北京市昌平区常见特殊性岩土的勘察及地基处理方法

蔡滢

摘 要：特殊性岩土是指在特定的地理环境或人为条件下形成的具有特殊的物理力学性质和工程特征，以及特殊的物质组成、结构构造的岩土。昌平地区常见的特殊性岩土主要有软土和风化岩。本文通过结合部分工程实例，简述了昌平地区常见的软土、风化岩的基本特征，总结归纳了昌平地区针对此类特殊性岩土地基常用的地基处理方法，以此对昌平地区常见特殊性岩土地基的处理给予一定的参考。

关键词：特殊性岩土；软土；风化岩

1.绪论

特殊性岩土的分布普遍具有地域性特征。通过在昌平地区几年的勘察工作发现，昌平地区常见的特殊性岩土主要有软土和风化岩。其中软土主要见于北七家镇、东小口镇、小汤山镇等乡镇局部地区，风化岩主要见于南口镇、阳坊镇、十三陵镇等山区。

如果在上述特殊性岩土上修建建筑物，常规勘察设计的方法无法满足工程要求，易导致建筑物的破坏，从而造成不必要的人员伤害和经济损失。为此，必须在岩土工程勘察和地基处理过程中，对其进行特殊的研究，以提高地基的强度，保证地基的稳定性，减小建筑物沉降和不均匀沉降。

2 软土地基

2.1 软土的定义和特征

软土的判别应符合下列要求：

1.外观以灰色为主的细粒土；

2.天然含水量大于或等于液限；

3.天然孔隙比大于或等于1.0。

软土的基本特征如下：（1）触变性：软土是絮凝状的结构性沉积物，原状土在未受破坏时，常具有一定的结构强度，但是一经扰动，结构破坏，强度会迅速降低或很快变成稀释状态；（2）流变性：是在一定的荷载持续作用下，土的变形随时间而增长的特征；（3）高压缩性：长久不易达到固结稳定；（4）不均匀性：易使建筑物地基产生不均匀沉降；（5）抗剪强度低；（6）透水性差。

2.2 昌平地区软土地基常用处理方法

（1）表层处理法

在原软土层的顶面铺筑一层材料，以改善其剪切特性、压缩特性及透水特性，从而提高地基的稳定性及承载力。

昌平地区常用的处理方法：砂垫层法。

（2）开挖置换法

利用物理力学性质较好的岩土材料，置换天然地基中局部或全部软弱土层，形成双层地基或改良地基，从而达到提高地基承载力、减小沉降的目的。

昌平地区常用的处理方法：换土垫层法、抛石挤淤强夯置换法、振冲碎石桩法。

（3）排水固结法

可现在地基中设置砂井等竖向排水体，然后利用路基本身重量分级逐渐加载；或在建筑物建造前在场地上先行加载预压，使土体中的孔隙水排出，逐渐固结，地基发生沉降，同时强度逐步提高。

昌平地区常用的处理方法：砂井法。

（4）灌入固化物

向土体中拌入或灌入水泥、石灰或其他化学固话浆材（水玻璃+氯化钙浆液纸浆液如重铬酸盐类），在地基中形成增强体，以达到地基处理的目的。

昌平地区常用的处理方法：深层搅拌法。

（5）加筋法

在地基土中设置强度高、规模大的筋材，以达到提高地基承载力、减少建筑物沉降的目的。

昌平地区常用的处理方法：锚固法、树根桩法、低强度混凝土桩复合地基法、钢筋混凝土桩复合地基法。

2.3 工程实例

（1）工程概况：拟建项目为市政管线工程，场地位于昌平区北七家镇，定泗路南，涉及北京市地形图（1：10000）I-2-7至I-3-7幅。

设计污水圆管：D=400～2400mm，拟采用混凝土圆管，整体采用开槽施工明挖法施工，局部与水源九厂路交汇处使用顶管法施工，预计基地压力100kPa，污水管道埋深约6m。

