际的工程条件和工程难度下很难实现。所以出于安全性、经济性、可行性等多方面的考虑，制定如下工程方案:在工程场地的南面——基岩埋深较浅的地方(50米以下)，依然使用嵌岩端承桩;在工程场地的北面——基岩埋深较深的地方(50米以上)，改用预制桩或者筏形基础。

5 结语

岩土工程在地基基础方案的制定和选择上以稳定性为第一目的，为此必须先对工程地域的地质特征进行考察和分析，完成对工程场地的评估才行。所以，可以说岩土工程地基基础方案的选择在本质上是一种对场地稳定性的评估，只有得出了场地的性能特征才能依据这些特征制定与场地适性最高的施工方案，为未来土木工程的整体施工打下最坚实的基础。

［1］工程地质手册编委会.工程地质手册(第四版)［S］.北京:中国建筑工业出版社，2007.

［2］喻林，夏训清，付乐.简明地基基础结构设计施工资料集成［M］.中国电力出版社，2004.

［3］GB50021－2001.岩土工程勘察规范［S］.

［4］陈希哲.土力学地基基础［M］.北京:清华大学出版社，2004.

［5］GB20007－2002.建筑地基基础设计规范［S］.