徐鑫磊，孫亮亮，張苗苗

（赤峰昊林工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，內(nèi)蒙古 赤峰）

1 工程概況

某工業(yè)園區(qū)項(xiàng)目位于典型的沙土地區(qū)，計(jì)劃建設(shè)一個(gè)集生產(chǎn)、辦公、住宿及倉(cāng)儲(chǔ)為一體的綜合性工業(yè)園區(qū)。該工業(yè)園區(qū)的設(shè)計(jì)和建設(shè)旨在滿足現(xiàn)代工業(yè)化的需求，通過(guò)優(yōu)化布局、合理利用地質(zhì)資源，實(shí)現(xiàn)工業(yè)園區(qū)的經(jīng)濟(jì)、安全、高效運(yùn)營(yíng)。工業(yè)園區(qū)占地面積為450 畝，主要建設(shè)內(nèi)容包括生產(chǎn)加工車間、宿舍樓、辦公樓和倉(cāng)庫(kù)。生產(chǎn)加工車間數(shù)量為17 個(gè)，倉(cāng)庫(kù)為3個(gè)，車間的設(shè)計(jì)和布局將依據(jù)不同的生產(chǎn)線需求進(jìn)行，每個(gè)車間都配備了先進(jìn)的設(shè)備和設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化。工業(yè)園區(qū)共有5 棟12 層的宿舍樓，總建筑面積約為1.5 萬(wàn)m2，共有3 棟7 層的辦公樓，總建筑面積約為1.5 萬(wàn)m2，包括行政管理部門、研發(fā)部門、銷售部門等。車間和倉(cāng)庫(kù)采用擴(kuò)展基礎(chǔ)形式，宿舍樓和辦公樓采用樁基礎(chǔ)形式。工業(yè)園區(qū)場(chǎng)地的淺層地質(zhì)為沙區(qū)，下層地質(zhì)不明，需要經(jīng)過(guò)詳細(xì)勘察，并得出詳細(xì)地質(zhì)數(shù)據(jù)，為地基處理方案提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2 沙區(qū)巖土勘察

在進(jìn)行沙區(qū)巖土工程的設(shè)計(jì)與施工之前，必須通過(guò)地質(zhì)勘察獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)數(shù)據(jù)和土壤參數(shù)。

2.1 鉆探法勘察

鉆探法是沙區(qū)巖土勘察中最常用的一種方法，它可以直觀地獲取地下土層的巖土樣本，為巖土工程提供寶貴的實(shí)物依據(jù)。依據(jù)設(shè)定的平面布點(diǎn)圖和建筑物結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行鉆探。通過(guò)勘察獲取地質(zhì)數(shù)據(jù)，進(jìn)而鑒定工程場(chǎng)地的巖性和成分，分析施工區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)特征、巖土分層及形態(tài)[1]。勘察過(guò)程中使用DPP200-5F1 型鉆機(jī)，鉆探采用跟管鉆進(jìn)和泥漿護(hù)壁相組合的鉆進(jìn)方式，鉆孔直徑為160 mm，鉆孔結(jié)束后提取原狀土樣，然后進(jìn)行物性試驗(yàn)、固結(jié)試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)，進(jìn)一步分析之后得到詳細(xì)的地質(zhì)數(shù)據(jù)。鉆探法勘察時(shí)，需要特別注意鉆探的速度、深度、方向等參數(shù)，以防止在松散的沙質(zhì)土壤中出現(xiàn)塌孔、漏失等情況。

2.2 原位測(cè)試

原位測(cè)試是在地下直接進(jìn)行的一種巖土測(cè)試方法，包括波速測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)等[4]。這些測(cè)試可以獲取土體的強(qiáng)度、密度、剛度、壓縮性等參數(shù)，并能了解土體的層位、層厚、連續(xù)性等情況。

（1） 波速測(cè)試

波速測(cè)試通過(guò)HON-32DF 測(cè)試儀完成。波速測(cè)試可以為場(chǎng)地劃分提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而提供工程設(shè)計(jì)和施工所需的動(dòng)力參數(shù)。部分波速測(cè)試-剪切波列圖如圖1 所示。

圖1 剪切波列圖（部分）

（2） 貫入試驗(yàn)

貫入試驗(yàn)采用直徑為38 mm 的觸探桿，穿心錘的質(zhì)量為62.8 Kg，落距為760 mm。貫入試驗(yàn)可以對(duì)土樣進(jìn)行鑒別，判斷沙土和粉土的相對(duì)密度及強(qiáng)度參數(shù)，進(jìn)而分析土層的承載力[2]。貫入試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果

2.3 物性試驗(yàn)

物理性試驗(yàn)可以測(cè)得土樣的含水率、密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、壓縮模量、壓縮系數(shù)等指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 物性試驗(yàn)參數(shù)

2.4 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

工程地質(zhì)評(píng)價(jià)是在完成鉆探法勘察、原位測(cè)試和物性試驗(yàn)后，對(duì)勘察結(jié)果進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)的過(guò)程，可以評(píng)價(jià)沙區(qū)地基的承載力、穩(wěn)定性、抗剪性、滲透性等，為地基處理和工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

素填土比較松散，工程特性差，不能直接用作基礎(chǔ)的持力層；粉細(xì)砂稍密，承載力不滿足工程需求，需進(jìn)行相應(yīng)的地基處理；泥炭質(zhì)土承載力較低，層厚較小，仍需進(jìn)行相應(yīng)的地基處理；黃土呈可塑狀，中等壓縮性，承載力較高，但分布不均勻；強(qiáng)風(fēng)化砂巖和中等風(fēng)化砂巖層承載力高，工程特性較好，可直接作為基礎(chǔ)的持力層。

