软硬夹层工程地质勘察方法及建设方案的选取

李志洪

摘要：本文通过对软硬夹层工程地质勘察的描述，详细介绍了勘查中建设方案的选择，包括如何选择基础类型，进行基坑支护与降水，结合野外实际施工工艺，提出一些看法，以及在基础设计中需要充分考虑的设计要点。

关键词：软硬夹层；岩土工程；勘察方法

1.工程概况

拟建场地位于广东惠州大亚湾区大亚湾文化体育活动中心、石化大道北侧，中兴中路北段东侧，紧邻东侧新天名城及北侧惠州岗宏房地产开发有限公司用地。拟建项目规划用地总面积为66155.0m2，建筑退线面积为42916.0m2，地上建筑总基底占地面积为17890.0m2，地下建筑总基底占地面积约为47055.0m2，现勘察面积约为49800.0m2。拟建建（构）筑物为9幢22层～48层的高层至超高层建筑；其中1#为45层～48层，层高140.10m～149.10m，附1～3层的商业裙楼；2#为22层，层高80.60m；3#～9#为32层，层高99.80m；2#～9#均附2层商业裙楼，裙楼层高9.60m；另在该拟建场地设置两层地下室，单层面积约47055.0m2，共层高7.65m。

2.勘察方法

根据勘察任务和规范要求及甲方所提供的钻孔平面布置图内的钻孔平面位置，本次勘察在拟建场地布置钻孔共203个（含9个剪切波速度测试钻孔）和抽水试验钻孔8个及场地微振动测试点9个，其中控制性钻孔（技术孔）103个，一般性钻孔（鉴别孔）100个，因受场地情况限制个别钻孔稍作了适当的位移。此次勘察采用大亚湾独立坐标系，高程为56黄海高程，钻孔平面位置是根据甲方提供的钻孔平面布置图内的钻孔坐标由我院采用GPS和全站仪实地放测。钻探施工共采用13台（套）XY-150型液压工程钻机进行钻探工作，采用击进、回转钻进、压进等孔底钻孔环状切割全取芯法的钻探技术和使用泥浆或套管护壁等施工工艺，基岩的钻探使用硬质合金钻头或金刚石钻头钻进。岩土层分层描述结合现场工程地质调查、岩土芯目视/手工测试鉴别、原位标准贯入试验和室内土工测试为基础，按规范要求经综合整理而成岩土工程勘察报告。每个钻孔终孔24h后，用钢尺测定地下水稳定水位。

3.研究区岩土层特征

根据钻探揭露，场地岩土层按成因类型、物质成分自上而下为第四系人工填土层（Qml）、滨海沉积层（Qm）、冲洪积层（Qal+pl）、残积层（Qel）和白垩系（K）砂砾岩等五大类。

①素填土：褐紅色，成分主要由砂砾岩风化土和碎块石及少量大块石（局部较多）、植物根茎等组成，土质不均匀，为人工堆填而成，稍湿—湿，局部很湿，松散，未固结，属新近填土，另局部顶部约20cm～40cm为耕土。该层在所有钻孔中均有揭露。因场地内含较多不规则状的砂砾岩岩块及大块石，则导致部分标贯试验锤击数（N′）较离散且偏大。

②淤泥质土：灰黑—深灰色；流塑；成分主要由粉粒和黏粒组成，含少量有机质、腐殖质和贝壳碎屑、中细砂等，局部含较多中细砂或粗砾砂及见局部偶夹淤泥质粉质黏土薄夹层；具腥臭味；土质较均匀。该层在所有钻孔中均有揭露。

③-1粉质黏土：浅黄—褐黄色；可塑；成分主要由粉粒和黏粒组成，含少量石英质砂粒；黏性一般；无揺震反应，稍有光泽，干强度、韧性中等；土质较均匀。该层在钻孔中有揭露。

③-2粉土：浅黄—褐黄色；密实；湿—稍湿；成分主要由粉粒组成，含少量石英质砂粒；揺震反应中等，无光泽反应，干强度、韧性低；土质较均匀。

③-3粗砂：灰白—灰黄、褐黄色等；中密为主，局部稍密；饱和；成分主要以石英质粗砂为主，呈次圆棱角状和次棱角状，含较多中细砂和粉黏粒及少量砾砂等，颗粒不均匀，级配较差。

③-4卵石土：褐黄～灰白色等；中密为主，局部稍密或密实；饱和；成分主要以石英和粉砂岩为主，未风化，粒径约20mm～80mm不等，个别大于100mm，磨圆度较好，呈亚圆形和圆形，排列混乱，充填较多粗砾砂和少量中细砂、粉质黏土等，颗粒不均匀，级配较差。

