湿陷性黄土地区地质勘察与评价

于建华　马俊

摘 要：通过对九龙国际商业广场工程地基的岩土工程勘察，对场区地基的稳定性、湿陷性、承载力进行了评价，提出地基基础选型的建议和有关岩土参数。

关键词：岩土工程勘察；湿陷性黄土；地基基础方案评价

1 拟建工程及勘察概况

1.1 工程概况

拟建的九龙国际商业广场位于宁夏固原市新区内，高速公路西边，建业路西侧、希望路北侧、新城纵一路东侧。拟建场地为荒地。主要建筑物为17栋2F-4F商业建筑。

1.2 勘察概况

根据勘察工作的任务和要求，以及场地地基复杂程度等级三级，拟建建筑物特点及场地条件，本工程布孔方法：按网格布设勘探孔。本次勘察共布勘探孔66个，其中，人工探井44个，探井深度16.20m；原位测试勘探孔22个，钻孔深度16.45m。其中控制性钻孔数量≥2/3钻孔数量，钻孔间距控制在40.0m以内。

2 场地工程地质条件

2.1 地层岩性

根据勘察揭示，在本场区勘察深度范围内，为第四系风积相堆积地层。整个场区地层自上而下可分为下述两层，现分层描述如下：（1）黄土状粉土（Q4eol）：黄褐色，干燥-稍湿，稍密，具垂直节理，孔隙发育，含钙丝和少量钙质结核；在此层取原状样339件，土工试验结果表明，该层土为中等压缩性土，具湿陷性，该层在场区广泛分布。层顶高程1795.07-1801.35m，层底高程1784.07-1791.55m，层厚7.80-11.80m。（2）黄土状粉土（Q4eol）：黄褐色，稍湿，稍密-中密，具垂直节理，孔隙发育，含钙丝和少量钙质结核；在此层取原状样143件，土工试验结果表明，该层土为中等压缩性土，不具湿陷性，该层在场区广泛分布。最大揭露厚度16.45m。层顶高程1784.07-1791.55m，层顶埋深7.80-11.80m。

2.2 场地水文地质条件

场区无地表径流，勘察深度范围内未见地下水位，根据区域地质资料，该区地下水埋深大于40m。

3 岩土工程分析与评价

3.1 场地土湿陷性评价

依据中国湿陷性黄土工程地质分区略图，固原地区属Ⅱ区，湿陷量计算表有关参数按Ⅱ区选用。根据试验资料并依据规范中的计算公式计算后得出以下结果，总湿陷量395.7-582.8mm，自重湿陷量73.6-235.0mm，湿陷深度7.8-11.8m。综合评价：本场区属于Ⅱ（中等）自重湿陷场地。

3.2 场地土承载力评价

根据岩土参数的可靠性及适用性要求，综合分析本次工程的取样及原位测试结果：（1）本工程以采取不扰动土样作为评价指标，用以评定岩土的性状，作为划分地层、鉴定类别的主要依据；（2）以原位测试及室内土工试验结果作为计算指标，用以确定地基承载力，预测岩土体在荷载和自然条件作用下的力学行为及变化趋势。

3.3 场地地震效应评价

场区勘探深度范围内，未见有地下水，因此地基土无液化现象，综合评定本场区为不液化场区。勘察场区未发现有滑坡、崩塌、断裂等不良地质作用，属建筑抗震一般地段。

3.4 场地稳定性及适宜性评价

本场区为抗震设防8度区，地基主要持力层、受力层范围内承载力特征值均fak>100kPa，可不考虑地基主要持力层及受力层范围内存在软土震陷的影响。建筑场地内及其附近无全新活动断裂、发震断裂和正在活动的地裂缝。本次勘察结果表明，该场地地貌类型单一，地层结构较简单，主要土层分布连续，厚度较稳定，场区范围内无暗浜、土洞、塌陷等其他不良地质作用及埋设物，适宜本工程的建设。

