郑州市某大型冲沟场地岩土工程勘察案例研究

王若锋WANG Ruo-feng

（中化地质河南局集团有限公司，郑州 450000）

1 工程概况

该项目位于郑州市西部区域，场地的地貌单元为低山丘陵区。场地冲沟发育强烈，东侧为南北向发育冲沟，冲沟侵蚀深度由南往北逐步加深，最大侵蚀深度达150m，东侧、南侧道路均位于回填土上；场地内部发育西南-东北走向冲沟，根据现场调查，冲沟宽度约5～50m，最深处约40m，现大部分已完成回填，回填成分主要由建筑垃圾、生活垃圾及素土组成。冲沟两侧的侧壁存在很多窑洞，洞身长短不一，洞顶可见裂缝，部分有掉块现象，已废弃不用。窑洞个别用砖做了衬砌，大多未进行衬砌。

2 勘察方案布置

根据《高层建筑岩土工程勘察标准》（JTJ/T72-2017）、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版），本工程场地拟建高层住宅楼重要性等级判定为二级工程，根据本工程场地和地层条件，判定场地复杂程度等级为二级，场地地基复杂程度等级为一级，本场地岩土工程勘察等级综合评定为甲级。

2.1勘探孔间距布置原则 按照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）4.1.15条规定，对于地基复杂程度为一级的岩土工程勘察，勘探点的间距可取10～15m。

2.2勘探孔深度布置原则 根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）等，勘探孔孔深满足相应建筑物基础的变形计算要求。

2.3勘探方法 为较准确获取本场地各岩土层的物理、力学性质指标，本勘察项目采用钻探、探井、标准贯入试验、静力触探试验、波速测试、室内土工试验以及地质雷达探测等方法、手段对本场地地基土进行综合勘探和分析评价。

3 勘察成果

3.1地层情况 根据现场勘察结果结果，勘探深度80.0m范围内，表层8.0～46.0m为素填土，根据填土性质分为2层填土，其厚度由西北向东南方向呈逐渐增大的趋势。其下为第四纪晚、中更新世坡积、洪积粉土、粉质黏土层。

3.2填土性质分析 通过现场钻探及对表1、表2、表3、图1分析，本项目填土具有以下特征：（1）-1层填土：场地大部分范围内分布，均为自然堆积，无压实，均为近10年堆积，填土成分杂乱。（1）-2层填土：场地大部分范围内分布，回填时间不一，最长堆积时间约40年，填土主要以素填土为主，局部揭露有少量建筑垃圾及部分生活垃圾，最短堆积时间5年，靠近市政道路部分经碾压，压实效果稍好，相应的均匀性及密实性相对（1）-1层较好。

表1 填土物理力学性质指标

表2 填土标准贯入试验统计表

表3 填土静力触探试验统计表

同时，各填土层的压实系数λ=0.57～0.86，而根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）的相关要求，压实系数不小于0.97，因此不符合要求。

3.3填土渗透性及腐蚀性 场地内填土主要分部在冲沟范围，场地冲沟发育强烈，由南往北逐步加深，主要为地表水径流下切形成，为主要的汇水排水通道，结合填土组成，渗透性较大。结合室内试验结果：场地的填土对混凝土结构的腐蚀等级评价为：微，对钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀等级评价为：微。

3.4场地湿陷性情况 根据本场地探井湿陷性试验结果，具湿陷性的主要土层为：第（1）-1层填土、（1）-2层填土、第（2）层粉土，自然地面下具湿陷性土层的最大埋深约为15.0m。地基土的湿陷性等级评价结果为：Ⅰ级（轻微）-Ⅱ级（中等）。

根据场地地基土特性，结合本地区已有工程经验，本场地的浅部地基土层具有Ⅰ级（轻微）-Ⅱ级（中等）的湿陷性（具有遇水显著变软的特点），因此本工程场地的拟建建筑物地基基础应采取一定的防水检漏、结构措施等，并考虑加强上部建筑结构的整体性和刚度，以减小湿陷性地基土对拟建建筑物地基基础造成的不利影响。

4 成果分析

4.1 地基土承载力、变形指标综合评定

地基土承载力、变形指标综合评定如表4所示。

表4 地基土承载力特征值、压缩指标、强度指标列表

4.2 地基土评价

本工程各拟建建筑物基底下分布有大厚度素填土（局部为杂填土），土质成分杂乱且分布不均，为近年人工堆积，自重固结未完成，力学性质不均匀，强度差异较大。地基为不均匀地基，且地基土具有湿陷性的特点，未经处理不能作为拟建建筑物基础的持力层。