④粉土：褐红色；密实；湿—稍湿；成分以粉粒为主，含少量石英质砂粒；为下伏砂砾岩未经搬运风化形成的残积物；遇水易软化、崩解；土质较均匀。

⑤-1强风化砂砾岩：褐红色，局部夹黄色；砾屑结构，层状构造；岩体风化强烈；岩石组织结构大部分已破坏，矿物成分已显著变化；节理裂隙发育；岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级；泥砂质基底胶结，浸水易软化、崩解；岩体风化程度不均匀；岩质软，块体易折断，柱状浸水后手可掰开；岩芯风化呈碎块状、块状为主，其次为半岩半土状、岩屑状和少量柱状、长柱状，柱状节长约6cm～40cm不等，RQD=2～10；局部夹较硬柱状或块状中风化岩及局部孔段间偶见小的溶蚀流失空洞。岩石天然湿度单轴抗压强度为：0.60MPa～4.30MPa，平均值为：2.58MPa，标准值为：2.24MPa；饱和单轴抗压强度为：1.20MPa～2.50MPa，平均值为：1.70MPa，标准值为：1.24MPa。该层在所有钻孔均有揭露，但局部未穿透该层。

⑤-2中风化砂砾岩：中等；岩石组织结构部分破坏，矿物成分基本未变，见局部沿节理面出现次生矿物；节理裂隙发育；岩石坚硬程度为软岩，岩体完整程度为较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级；泥砂质基底胶结，浸水易软化、干晒易裂；岩石锤击声不清脆，较易击碎；岩芯风化呈碎块状、块状—柱状、长柱状，柱状节长约6cm～90cm不等，RQD=60～90；局部孔段间偶见小的溶蚀流失空洞。岩石天然湿度单轴抗压强度为：8.40MPa～24.0MPa，平均值为：15.67MPa，标准值为：14.30MPa；饱和单轴抗压强度为：7.30MPa～19.40MPa，平均值为：12.45MPa，标准值为：11.32MPa；属软岩；软化系数为：0.22～0.56，平均值为：0.40，属软化岩石。该层在钻孔中有揭露，但局部未穿透该层。

⑤-3微风化砂砾岩：褐红色；岩石结构基本未变，仅节理面有渲染或局部矿物略有变色，有少量风化裂隙，柱面较新鲜、光滑；岩石坚硬程度为较硬岩，岩体完整程度为完整，岩体基本质量等级为Ⅱ级；岩石锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；岩芯风化呈柱状、长柱状和少量碎块状、块状，柱状节长约6cm～88cm不等，RQD=90～95。岩石天然湿度单轴抗压强度为：25.60MPa～54.10MPa，平均值为：39.04MPa，标准值为：32.34MPa；饱和单轴抗压强度为：23.0MPa～47.60MPa，平均值为：34.16MPa，标准值为： 28.92MPa；属较硬岩；软化系数为：0.46～0.82，平均值为：0.66，属软化岩石。

4.岩土的物理力学性质

本次共取原状土样237件、扰动样20件进行室内土工试验和岩石样127件进行室内岩石天然、饱和、烘干强度抗压试验；进行原位标准贯入试验345次和重型动力触探试验5.30m，各岩土层的原位标准贯入试验和重型动力触探试验成果详见《标准贯入试验统计表》和《重型动力触探试验统计表》及各岩土层的主要物理力学指标情况详见《物理力学指标统计表》。岩土参数分析统计按建设部推广应用的理正工程勘察软件，可供设计参考使用。本报告中钻孔柱状图和工程地质剖面图中的原位标准贯入试验和动力触探试验锤击数为实测击数。

残积土层、全风化岩和强风化岩呈渐变过渡关系，分界线划分标准主要按原位标准贯入试验，锤击数N′<30击为残积土层，锤击数50>N′≥30击为全风化岩，N′≥50击为强风化岩。

5.建设方案的选取

5.1基础类型的选择

（1）天然地基浅基础方案

根据钻孔揭露深度范围内，场区内产出的上部第四系松散堆积物各岩土层工程力学性质较差、承载力低和工程力学性能差异较大，地基土性质不均匀，且变形较大，埋藏厚度大，下伏基岩埋藏较深，天然地基施工基坑开挖难度大及易诱发周边场地变形等不良地质作用，不宜采用天然地基浅基础方案，建议采用桩基础方案。