4 地基基础方案论证及建议

4.1 地基基础方案论证

对于自重湿陷性场地地基处理常用方法有灰土垫层、重锤夯实、强夯、土（或灰土）桩挤密等，可以完全或部分消除地基的湿陷性，或采用桩基础或深基础穿透湿陷性黄土层，使建筑物基础坐落在密实的非湿性土层上，保证建筑物的安全和正常使用。

本工程主要建筑物为2F-4F商业建筑，建筑荷载小，勘察场区属于Ⅱ（中等）自重湿陷场地。重锤夯实及强夯方案均因存在震动，对周边建筑物结构影响大，本工程不适用；桩基础在经济、工期方面不适合。经各方案对比，本工程采用灰土垫层及灰土挤密桩较为适宜。

4.2 地基基础方案建议

4.2.1 建议采用人工地基基础方案（灰土垫层）。做土（或灰土）垫层，由灰土（3∶7灰土或2：8灰土）分层碾压而成，分层铺填厚度宜为200mm，碾压振密。垫层由灰土、素土两部分组成。垫层上部为3∶7灰土垫层，其厚度不小于1.0m；垫层下部可采用素土夯填。

土（或灰土）垫层的施工质量，应用压实系数λc控制，并应符合下列规定： 小于或等于3m的土（或灰土）垫层，不应小于0.95；大于3m的土（或灰土）垫层，其超过3m部分不应小于0.97。土（或灰土）垫层厚度在3.6m-4.5m，经计算，下部未经处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量小于200mm，垫层承载力推荐值fak=160kPa。采用灰土垫层时，建议整片处理，其处理范围应大于建筑物底层平面的面积，超出建筑物外墙基础外缘的宽度每边不宜小于处理土层厚度的1/2，并不应小于2m。人工地基承载力深宽修正系数ηb=0，ηd=1.0。经处理后人工地基承载力特征值应通过现场载荷试验确定。

4.2.2 建议采用灰土挤密桩复合地基。开挖至基础底板后进行灰土挤密桩施工，灰土挤密桩的孔位宜按正三角形布置，孔心距可取0.9m。挤密孔直径宜为0.40m，挤密孔深度宜为拟建筑物基础底标高下8.0m，不宜预钻孔；孔底在填料前必须夯实，孔内填料宜用灰土，填料宜分层回填夯实，其压实系数不宜小于0.95。下部未经处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量小于200mm，处理后的复合地基承载力可按160kPa考虑使用，最终使用地基承载力特征值应通过现场载荷试验确定。

5 基坑工程

5.1 基坑工程概况

根据拟建建筑物±0.00标高及其埋深，按换填方案考虑，基坑最大开挖深度为6.0m。拟建建筑物基坑其它方向较为开阔，通过对基坑周围2-3倍基坑开挖深度范围内的地质调查，地层的横向展布、各土层的厚度、物理力学性状与基坑范围内无明显差异基本一致，场区拟建筑物距已建建筑物距离在25.0～40.0m，无影响施工的地上及地下设施。按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），基坑支护结构安全等级为二级。

5.2 支护建议

本工程基坑开挖所涉及的土层主要为黄土状粉土，其边坡容许值按1：0.75～1：1，也可按当地施工经验采用安全经济的边坡坡度。各土层边坡容许值是参照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）中表6.7.2并结合经验给定。对开挖深度≤5.0m的基坑可采用上述自然放坡。开挖深度>5.0m基坑，建议采用土钉墙、喷锚支护措施、或其他支护方案，土钉墙的设计及施工按《建筑基坑支护技术规程JGJ 120-2012》中的第5章及其他相关规范。

6 结束语

（1）建筑场地岩土体稳定，无不良地质，宜于工程建设。（2）采用灰土垫层进行地基处理时，所选用灰土的含水量应接近最优含水量，最优含水量一般通过击实试验确定。（3）基坑开挖应严格按设计要求进行，基坑周边超载，不得超过设计荷载限制条件。土方开挖完成后应及时进行结构施工，防止基坑坍塌、水浸和暴露。