山区地质环境因素对确定地基处理方案有何影响

　　下面文章主要结合工程实际情况，探讨了丘陵地区建筑工程在确定拟建工程地基处理方案时，应考虑到的地形、地貌及地下水等工程地质环境对处理后地基的影响。

　　关键词：强夯,地形地貌,地下水

　　1引言

　　在《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)及《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)等国家和行业标准中有关条文均明确规定山区(包括丘陵地带)的地基设计，应对地面水、地下水对建筑地基和建设场区的影响分析认定，但往往山区地区或丘陵与平原的交接地带的工程地质勘察或设计单位在建议或确定地基处理方案时，因经验不足或其他原因，不太重视地形、地貌及地下水等工程地质环境对处理后地基的影响，造成工程质量问题。

　　本文就济南地区某地基工程因对工程地质环境因素考虑不周，该地基工程经强夯加固处理后，地基出现了不均匀沉降。

　　2工程实例

　　2.1工程地质情况

　　某拟建住宅楼工程，框架剪力墙结构，高度34m，筏板基础，位于济南市浆水泉热源站的下游大冲沟喇叭型出口的北侧，靠山的拐弯处，地形相对高差约30m。拟建场地受认为改造影响较大，多覆盖较厚杂填土，属山前冲洪积倾斜平原地貌单元。

　　根据地质勘察报告，地层自上而下分为：①杂填土：主要由粘性土、残积土、块石、碎石、生活与建筑垃圾组成，厚度3.60~5.40m不等。②冲填土：主要由深褐色粘性土、碎石土、砂粒及块石，山区坡洪积物近期水力搬运而形成，厚度约5.0m左右，结构松散。③湿陷性黄土：浅黄色、可塑、针虫状孔隙发育，含小砾石、小姜石、局部透水性好。有姜石、小砾石透镜体分布，平均厚度约2.80m。④碎石层：浅灰色、石灰岩成分，级配较均匀，层厚很不均匀，透镜体状分布。⑤辉长岩。

　　2.2设计要求及地基处理方案

　　山区某住宅工程拟采用强夯法进行地基处理，设计要求夯后地基承载力特征值不小于160kPa，并消除黄土湿陷性。根据设计要求及地质情况，采用了以下地基处理方案：首先将含有生活及建筑垃圾等成分混杂、工程力学性质较差的杂填土挖除，深度约为5m，重新回填碎石土，然后使用夯击能为3000kN·m，布点间距为3.5m×3.5m的强夯施工工艺进行加固。

　　2.3竣工验收

　　2016年5月强夯施工完毕后，按规范要求进行检测，夯后地基承载力特征值达到165kPa，送检的土工试样结果，黄土湿陷性已消除，地基工程指标均满足设计要求。

　　2.4验收后工程出现的问题

　　2016年8月在准备筏板基础施工时，土建施工单位发现基槽西部基础垫层发生了沉降，并出现了开裂现象。裂隙特点：①裂隙;②裂隙为闭合裂隙;③裂隙为张性裂隙，隙宽1~3mm。裂隙发展伸延向下不明。

　　3原因分析

　　3.1施工质量检查与勘探

　　通过对各项工序及施工资料检查，均未发现垫层施工单位在施工质量控制过程中有任何瑕疵。为了弄清沉降及裂隙发生的原因，2016年8月14日对强夯地基进行了勘探，经过勘探及取样分析，在强夯加固范围内的各项土工指标仍保持了与原检测报告的一致性，没有发现异常现象。

　　3.2对山区工程地质环境因素的分析

　　3.2.1地形地貌与地下水

　　地形地貌：拟建场地位于济南浆水泉、浆水泉热源站的下游大冲沟喇叭型出口的北侧靠山的拐弯处，，西侧为山体，地形相对高差约30m。地下水的来源与流向：拟建场区无稳定的地下水，只有在雨季或下雨时，地表水的垂直渗入，形成阶段性地下水流。水的流量由上游山弯冲沟汇水面积和雨量大小，下雨时间长短控制。

