花岗岩残积土勘探及策略

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1前言

基础建设的快速发展，使工程地质评价及地基处理等工作日趋重要。建设区域的地质评价、地基勘察及处理的正确性，直接影响到建设工程的安全性和建设成本。该区地基勘察和岩土试验工作的实践，发现该区花岗岩残积土广泛发育，厚度较大且相对稳定，一般可作为5～7层建筑物基础的持力层。

2形成环境及分布特点

燕山期花岗岩在该区相当发育，分布广泛，是残积土层的母岩体和工程地质基体。岩体主要由巨粒(斑状)黑云母斜长花岗岩、粗粒黑云母二长花岗岩和中细粒黑云母岩组成。由于该区气候炎热潮湿，雨量充沛，同时，水系发育，地下水位高，沿海区域又常受潮汐影响。这种地质环境使花岗岩受到了强烈的风化，逐步在原地形成了分布较广、厚度较大，工程性能相对稳定的全风化花岗岩残积土。该地区花岗岩残积土主要分布在山坡阶地，以及隐伏于河谷平原冲积层之下。山坡阶地的花岗岩残积土，多呈条带状或裙扇状裸露于地表，由于受岩体风化程度差异的影响，常有大小不等的孤石零散分布。河谷平原的花岗残积土，一般被冲积淤积的土层掩盖，面积较大，风化孤石少见。

3工程地质勘察

花岗岩残积土是风化作用的产物，与基岩成过渡关系。由于风化作用程度不同，可能造成残积物成份的不均匀性、产状和厚度的不规则性。地质勘察是查明残积土形态和性质的关键工作。一般按照下列步骤进行。

3．1野外勘察

根据有关规程和要求进行初勘和详勘。无论是初勘还是详勘，都必须重视做好六个方面的工作。

(1)查明花岗岩残积土分布、厚度和层底埋深，以及底界面起伏形态。

(2)查明风化程度，掌握花岗岩残积土工程性质的差异性。要注意查清有无风化孤石存在及其大小、分布特点。

(3)技术孔要控制到中微风化岩，鉴别孔要控制到强风化岩。

(4)技术孔在残积土层的上、中、下部位，除要取原状土样送实验室外，每取一次样后，还要打标贯，并将全孔的岩土芯全部采取出来，以便进行野外鉴别和拍照。鉴别孔仅打标贯。

(5)当残积土层底界面局部呈‘‘凸”型时，需要补孔验证是否孤石。

(6)做好野外编录工作。

3．2室内试验

对在野外取得的土样要进行室内试验，为分析残积土的成份提供依据，保证勘察资料的准确性。

(1)描述试样状态。

(2)确保含水量和液塑限数据的准确。

(3)必须做好颗粒筛分试验。

3.3资料整理分析对野外勘察和室内试验资料要进行全面分析整理，重点分析岩土的物理力学特性。

(1)在工程地质剖面图中分析残积土层及其上覆土层的特性。要注意掌握残积土层底界面的起伏状态，以及残积土层与上履土层的接触关系，对照核实残积土层的厚度。

(2)统计各项物理力学数据，校正标贯击数。

(3)检查取舍试验数据，编制含水量与塑限、含水量与标贯的散点图，分析残积土物理力学性质，找出其变化规律。

4工程地质研究

通过研究花岗岩残积土物理力学特征，对其作出工程地质评价，为确定正确的地基处理方案提供依据。

4．1花岗岩残积土物理力学性质特征

花岗岩残积土中的石英颗粒被粘性颗粒包围，土体的孔隙比较大，液性指数较小，压缩性中等，遇水易崩解，当饱和度较低时常见有某种程度的湿陷性。通过工程地质勘察报告中的实例，通过对花岗岩残积土物理力学性质的列表统计，资料表明：该区花岗岩残积土中，粒径2mm以上的石英颗粒含量在25～63％之间，平均为37％；土体的孔隙比在0．3821．088之间平均为0．738；塑性指数在8--40之间，平均为17．5；液性指数0～O．79之间，一般为0．31；压缩系数0．1～2在0．13～0．63之间，平均为0．37标准贯入试验6．2～49击，平均为19．6击；承载力标准值160-370kPa，平均为258kPa。通过对花岗岩残积土原状土样的观察描述，由土层顶部向下部，含水量由高变低，土样呈软塑一可塑一硬塑一坚硬状变化。含水量的大小是控制该区花岗岩残积土物理力学性质的主要因素。当含水量增大时，塑性指数增大，反映其风化程度高，表现为标贯击数减少，承载力标准值降低，即土体的工程性能变差，反之亦然。

