花崗巖殘積土勘探及策略
時間:2022-04-26 10:24:00
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1前言
基礎建設的快速發展,使工程地質評價及地基處理等工作日趨重要。建設區域的地質評價、地基勘察及處理的正確性,直接影響到建設工程的安全性和建設成本。該區地基勘察和巖土試驗工作的實踐,發現該區花崗巖殘積土廣泛發育,厚度較大且相對穩定,一般可作為5~7層建筑物基礎的持力層。
2形成環境及分布特點
燕山期花崗巖在該區相當發育,分布廣泛,是殘積土層的母巖體和工程地質基體。巖體主要由巨粒(斑狀)黑云母斜長花崗巖、粗粒黑云母二長花崗巖和中細粒黑云母巖組成。由于該區氣候炎熱潮濕,雨量充沛,同時,水系發育,地下水位高,沿海區域又常受潮汐影響。這種地質環境使花崗巖受到了強烈的風化,逐步在原地形成了分布較廣、厚度較大,工程性能相對穩定的全風化花崗巖殘積土。該地區花崗巖殘積土主要分布在山坡階地,以及隱伏于河谷平原沖積層之下。山坡階地的花崗巖殘積土,多呈條帶狀或裙扇狀裸露于地表,由于受巖體風化程度差異的影響,常有大小不等的孤石零散分布。河谷平原的花崗殘積土,一般被沖積淤積的土層掩蓋,面積較大,風化孤石少見。
3工程地質勘察
花崗巖殘積土是風化作用的產物,與基巖成過渡關系。由于風化作用程度不同,可能造成殘積物成份的不均勻性、產狀和厚度的不規則性。地質勘察是查明殘積土形態和性質的關鍵工作。一般按照下列步驟進行。
3.1野外勘察
根據有關規程和要求進行初勘和詳勘。無論是初勘還是詳勘,都必須重視做好六個方面的工作。
(1)查明花崗巖殘積土分布、厚度和層底埋深,以及底界面起伏形態。
(2)查明風化程度,掌握花崗巖殘積土工程性質的差異性。要注意查清有無風化孤石存在及其大小、分布特點。
(3)技術孔要控制到中微風化巖,鑒別孔要控制到強風化巖。
(4)技術孔在殘積土層的上、中、下部位,除要取原狀土樣送實驗室外,每取一次樣后,還要打標貫,并將全孔的巖土芯全部采取出來,以便進行野外鑒別和拍照。鑒別孔僅打標貫。
(5)當殘積土層底界面局部呈‘‘凸”型時,需要補孔驗證是否孤石。
(6)做好野外編錄工作。
3.2室內試驗
對在野外取得的土樣要進行室內試驗,為分析殘積土的成份提供依據,保證勘察資料的準確性。
(1)描述試樣狀態。
(2)確保含水量和液塑限數據的準確。
(3)必須做好顆粒篩分試驗。
3.3資料整理分析對野外勘察和室內試驗資料要進行全面分析整理,重點分析巖土的物理力學特性。
(1)在工程地質剖面圖中分析殘積土層及其上覆土層的特性。要注意掌握殘積土層底界面的起伏狀態,以及殘積土層與上履土層的接觸關系,對照核實殘積土層的厚度。
(2)統計各項物理力學數據,校正標貫擊數。
(3)檢查取舍試驗數據,編制含水量與塑限、含水量與標貫的散點圖,分析殘積土物理力學性質,找出其變化規律。
4工程地質研究
通過研究花崗巖殘積土物理力學特征,對其作出工程地質評價,為確定正確的地基處理方案提供依據。
4.1花崗巖殘積土物理力學性質特征
花崗巖殘積土中的石英顆粒被粘性顆粒包圍,土體的孔隙比較大,液性指數較小,壓縮性中等,遇水易崩解,當飽和度較低時常見有某種程度的濕陷性。通過工程地質勘察報告中的實例,通過對花崗巖殘積土物理力學性質的列表統計,資料表明:該區花崗巖殘積土中,粒徑2mm以上的石英顆粒含量在25~63%之間,平均為37%;土體的孔隙比在0.3821.088之間平均為0.738;塑性指數在8--40之間,平均為17.5;液性指數0~O.79之間,一般為0.31;壓縮系數0.1~2在0.13~0.63之間,平均為0.37標準貫入試驗6.2~49擊,平均為19.6擊;承載力標準值160-370kPa,平均為258kPa。通過對花崗巖殘積土原狀土樣的觀察描述,由土層頂部向下部,含水量由高變低,土樣呈軟塑一可塑一硬塑一堅硬狀變化。含水量的大小是控制該區花崗巖殘積土物理力學性質的主要因素。當含水量增大時,塑性指數增大,反映其風化程度高,表現為標貫擊數減少,承載力標準值降低,即土體的工程性能變差,反之亦然。