（2）桩基础方案

根据拟建工程特点、场地地基岩土工程地质条件和技术可行性、经济合理性的综合分析及周围环境条件，场地内的钻孔揭露深度范围内见存在强/中风化岩软硬夹层或互层现象较多，且基岩埋藏深浅不一，第四系岩土层整体透水性较好及在拟建场地挖除两层地下室的情况下，下卧还分布较厚素填土层和高含水量、高压缩性、低承载力的软弱土层及强透水层（粗砂、卵石土），场地地下水对混凝土结构具中等腐蚀性、对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性。拟建建（构）筑物若采用桩基础方案，建议采用预制钢筋混凝土桩基础方案，以连续和较稳定的⑤1层强风化砂砾岩作桩端持力层，但考虑到场区内素填土层局部含较多大块石、淤泥质土等软弱土层下卧直接为基岩和存在较多强/中风化岩软硬夹层或互层等，对桩端进入稳定持力层质量有较大影响，易出现偏桩、断桩等现象，且局部地段存在有效桩长难以满足设计要求和单桩承载力小，单桩承载力难以满足超高层建筑，当采用预制钢筋混凝土桩时，应采用引孔的施工工艺进行成孔成桩及采用柱下多桩/群桩或墙下裙桩的预制钢筋混凝土桩桩基础方案；若当桩身混凝土（含钢筋）和耐腐蚀材料能满足其防腐蚀性能要求时，也亦可采用钻（冲）孔灌注桩基础方案，以连续和较稳定的⑤1層强风化砂砾岩或连续、较完整和较稳定的⑤2层中风化砂砾岩作桩端持力层；桩端进入持力层深度应满足设计要求。单桩竖向极限承载力标准值宜通过静载试验确定；当根据地基土的物理力学指标与承载力参数等经验关系估算单桩竖向承载力特征值时，预制钢筋混凝土桩、钻（冲）孔灌注桩可按《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）确定。预制钢筋混凝土桩桩径应不小于500mm，钻（冲）孔灌注桩桩径应不小于800mm，桩长预值约平均为20.0m。同时建筑桩基础设计应满足《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）的有关规定。

5.2基坑支护

根据钻孔平面布置图，本次拟建的凯旋名门花园在拟建场地内设置两层地下室。在此深度范围内的岩土层为素填土、淤泥质土、残积粉土和强风化砂砾岩，其开挖岩土层主要为素填土和淤泥质土。基坑工程地质条件较差，拟建基坑地下水位埋藏深浅不一，局部埋藏较浅，浅部水文地质条件虽较简单，但场地软弱土层对基坑施工影响较严重及离周边道路和建（构）筑物较近，若基坑失稳，破坏后果很严重，根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）第3.1.3条，建议基坑工程安全等级为一级。

现开挖场地地势较平坦、开阔及空旷，基坑开挖面积大及在基坑开挖范围内地面地下无相关管线等通过，由于基坑开挖深度较大和基坑开挖边线区离周边已有道路、建（构）筑物较近，同时基坑开挖深度范围内多为素填土及淤泥质土，且工程力学性质较差、承载力低和工程力学性能差异较大、变形大、埋藏厚度大，若处理不当，在基坑开挖过程中容易造成周边道路不均匀沉降、周边建（构）筑物开裂破坏及综合我院旁临已有的勘察资料，故基坑开挖不适宜采用坡率法进行开挖设计，建议采用排桩加截水帷幕进行基坑支护及截水，进行垂直开挖，排桩建议采用钻（冲）孔灌注桩，基底淤泥质土层建议采用深层水泥搅拌桩进行处理。在基坑开挖支护方案中，应进行基坑支护专项设计计算和基坑整体稳定性验算及建议进行抗渗流稳定性验算，并对该基坑进行“危险性较大工程安全专项施工方案编制”的专家论证。同时在基坑开挖施工中应委托第三方变形监测单位在基坑影响范围之外设置变形观测基准点，对基坑及周围的道路路面、建（构）筑物等进行全方位、全过程的变形观测，并及时浇灌封底混凝土。

5.3基坑降水

在基坑开挖深度范围内分布的岩土层为素填土、淤泥质土、残积粉土和强风化砂砾岩，其开挖岩土层主要为素填土和淤泥质土，其基坑开挖面积及开挖深度均较大，场地地势较平坦、开阔及空旷，局部稍有起伏，地势呈东北高西南低势态，地表水排泄条件较好，浅部水文地质较简单及场地下水主要为受大气降水垂直渗入和地表水体、岩土体侧向渗流补给为主，但考虑到场地内局部地下水水位较高和下卧软弱土层具有较强的蠕变性及粗砂、卵石土层具有强透水性，且与地表水水力联系较强烈及在基坑开挖后粗砂层易出现管涌现象，作用在支护结构上的土压力随时间变化，蠕变将使土体强度降低，土体稳定性变小以至影响基坑稳定，当基坑开挖施工中未采用止（截）水措施时，施工时不得采用坑内明排等简易方法排水，应采用井点法或管井人工降低地下水位，确保该地段的基坑开挖安全，若当已采用相应措施且措施效果显著时，基坑开挖施工中对地下水故可采取基坑坡顶、坡底均设置排水沟和集水坑进行明排或用泵抽的方式疏干场地内地下水及预防地表水流入坑内，确保基坑开挖安全，但应注意施工时段跨雨季时因降水等造成地下水急升时对基坑的影响。当进行专项深基坑降水方案设计时须采用渗透系数、影响半径、涌水量等水文地质参数时。

6.结论与建议

经过采用软硬夹层工程地质勘察方法，全方位的从勘察方法、岩土层特征、岩土的物理力学性质、建设方案的选取分析，凯旋名门花园采用上述建设方案是可行科学的。

参考文献

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