3 軟土地基處理

由于軟土的物理性質(zhì)特殊，比如高含水量、低抗剪強(qiáng)度、高壓縮性等特性，使得其承載能力弱，若在軟土地基上直接進(jìn)行工程建設(shè)，可能會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降、結(jié)構(gòu)變形，甚至產(chǎn)生液化現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅工程安全。因此，對(duì)軟土地基進(jìn)行有效處理至關(guān)重要。

3.1 換填地基

倉(cāng)庫(kù)采用擴(kuò)展基礎(chǔ)形式，采用換填的方式進(jìn)行處理。倉(cāng)庫(kù)基礎(chǔ)埋深較淺，將施工場(chǎng)地的不良土體移除，再用工程填料進(jìn)行填充，達(dá)到改善地基承載能力的目的。所用的填充材料通常為高質(zhì)量的砂石，碎石或其他工程填料。施工場(chǎng)地的沙土層厚度較小，換填地基法非常適用，可以對(duì)土層進(jìn)行大規(guī)模的改造，提高整個(gè)地基的承載能力[3]。換填法施工過(guò)程簡(jiǎn)單，容易控制，效果明顯。

施工過(guò)程中，需要注意的是，必須準(zhǔn)確地進(jìn)行軟弱土層的開(kāi)挖，以盡量減少對(duì)下層穩(wěn)定土體的破壞。對(duì)于填充材料的選擇需要符合設(shè)計(jì)要求，填充的過(guò)程中要嚴(yán)格控制其均勻性和緊實(shí)性，以確保最終地基的承載性能。車間和倉(cāng)庫(kù)施工的基礎(chǔ)，換填深度為4.5 m，墊層使用灰土、粉煤灰和爐渣等，采用振動(dòng)壓實(shí)的方式，分層鋪設(shè)并夯實(shí)，每層的虛鋪厚度為300 mm。施工結(jié)束后，經(jīng)檢測(cè)地基壓實(shí)系數(shù)達(dá)到95.7%，承載力達(dá)到142.6 kPa。

3.2 振沖碎石樁

生產(chǎn)加工車間采用擴(kuò)展基礎(chǔ)形式，車間為單層結(jié)構(gòu)，承受載荷不大，采用振沖碎石樁的方式進(jìn)行處理[4]。振沖碎石樁通過(guò)振動(dòng)沖擊器將碎石或礫石打入地基土中，形成直徑為0.6～1.2 m，深度為8 m的圓柱樁，如圖2 所示，改善軟土地基承載力，減小地基沉降。碎石材料是自然產(chǎn)生的，無(wú)需額外的化學(xué)處理，振沖碎石樁對(duì)環(huán)境影響小，施工過(guò)程中產(chǎn)生的噪音和震動(dòng)也較小。施工效率高，施工周期短。施工結(jié)束后，經(jīng)檢測(cè)地基承載力達(dá)到186 kPa，滿足工程要求。

圖2 振沖碎石樁施工

3.3 鋼筋混凝土灌注樁

宿舍樓和辦公樓采用鋼筋混凝土灌注樁形式，鉆孔灌注樁的直徑為600 mm，樁身長(zhǎng)度為32 m，樁頂埋深為-7.85 m，采用C35 混凝土灌注。灌注樁成孔采用機(jī)械旋挖法，按照定位、鉆孔、放置鋼筋骨架、澆筑混凝土的工藝進(jìn)行，如圖3 所示。由于包含鋼筋，鋼筋混凝土灌注樁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，能承受很大的拉壓力，具有很高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度[8]。

圖3 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁工藝

通過(guò)基樁低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)，確定樁身完整，樁身波傳播平均速度為3 837 m/s 左右，檢測(cè)樁均為Ⅰ類樁，低應(yīng)變檢測(cè)實(shí)測(cè)分析曲線如圖4 所示。進(jìn)一步通過(guò)基樁高應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)表明，單樁豎向極限承載力為5 776 kN，符合技術(shù)規(guī)范要求。

圖4 低應(yīng)變檢測(cè)曲線

4 結(jié)論

結(jié)合實(shí)際的工程項(xiàng)目，對(duì)沙區(qū)巖土勘察技術(shù)和軟土地基處理技術(shù)展開(kāi)研究，得到以下結(jié)論：

（1） 通過(guò)鉆探法獲取地下土層的巖土樣本，鉆探采用跟管鉆進(jìn)和泥漿護(hù)壁相組合的鉆進(jìn)方式，提取土樣后進(jìn)行物性試驗(yàn)、原位測(cè)試等，獲取土體的強(qiáng)度、密度、剛度、壓縮性、含水率、密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、壓縮模量、指標(biāo)參數(shù)，得出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)：素填土、粉細(xì)砂、泥炭質(zhì)土層承載力較低，不可直接作為持力層，需進(jìn)行地基處理；強(qiáng)風(fēng)化砂巖和中等風(fēng)化砂巖砂巖承載力高，工程特性好，可作為基礎(chǔ)的持力層。

（2） 倉(cāng)庫(kù)地基采用換填的方式進(jìn)行處理，生產(chǎn)加工車間采用振沖碎石樁的方式進(jìn)行處理，宿舍樓和辦公樓采用鋼筋混凝土灌注樁形式地基，并給出了有關(guān)的工藝參數(shù)和技術(shù)要點(diǎn)。相關(guān)檢測(cè)表明，經(jīng)處理過(guò)的地基，達(dá)到工程規(guī)范要求，滿足工程承載力需求，驗(yàn)證了有關(guān)方案的有效性。