某工程中新近沉积土的判定及综合评价

曹江涛，翟伟强

(华北地质勘查局五一九大队 ，河北保定 071051)

新近沉积土是指第四纪全新世(Q4)中、晚期形成的土，是在流水、重力和风力作用下重新搬运堆积(沉积)或由其它因素形成的冲洪积、坡积和风积土。由于我国对新近沉积土研究时间短，不同地域的新近沉积土又受所处地貌特征、沉积环境、成因等诸多因素的影响，所以无论是国家标准[1]还是行业标准[2]，均未单独对新近沉积土进行明确、详细地分类，多是按土的堆积年代、地质成因或颗粒级配、塑性指数等，对其进行宏观分类；1996年，由我国勘察大师林宗元主编的《岩土工程勘察设计手册》在参考各种标准、规范后，对新近沉积土进行了较为详尽的划分，以土的力学性质为主要划分依据，把新近沉积土划分为：新近沉积黏性土、新近沉积粉土和砂砾土、新近沉积黄土。

由于新近沉积土地层不稳定、工程性能差，承载力低等多种因素，往往对工程产生不利的影响，建筑施工时需要进行处理。因此，许多勘察单位施工时，对新近沉积土也相当重视，以免因勘察不准确而产生工程质量问题。

但在实际工作中，由于受钻孔内取土的限制，在新近沉积土特征不明显的情况下，很难全部辨认出或根本不能区分，在这种情况下，就要结合野外观察与室内鉴定综合判定、分析、评价。

1 工程概况

1.1 工程概况

某单位拟建一栋办公楼与一栋试验楼，砖混结构，其中办公楼长59.8 m、宽16.2 m、6层，试验楼长59.8 m、宽17.6 m、5层，均拟采用条形基础，工程安全等级为二级。

拟建场地的地貌单元为华北冲洪积平原的西部边缘带，地势平坦开阔。

1.2 勘察方案布署及勘察手段

本次勘察技术方法采取以钻探取样试验为主，结合标准贯入试验及单桥静力触探两种原位测试、波速测试等多种测试手段进行。按建筑物周边布孔原则，共布置勘探孔16个，其中取土试样钻孔8个，标准贯入试验孔3个，静力触探试验孔3个，鉴别孔2个，孔深10.0～15.0 m。通过上述勘察手段,为查明拟建场地岩土层的分布及其工程特性取得了必要的数据。工程地质勘探点平面布置见图1。

图例:①取土试样钻孔;②标准贯入试验孔;③静力触探试验孔;④波速测试孔;⑤鉴别孔;⑥钻孔编号;⑦工程地质剖面位置及编号;⑧推测软硬场地分界线;⑨推测新近沉积地层与正常沉积地层分界线;⑩不同力学性能场地单元范围及编号。图1 工程地质勘探点平面布置

2 新近沉积土的判定

2.1 野外施工特征

在野外施工过程中，发现整个拟建场地地质产生条件较复杂，南北向土层间厚度变化大或局部地层缺失，东西两侧场地软硬不均等，具体情况为：

(1)通过勘察发现，各土层水平方向上厚度变化不大，如1-1’工程地质剖面图中，钻孔ZK1、ZK2、ZK3、ZK4之间各土层的厚度最大差值为1.2 m，各土层的层面坡度均小于10 %；而在纵向上厚度变化较大，如8-8’工程地质剖面图中，钻孔ZK4、ZK8与ZK12、ZK16间各土层的厚度最大差值为4.6 m，⑧层以上各土层的层面坡度均大于10 %，如图2所示。结合1-1’、8-8’及其它工程地质剖面图中同一土层在水平方向、纵向上厚度的变化，现场技术人员怀疑场地内存在一条近东西向的埋藏古沟槽产生。

图例:①杂填土；②5粉土；③粉质黏土；④细砂；⑤中砂；⑥钻孔内取样位置及编号；⑦标准贯入试验位置及击数；⑧单桥静力触探曲线；⑨推测新近代沉积地层与正常沉积地层分界线;⑩土层编号。图2 8-8’工程地质剖面

(2)在施工过程中，野外观察场地东侧8.0 m左右以上土层的含水量明显高于西侧土层的含水量，可按含水状态及软硬程度划分为2个区段，其分界线如图1中A-A’所示。

(3)整个拟建场地砂层以上的粉土、粉质黏土等土层，呈褐黄或黄褐色，密实度较好，标准贯入击数一般为4～15击。其内未见贝壳、碎砖瓦、陶瓷片、朽木等包含物。野外观察该土层，无论从颜色、结构及包含物上均未见明显新近沉积土的特征，仅是局部粉土中含少量砂质或粉质黏土中粉质、砂质略重。

场地内是否存在埋藏古沟槽，埋藏古沟槽的方向如何，是否因存在一条南北向的古沟槽导致产生场地东西两侧软硬程度不均，还是其他原因导致产生场地西硬东软的问题成为本次岩土工程勘察以及对场地地质条件能否正确分析、评价的关键。

2.2 根据室内试验指标进行鉴别

根据目前的工作状况，依据野外勘察施工中描述的土层情况不能准确判定是否为新近沉积土，此时，则可依据室内物理力学性质试验指标进行判别，以此进行借鉴、参考。

依据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB 50025-2004)对新近堆积黄土的划分，采用判别分析方法，将新近堆积黄土和一般黄土分成两组，计算出判别函数分界值R0，然后根据判别式计算待判别未知土层的判别值R。