本场地位于冲沟发育地段，大部分已自然回填，根据场地填土特征，本场地分为三个区域，基底填土厚度小于2m区域，基底填土厚度小于10m区域及基底填土大于10m区域。根据填土区域划分结合上部建筑物具体情况分区考虑不同的地基处理方案。

5 地基基础方案

根据本场地填土分布特征，综合考虑地基基础方案如下：对于场地基底填土厚度小于2m区域，拟采用经灰土挤密桩处理后采用CFG桩复合地基；对于基底填土厚度小于10m区域可采用载体桩基础；对于基底填土大于10m区域可采用后注浆钻孔灌注桩基础。

5.1 灰土挤密桩+CFG桩复合地基

对于场地基底填土厚度小于2m区域，拟采用经灰土挤密桩处理后采用CFG桩复合地基。

5.1.1 灰土挤密桩

根据场地地层条件和拟建建筑物荷载特征，本场地拟建建筑物也可采用素土（灰土）挤密桩法处理浅部地基土，以消除浅部地基土的湿陷性。按照《湿陷性黄土地区建筑标准》（GB50025-2018）以及《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012），结合本区施工经验，对本场地素土（灰土）挤密桩方案评价如下：

①根据拟建建筑物荷载组合特点，桩入土深度自现地面以下5.0m左右。桩径可采用600mm。

②依据《建筑地基处理基础规范》（JGJ79-2002）第14.2.3条，按正三角形布置，根据以下公式计算桩间距：

d—桩孔直径（m），宜为0.6m；ρd—地基处理前平均干密度（g/cm3），取1.45g/cm3；ρdmax—桩间土的最大干密度（g/cm3），根据击实试验可取1.75g/cm3；桩间土成孔挤密后平均挤密系数，取0.93。计算出S=1.72m。要达到消除湿陷的挤密效果，桩间距应小于1.72m。

5.1.2 CFG桩复合地基

①单桩竖向承载力特征值

②复合地基承载力

根据公式：

式中：桩径取400mm，Ap=1.0，λ=0.85，β=0.9。

③桩身强度要求

依据上述公式，桩径400mm，桩自现地面以下入土19.0m左右，有效桩长16.0m左右，以第（4）层粉土为桩端持力层。桩间土土层的承载力特征值取为80kPa，估算达到不同大小复合地基承载力特征值时对应的桩间距，见表5。

表5 复合地基承载力特征值表

5.2 载体桩

对于基底填土厚度小于10m区域可采用载体桩基础。根据《载体桩技术标准》（JGJ/T135-2018），结合本区建筑经验，确定桩基设计参数。桩入土深度17.3m，桩径可取450mm，有效桩长12.0m，依据公式：Ra=fa×Ae，式中：fa——经深度修正后载体桩持力层地基承载力特征值；Ae——载体桩等效计算面积（m2），取Ae=3.45m2，Ae的取值是根据现场试桩结果计算所得。fa=fak+ηdγm（d-0.5）=436kPa。

式中：fak=160kPa，ηd=1.5，γm=16.0kN/m3，d=12.0m，计算得Ra为1500kN。

5.3 后注浆钻孔灌注桩

对于基底填土大于10m区域可采用后注浆钻孔灌注桩基础。依据《建筑桩基技术规范》《JGJ94-2008》规范，以第（4）层粉土夹粉质黏层以下土层为桩端持力层，根据公式：Quk=QSK+QPK=μΣqsikli+qPK（Aj+λpApl）

单桩竖向承载力特征值：Ra=Quk/2

按基础下满堂布桩，桩径400mm，以拟建3#楼为例进行估算，结果见表6。

表6 单桩竖向承载力计算表

6 结语

深厚填土地区进行工程建设，勘察工作是重中之重，勘察设计人员必须给予足够的重视。首先需要对场地进行全面了解，复杂场地除配备勘察专业人员外还需配备水文、环境等专业人员。其次，对填土做出判断时，还需结合填土成分、污染情况、外部污染源、水源等相关指标进行综合判断。最后，在确定地基方案时，还需综合考虑填土厚度等空间指标、水文特征、周边环境条件等条件选择最合适的处理方案。