　　水流方向从地势高向地势低运动，即由西南向东北面流动。若遇长时间暴雨，区域内地下水的水力坡度相当大而产生很大的流速(因地形高差较大而产生)。拟建场地内各地层的透水性质：强夯后地基土中的杂填土层结构密实，透水性极小，形成的硬壳层具有强隔水能力。冲填碎石土、碎石和黄土层是透水层并具湿陷性。

　　下部的辉长岩为隔水层。场地地下水的形成及作用：根据此场地的地层情况及地形地貌，地下水的补给与排泄地不一，整个场地下的透水层形成一个径流通道，一旦有地表水的补给，地下水流在很短时间内消失，不具备储水条件。

　　3.2.2该场地地基土沉降变形的机理分析

　　自然界土颗粒是以团状集合体结构存在的，通常认为土是由空气、水和土颗粒三相组成。每一颗粒均被吸着水包围，吸着水(吸着力约等于10000个大气压)在105°恒温下才可以排除水分，该水不能移动。在它的外围又有一层弱结合水包围，形成膜，可以移动，孔隙水在重力作用下可以在岩土孔隙中流动(称地下水)。

　　该工程基础垫层施工期间正值济南市7、8月份的暴雨季节，地表水补给丰沛，形成的地下水径流消失后，受强夯处理后的地基其透水层中的孔隙与结合面失水，此时介质体具有的湿陷性特征产生作用，孔隙收缩，张性结合面闭合，介质体位置下陷。当雨季或暴雨再来时，地下水作用又将产生，随着时间的推移，反复交替，微量下陷将不断扩大，强夯形成的硬壳层厚度随之减小。

　　经本次现场(2012年8月)勘探揭露，硬壳层厚度在3.50~3.80m，它产生的自重3.50~4.0t/m2。这个自重作用力，随着透水层的微量自陷而跟进，加大了地基土变形量和速率。因此造成地基局部发生沉降。

　　3.2.3地表径流对基础垫层的影响

　　由于拟建场地西侧紧邻山体，参建各方未做任何排水或阻水措施，雨季形成的地表水大量流入基槽，造成西南侧基础垫层下渗入地表水，形成另外的地下水径流通道，因基础垫层仅起到找平及钢筋保护层作用，未配筋，在自身荷载或其他外力作用下，发生了开裂，是形成基础垫层裂隙的另外一方面原因。

　　4对类似工程的防治措施

　　(1)可在来水方向的上游设置阻水带，目的是减小地下水渗透流速，降低水头压力差。另外设置地表排水设施，及时排除上游大面积而来的地表水源，防止渗入地基土层中，确保稳定的工程地质环境不受破坏而变形。

　　(2)采用置换强夯加固处理措施，采用单夯能量为4000kN·m时，夯锤外径为2.50m，夯锤质量20t，锤底静压力40.0kPa。

　　(3)置换强夯的施工方法：先夯击形成约2m的夯坑，向夯坑内填料再夯击。如此反复夯击直至完成预定击数，并控制最终贯入度。再将夯坑填至地面并再夯一击，使坑内上部填入的虚土充分夯实，以利满夯。

　　5结论与建议

　　(1)无论是选择地基处理方式，还是处理方案的确定，应全面考虑拟建工程所处的岩土工程地质环境，尤其是山区与平原的交接地带，应重视地形、地貌及地下水对工程的影响，地基处理方案除了应满足建筑结构要求外，更重要的是维护改良后的水文及工程地质环境，保持地基土层环境不被外力作用破坏，确保构筑物的安全使用。

　　(2)在制定强夯处理方案时，可考虑在拟建工程周围提高置换强夯能量，增加加固深度，降低岩土工程地质环境因素的影响。

　　参考文献

　　[1]《岩土工程勘查规范》(GB50021-2009年版).

　　[2]《工程地质手册》(第四版).

　　[3]《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

　　[4]龚晓南《.地基处理手册》(第三版).北京中国建筑工业出版社，2008.

　　推荐期刊：岩土工程学报是由中国科学技术协会主管，由中国水利学会、中国土木工程学会、中国力学学会、中国建筑学会、中国水力发电工程学会、中国振动工程学会六个全国性学会联合主办的学术性科技期刊。