4．2花岗岩残积土工程地质评价

花岗残积土大部分被冲积、淤积土层掩盖，其地表以下埋藏深度不等。花岗岩残积土层厚度变化范围较大。花岗岩残积土全部位于地下水位以下。花岗岩残积土的上覆土层多由淤泥、粉质粘土、粘土和人工填土构成。其下伏岩层为强风化花岗岩，未见有下卧的软弱层。从上述分析得出：该区花岗岩残积土分布广泛、厚度较大且相对稳定，底界面多呈起伏状态，其下部无软弱层。花岗岩残积的物理力学性质比上覆的各类土层为好，承载力标准值平均可达258kPa。研究表明：花岗岩残积土是该区5～7层建筑物基础的良好持力层。

5花岗岩残积土地基处理方法讨论

选择地基处理方法的正确性，直接关系到建筑物的安全性，同时也是影响建筑工程成本的重要因素。如何正确选择地基处理方法，成为建设项目投资方、设计方和施工方的关注点。根据该区的地质条件和建设发展需要，应注意研究以下几个问题：

5．1基础形式的选择

(1)多层建筑物选择桩基。如果拟建场地存在花岗岩残积土硬塑层。且建筑物高度为5～7层时，基础持力层一般都选用花岗岩残积土层。根据：“既要满足建筑物荷载要求，又要降低工程造价，而且施工工艺可行”的原则，推荐用桩基进行地基处理。这是本文着重讨论的问题。

(2)高层建筑物主要选择预应力管桩和钻孔灌注桩。

5．2桩的类型选择及优缺点根据该区花岗岩残积土持力层的物理力学特征和桩基施工的优缺点对比如下：

5．2．1人工挖孔灌注桩

优点有：桩径1．Om以上者单桩承载力大于lO00kPa；施工工艺简单，占用场地面积小，对周围环境影响轻微；造价低(比沉管桩价约低20％)。缺点是；在持力层埋深大于15m、上覆土层强透水性或淤泥厚度较大、且地下水位高的情况下，难以保证施工质量。

5.2．2沉管灌注桩

优点有：由于沉管桩具有摩擦加端承两种力，其单桩承载力可达450～550kPa，复打桩可达6o0kPa；工艺环节少，施工简单，若场地局部工程性能变差或建筑物荷载有特殊要求时，可采用复打或加桩进行处理；造价较低。缺点是：施工时振动和噪音较大，对周围设施和环境造成影响。

5．2.3钻孔灌注桩于1．Ore的碎石(砾石)层，建筑物荷载分布较均匀，桩长小于25m时，一优点有：单桩承载力较大(4O0～2000kPa)，桩长可达60m；对周围设施无振动性影响，噪音小。缺点是：施工工艺相对复杂，泥浆对环境有一定污染，造价略高。

5．2．4预制(方)桩优点有：单桩(桩径400x4OOmm)承载力较大，可达800～1lOOkPa；桩长不受限制，不存在断桩现象；静压桩对周围设施和环境无影响。缺点是：施工设备笨重，造价较高(比沉管灌注桩造价约高15％)。

5.3花岗岩残积土层桩型选择建议

(1)当花岗岩残积土层裸露于地表，或其上覆土层中无强透水层和厚度较大的淤泥，桩长在15m以内时，一般选用人工挖孔灌注桩。

(2)当花岗岩残积土层底界面埋深小于25m，上覆土层中无厚度大般选用沉管灌注桩。

(3)当花岗岩残积土层底界面起伏较大，建筑物荷载较大且集中，桩长大于25m时，一般选用钻孔灌注桩。

(4)当花岗岩残积土层底界面深度大于30m，建筑物跨度大且荷载分布不均匀时，一般采用预制桩。

6结语

本文是在收集整理该区有关土工试验和工程地质勘察报告的基础上归纳而成，有关数据的统计均取平均值，散点图未考虑花岗岩残积土层的埋深和土体的状态。通过分析研究，找出了花岗岩残积土的工程性质变化规律，为该区花岗岩残积土的工程地质勘察和地基处理方法提出若干建设意见。