其判别式为：R= -68.45e+10.98a-7.16γ+1.18ω

R0=-154.80

式中：e为孔隙比；a为压缩系数,取0～100 kPa，或50～150 kPa压力段的压缩系数之大者(MPa-1)；γ为土的重度(kN/m3)；ω为土的天然含水量( %)。

当R>R0时，待判别土层为新近堆积黄土。当R

经过室内试验，得出本场地各钻孔内样品的物理力学性质指标。现仅以ZK16孔内数据为例，依据上述公式进行计算(表1)。

依据规范[3]要求，当有一半以上土样R>R0时，则可判定该场地内的黄土为新近堆积黄土。该规范要求同样适用于新近沉积的粉土及粉质黏土等。ZK16钻孔中R>R0的土样比例为63 %，满足规范要求，可判定此孔内的土样为新近沉积土。用同样的方法对其他取土试样钻孔进行判别，均可满足规范要求，故可判定本场地内②～⑤层为新近沉积土层。

表1 ZK16孔土层物理力学性质参数及判别值R计算结果

注：压缩系数(a)采用50～150 kPa压力段的数值。

同时，从表1及其他钻孔中数据可以看出新近沉积粉土、新近沉积粉质黏土的天然孔隙比、液限普遍比第四纪正常沉积的粉土、粉质黏土均稍高，而压缩模量值则相对较低，大部分在4～7 MPa之间。

2.3 根据原位测试进行鉴别

当野外施工不能准确判定是否为新近沉积土时，亦可依据一些较成熟的经验来进行鉴别。

虽然河北省及保定市均没有相关的室内判别新近沉积土的相关标准，由于保定紧邻北京，二者同属于华北平原地层，为山前冲洪积平原，在地貌特征、沉积环境、成因等方面极其类似，而北京对于新近沉积土的研究时间相对较长、较系统，故而亦可借鉴北京方面较成熟的取值标准来进行鉴别。

依据北京地区对新近堆积土采用以原位测试为主的研究成果[4]，以静力触探比贯入阻力Ps( MPa)与土的压缩模量Es( MPa)为变量建立的判别函数公式为：

R=1.014Es-1.518Ps

判别函数分界值：R0=4.4

当判别土层的R>R0时，为一般堆积土；当判别土层的R

下面仅以ZK16孔内压缩模量Es数值及ZK12孔内静力触探比贯入阻力Ps数值为例，依据上述公式进行计算(表2)。

表2 判定计算结果

依据上述经验公式，可判定ZK16、ZK12孔内②～⑤层为新近沉积土层。利用其他钻孔内压缩模量Es数据及静力触探比贯入阻力Ps数据均得出相同结论，故可判定整个场地内②～⑤层为新近沉积土层。

3 场地综合评价

3.1 场地条件分析

通过利用室内物理力学性质试验指标进行计算，并结合野外地质特征综合判定场地内②～⑤层为新近代沉积土层。

同时，经调查，拟建场地西部原为该单位的库房区范围，地表大部分为路面硬化较好，地表排水通畅，库房前后高大的树木较多，受其影响，浅部土层含水量较少，土质干硬。场地东部原为居住区，且原有锅炉房位于东北角，上下水管道较多，设备老旧，渗漏水较多，且地表排水不畅，土质相对较湿软，是导致拟建场地西硬东软的原因，属正常沉积土层，排除了南北向存在埋藏古沟槽的可能性，因此判定场地内埋藏古沟槽的方向为近东西向。

该埋藏古沟槽地层与正常沉积地层分界线如图1中B-B’所示。由于场地内土层在相同岩性上力学性能也很不均匀，故而按分界线A-A’、B-B’将整个拟建场地划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个不同力学性能的小区块(图1)。

综合评定整个拟建场地为工程地质条件不利地段。

3.2 场地地基条件评价

就整个拟建场地地基而言，4个不同力学性能小区块的土质软硬程度差异明显，承载力值相差较大，各层分布厚度及层面坡度变化较大，地基均匀性差异较大，试验楼地基跨越正常沉积地层软硬区分界及西南角极少部分处于两种不同工程地质单元，办公楼地基处于新近代古沟槽地层内且跨越软硬区分界。

根据上述情况，建议试验楼以⑥层粉土为浅埋基础的主要持力层，基础设计地基承载力取软弱区的数值，同时采取加大基础措施及上部结构的刚度与整体性，以降低地基不均匀沉降对工程的影响。或在软弱区采用少量水泥土桩复合地基，以增强软弱区的地基承载力，二者进行经济技术方案对比后而定。对于西南角处极小部分的新近代沉积地层，可采用换填法进行处理。

对于办公楼，以②层新近沉积粉土为浅埋基础的主要持力层，采用CFG桩复合地基进行处理，以提高地基承载力及降低地基不均匀沉降对工程的影响。考虑办公楼地基跨越新近代古沟槽沉积地层内软硬区分界，建议可采用不同桩长或不同置换率进行设计，以满足复合地基均匀性的要求。

4 结束语

工程中对新近沉积土的判定，在野外施工过程中，可依赖其现场所处地貌部位、土的外观特征进行判定；当其野外识别特征不明显，对其判定把握性不大时，应根据土的物理力学性质指标做出判别分析；亦可依据当地研究程度较高的、较成熟的取值标准来进行鉴别，或是按上述方法进行综合判定。只有对拟建场地地层做出正确的认识，才能进一步对整个场地做出准确的分析、评价，才能更好地为建设工程服务。

[1] GB 50021-2001岩土工程勘察规范[S]

[2] JTS 133-1-2010港口工程地质勘察规范[S]

[3] GB 50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范[S]

[4] 林宗元 .岩土工程勘察设计手册[M].沈阳： 辽宁科学技术出版社,1996