任海波
(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川成都 610061)
擬建工程場(chǎng)地位于西南交通大學(xué)九里校區(qū),場(chǎng)地屬成都平原岷江水系Ⅱ級(jí)階地,為河流沖洪積平原地貌,地形單一、地勢(shì)平坦,地面標(biāo)高508.54~509.91 m;動(dòng)力觸探測(cè)試時(shí),場(chǎng)地已完成基坑開挖,地面標(biāo)高為498.25 m,較詳勘地面標(biāo)高低10.29~11.66 m。
場(chǎng)地范圍內(nèi)的地層主要由第四系填土層(Q4ml)和第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)組成,分別為填土、粉質(zhì)黏土、中砂、卵石,根據(jù)動(dòng)力觸探測(cè)試成果又將卵石劃分為松散-密實(shí)四個(gè)亞層;基坑開挖后,區(qū)內(nèi)地層主要分布為稍密-密實(shí)卵石,局部存在中砂、松散卵石。
根據(jù)詳勘資料顯示,在基礎(chǔ)底面高程以下0.00~5.00 m范圍內(nèi)存在多處松散卵石下臥層,對(duì)工程建設(shè)有一定影響,因此對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行動(dòng)力觸探測(cè)試,以進(jìn)一步查明基底以下松散卵石的分布范圍、埋深等特征,同時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求查明基底標(biāo)高以下4~5 m 范圍內(nèi)地質(zhì)情況,并評(píng)價(jià)土的均勻性和力學(xué)性質(zhì)。
測(cè)試時(shí)嚴(yán)格按照《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)第10.4.2條規(guī)定進(jìn)行N120 超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn),并與詳細(xì)勘察階段資料進(jìn)行對(duì)比。
測(cè)試孔主要是根據(jù)總平面圖、詳勘資料,結(jié)合相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)單位要求,沿?cái)M建物輪廓線、角點(diǎn)、基坑邊線,并結(jié)合詳勘資料中松散卵石分布范圍布置。本次共計(jì)完成測(cè)試孔74個(gè),其中松散卵石對(duì)比測(cè)試孔22個(gè)。
通過對(duì)基坑開挖和降水后的卵石層進(jìn)行動(dòng)力觸探測(cè)試與詳勘階段測(cè)試成果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)在基坑開挖和降水后,基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)高程5 m 范圍內(nèi)主要由稍密-密實(shí)卵石層組成,僅在局部地表上部0.00~0.70 m 范圍內(nèi)分布松散卵石層,與詳勘資料基礎(chǔ)底面以下存在多處松散卵石下臥層差異較大。為了查明上述問題,我公司依據(jù)詳勘中存在松散卵石下臥層的鉆孔,在附近0.3~0.5 m 再次進(jìn)行了動(dòng)力觸探測(cè)試,同時(shí)取代表性卵石土樣進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn),以分析評(píng)價(jià)產(chǎn)生差異的原因。
通過對(duì)動(dòng)探測(cè)試結(jié)果與詳勘結(jié)果的比較,我們發(fā)現(xiàn)兩次勘察中在同一標(biāo)高內(nèi)的松散卵石實(shí)測(cè)擊數(shù)差異不大,詳勘中松散卵石的N'120=5~12 擊;動(dòng)探測(cè)試時(shí)松散卵石的N'120=6~15 擊,但由于兩次測(cè)試時(shí)桿長(zhǎng)的不同導(dǎo)致其桿長(zhǎng)修正系數(shù)差異較大,詳勘時(shí)桿長(zhǎng)一般13~15 m,對(duì)應(yīng)的桿長(zhǎng)修正系數(shù)為0.59~0.67;而動(dòng)探測(cè)試時(shí)桿長(zhǎng)一般3~5 m,對(duì)應(yīng)的桿長(zhǎng)修正系數(shù)為0.76~0.86,相差達(dá)0.17~0.19,致使在同一深度范圍內(nèi)的松散卵石,在動(dòng)探測(cè)試時(shí)的修正后擊數(shù)明顯大于詳勘時(shí)的修正后擊數(shù),修正后擊數(shù)由原來的2.0~4.0 增大為4.7~12.9,導(dǎo)致誤判原松散卵石變?yōu)樯悦埽忻苈咽?見表1)。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn),并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)(見表2),場(chǎng)地內(nèi)松散卵石層卵石平均含量為53.38%,不均勻系數(shù)平均值為51.58,曲率系數(shù)平均值為2.79,其顆粒分布曲線呈明顯的臺(tái)階形;稍密卵石為68.97%,不均勻系數(shù)平均值為26.62,曲率系數(shù)平均值為8.34,其顆粒分布曲線比松散卵石陡。