4.2花崗巖殘積土工程地質評價
花崗殘積土大部分被沖積、淤積土層掩蓋,其地表以下埋藏深度不等?;◢弾r殘積土層厚度變化范圍較大。花崗巖殘積土全部位于地下水位以下。花崗巖殘積土的上覆土層多由淤泥、粉質粘土、粘土和人工填土構成。其下伏巖層為強風化花崗巖,未見有下臥的軟弱層。從上述分析得出:該區花崗巖殘積土分布廣泛、厚度較大且相對穩定,底界面多呈起伏狀態,其下部無軟弱層。花崗巖殘積的物理力學性質比上覆的各類土層為好,承載力標準值平均可達258kPa。研究表明:花崗巖殘積土是該區5~7層建筑物基礎的良好持力層。
5花崗巖殘積土地基處理方法討論
選擇地基處理方法的正確性,直接關系到建筑物的安全性,同時也是影響建筑工程成本的重要因素。如何正確選擇地基處理方法,成為建設項目投資方、設計方和施工方的關注點。根據該區的地質條件和建設發展需要,應注意研究以下幾個問題:
5.1基礎形式的選擇
(1)多層建筑物選擇樁基。如果擬建場地存在花崗巖殘積土硬塑層。且建筑物高度為5~7層時,基礎持力層一般都選用花崗巖殘積土層。根據:“既要滿足建筑物荷載要求,又要降低工程造價,而且施工工藝可行”的原則,推薦用樁基進行地基處理。這是本文著重討論的問題。
(2)高層建筑物主要選擇預應力管樁和鉆孔灌注樁。
5.2樁的類型選擇及優缺點根據該區花崗巖殘積土持力層的物理力學特征和樁基施工的優缺點對比如下:
5.2.1人工挖孔灌注樁
優點有:樁徑1.Om以上者單樁承載力大于lO00kPa;施工工藝簡單,占用場地面積小,對周圍環境影響輕微;造價低(比沉管樁價約低20%)。缺點是;在持力層埋深大于15m、上覆土層強透水性或淤泥厚度較大、且地下水位高的情況下,難以保證施工質量。
5.2.2沉管灌注樁
優點有:由于沉管樁具有摩擦加端承兩種力,其單樁承載力可達450~550kPa,復打樁可達6o0kPa;工藝環節少,施工簡單,若場地局部工程性能變差或建筑物荷載有特殊要求時,可采用復打或加樁進行處理;造價較低。缺點是:施工時振動和噪音較大,對周圍設施和環境造成影響。
5.2.3鉆孔灌注樁于1.Ore的碎石(礫石)層,建筑物荷載分布較均勻,樁長小于25m時,一優點有:單樁承載力較大(4O0~2000kPa),樁長可達60m;對周圍設施無振動性影響,噪音小。缺點是:施工工藝相對復雜,泥漿對環境有一定污染,造價略高。
5.2.4預制(方)樁優點有:單樁(樁徑400x4OOmm)承載力較大,可達800~1lOOkPa;樁長不受限制,不存在斷樁現象;靜壓樁對周圍設施和環境無影響。缺點是:施工設備笨重,造價較高(比沉管灌注樁造價約高15%)。
5.3花崗巖殘積土層樁型選擇建議
(1)當花崗巖殘積土層裸露于地表,或其上覆土層中無強透水層和厚度較大的淤泥,樁長在15m以內時,一般選用人工挖孔灌注樁。
(2)當花崗巖殘積土層底界面埋深小于25m,上覆土層中無厚度大般選用沉管灌注樁。
(3)當花崗巖殘積土層底界面起伏較大,建筑物荷載較大且集中,樁長大于25m時,一般選用鉆孔灌注樁。
(4)當花崗巖殘積土層底界面深度大于30m,建筑物跨度大且荷載分布不均勻時,一般采用預制樁。
6結語
本文是在收集整理該區有關土工試驗和工程地質勘察報告的基礎上歸納而成,有關數據的統計均取平均值,散點圖未考慮花崗巖殘積土層的埋深和土體的狀態。通過分析研究,找出了花崗巖殘積土的工程性質變化規律,為該區花崗巖殘積土的工程地質勘察和地基處理方法提出若干建設意見。
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