（2）地层土质概况：场地内地基土较复杂，自上而下分为5大层。依次为：①大层填土層，以粉土～粉质粘土填土为主，局部表层有薄层杂填土；②大层为粉土和粉质粘土互层，局部自然地面下4.5～6.2m处有灰黑色的②4层泥炭质粘土，地基承载力标准值仅60kPa；③大层为细中砂，地基承载力标准值达180kPa；④大层为粉土和粉质粘土互层；⑤层为粉质粘土。局部软土（②4层泥炭质粘土）所在地层情况详见图1：

图1 市政管线项目局部剖面图

（3）处理方法：②4层泥炭质粘土强度不满足要求，考虑到该土层厚度不大，且下卧层（②2层粉土、③层细砂～中砂地基承载力标准值均为180kPa）是良好的持力层，建议采用换土法处理。需将②4层泥炭质粘土全部挖除换填，建议换填材料选用级配砂石，要求换填前对换填材料做击实试验，换填时分层夯实并取样做试验，控制压缩系数≥0.97。

（4）处理效果：处理后的地基承载力标准值按180 kPa考虑，管线在施工过程中一直进行沉降观测，现已竣工，沉降量及沉降差均符合规范要求，处理效果良好。

3 风化岩地基

3.1 风化岩的定义和特征

岩石在风化营力作用下，其结构、成分和性质已产生不同程度的变异，应定名为风化岩。风化岩常按风化程度分为：微风化岩石、中等风化岩石、强风化岩石和全风化岩石。随着风化程度的加强，组织结构被破坏的程度越大，岩体越易破碎。

昌平地区常见多为土岩组合地基。土岩组合地基又叫岩土不均匀地基，岩土混合地基，是指建筑物地基（或被沉降缝分割区段的建筑地基）的主要受力层范围内，下卧基岩表面坡度较大，或部分地段直接有基岩、大块孤石、石芽出露的地基。土岩组合地基因下卧岩层起伏不平，土层在平面、空间方向受力皆不均匀，从而会导致地基变形不均匀，场地稳定性差。

3.2 昌平地区常用的地基处理方法

（1）褥垫层法

由于岩层表面起伏不平，其变形条件对建筑物极为不利，故在建筑物基础与岩石接触的部位设置一层褥垫层，从而调整地基的压缩性，以减少岩石与基础相接处部位的集中应力。常用的褥垫层材料有：中粗砂、土夹石、灰土等材料。褥垫层的厚度宜取300～500mm。

（2）换土法

对于土岩组合地基，或建筑物基础埋深较浅且岩层上覆土层土质较差的场地，也可采用换土法进行地基处理。基槽全部或局部开挖至风化岩层后进行换填处理，分层碾压到设计基础底标高，分层取样试验，开挖时需按换填厚度适当扩大四周换土范围。

（3）沉降缝法

对于岩层上覆土层厚度差异较大的场地，特别是土岩组合地基，在地基压缩量相差较大的位置设置沉降缝是常用的处理方法。沉降缝的设置需要结合建筑物的平面形状、基础类型、地基土质及荷载条件等因素，一般在下列部位设置：a、建筑平面的转折部位；b、高度差异或荷载差异处；c、建筑结构或基础类型不同处；d、长高比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位； e、分期建造的房屋的交界处。

（4）大直径人工挖孔灌注桩法

对于下卧基岩表面坡度较大的地基多采用大直径人工挖孔灌注桩。人工挖孔桩即用人力挖土、现场浇筑的钢筋混凝土桩。人工挖孔桩开口直径一般最小也在800mm以上，视桩长、扩底直径等因素来确定，桩底嵌入风化岩层深度在500mm以上。

4.结论

近年来，随着北京市北部地区建设规模的不断扩大，昌平地区的加速发展，对岩土工程勘察的要求也越来越严格。一些特殊性岩土的勘察工作也必须引起岩土勘察工作者的高度重视。

笔者结合一些相关工程实例，并借鉴类似地区已有工程经验，归纳了昌平地区常见处理软土地基、风化岩（土岩组合）地基的几种有效處理方法。在不同的情况下，必须根据工程特点和场地特征因地制宜的确定地基基础处理方案，从建筑要求、工期、施工条件和经济效益等各方面综合考虑采取最优措施，在保证建筑物安全可靠和正常使用的前提下，应尽量提高地基处理后的质量，减少处理范围，降低造价，缩短工期，以取得最优的技术效果和经济效果。

参考文献

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