根據(jù)試驗(yàn)成果,說明場(chǎng)地內(nèi)松散卵石層卵石含量明顯小于稍密卵石層,松散卵石土體較稍密卵石更不均勻,大顆粒少,未能形成支撐骨架,大顆粒之間孔隙較大,缺乏中間粒徑的顆粒填充,土體顆粒級(jí)配較差。在基坑降水后,松散卵石顆粒之間水膜消失,不斷擠密,摩阻力明顯增加,導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果略有提高。
表1 詳勘與動(dòng)探測(cè)試中松散卵石成果對(duì)照表
續(xù)表1
表2 卵石土顆粒分析統(tǒng)計(jì)表
由于基坑開挖和降水后,地質(zhì)條件的改變,導(dǎo)致動(dòng)力觸探測(cè)試數(shù)據(jù)略有提高,已無法真實(shí)反映其承載力特征,因此,為了更加準(zhǔn)確、真實(shí)地反映場(chǎng)地內(nèi)松散卵石層的承載力,仍應(yīng)以基坑開挖降水前的成果資料為依據(jù),結(jié)合室內(nèi)顆粒分析試驗(yàn)來確定承載力。
首先對(duì)詳勘資料中存在松散卵石下臥層的測(cè)試數(shù)據(jù)按照N120修正擊數(shù)為1~2 擊、2~3 擊和3~4 擊進(jìn)行分區(qū),然后利用公式“N120=0.491N63.5+0.228”將松散卵石的N120實(shí)測(cè)擊數(shù)換算成N63.5實(shí)測(cè)擊數(shù),然后根據(jù)規(guī)范進(jìn)行修正,最終根據(jù)修正擊數(shù),進(jìn)行承載力計(jì)算。
根據(jù)上述方法,對(duì)本場(chǎng)地松散卵石承載力進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果顯示,當(dāng)場(chǎng)地內(nèi)松散卵石N120修正擊數(shù)在1~2 擊時(shí),其承載力特征值為190 kPa;當(dāng)松散卵石N120修正擊數(shù)在2~3 擊時(shí),其承載力特征值在220 kPa~260 kPa 之間;當(dāng)松散卵石N120修正擊數(shù)在3~4 擊時(shí),其承載力特征值在284 kPa~296 kPa 之間,雖然上述計(jì)算所得承載力仍不能滿足設(shè)計(jì)要求,但對(duì)設(shè)計(jì)起到了一定的指導(dǎo)作用,而非籠統(tǒng)地將松散卵石提出一個(gè)統(tǒng)一的承載力供設(shè)計(jì)使用,同時(shí)也使設(shè)計(jì)更有針對(duì)性。
(1)通過對(duì)該場(chǎng)地卵石層在基坑開挖降水前后動(dòng)力觸探測(cè)試成果及試驗(yàn)成果分析,發(fā)現(xiàn)由于基坑的開挖和降水,改變了場(chǎng)地的地質(zhì)條件,導(dǎo)致動(dòng)力觸探測(cè)試數(shù)據(jù)出現(xiàn)差異,開挖和降水后的測(cè)試數(shù)據(jù)較原測(cè)試數(shù)據(jù)略有偏高,易引起力學(xué)分層及力學(xué)指標(biāo)的誤判,應(yīng)引起重視。
(2)基坑開挖和降水后修正擊數(shù)的偏高,主要是由于開挖前后地面標(biāo)高的變化,導(dǎo)致在桿長(zhǎng)修正系數(shù)的選取時(shí)存在起算點(diǎn)的不同,引起修正擊數(shù)前后差異,其次是由于降水后,卵石顆粒之間水膜消失,不斷擠密,摩阻力明顯增加,導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果略有提高。
(3)通過本次動(dòng)力觸探測(cè)試,最終目的是為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)地基土的均勻性和力學(xué)性質(zhì),但由于對(duì)基坑開挖和降水后卵石層動(dòng)力觸探測(cè)試成果的研究,目前仍存在很大盲區(qū),究竟如何修正,如何應(yīng)用,還有待進(jìn)一步深入研究。
[1]GB 50021-2001 巖土工程勘察規(guī)范[S]
[2]GB 50007-2002 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]
[3]王順富.用動(dòng)力觸探(N120)確定地基土的容許承載力[J].四川建筑科學(xué)研究,1984(1)
[6]《工程地質(zhì)手冊(cè)》編寫委員會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1992