对红桥区南头窑区域浅层地基土工程性质的研究

　　【摘要】：本文对红桥区南头窑区域浅层地基土的分布规律、工程性质及地基条件进行较为深入的分析与研究。
　　【关键词】：浅层地基土、地基处理。
　　一、 概述
　　红桥区南头窑地区位于天津市区西北方向、三岔河口的西部。区域内地面起伏不大，大沽标高一般介于2.33～3.11米之间，根据文献记载本场区是市区最早形成陆地的古海岸地区，大约在四千多年以前逐渐形成。在康华里一期、二期、南头窑三号地一期(6.5万㎡)工程以及南头窑四号地工程开展中遇到的工程实际问题，多数是由于浅层土的工程性质变化较大所引起的。
　　近几年随着旧城改造的不断推进深入，本地区常会遇到被覆盖掩埋的古沟坑、河道以及其下面的软弱土层等不良地质情况。如何认识和分析影响场地内建设的不良地质条件、分布情况和岩土工程地质，避免建筑物因基础不均匀的沉降而开裂、倾斜，而采取经济、有效的地基处理措施，满足设计要求，以适应城区建设的发展，已成为工程中较为重视的问题。
　　本文以在此区域的近五百个钻孔的资料，对北至芥园道、南至南大道（青年路）、西至怡德路、东到复兴路的区域范围内的浅层地基土的工程特性进行分析研究。
　　二、 地表古沟坑的分布
　　本区域位于1900形成的天津市区地表水体的范围内，勘察所发现的古沟坑深度为3.1~4.5米，区域南侧坑深较浅为2.0米左右。本区域内地表水体因人类活动已于1900已填平。
　　三、 浅层地基土的分布规律及工程特性
　　在本场区地表至埋深40.0米范围内各土层土质特性及分布规律现分述如下：
　　1. 人工填土层（Qml）：
　　该层土在场地均有分布，由上部杂填土及下部素填土组成，上部杂填土中有旧厂房混凝土老基础，钻进困难，该土层厚0.50～3.50米，层顶大沽标高2.25～3.11米，该层土土质松散不均；下部素填土主要由灰褐色~褐色的粘性土组成，局部有少量淤泥，呈软塑状态，局部表现有砂性较大的粘性土组成，呈软塑状态；该层土层厚1.10～4.10米，层顶大沽标高0.5～2.6米。该层土为20世纪初填垫而成，工程性质较差，局部一般。
　　2.第四系全新统上组第Ⅰ组陆相层（Q43al）
　　该层土位于埋深2.4～5.8米一段，该层土由灰黄色粉质粘土（④1）及灰黄色粉土（④2）组成，上部粉质粘土为灰黄色，呈软～可塑状态，含铁质和贝壳，层厚0.4～2.4米，层顶大沽标高0.4～-2.01米，顶部表现为薄层粘土，底部表现为砂性较大的粘性土，属中压缩性土；下部粉土（②2）为灰黄色，呈稍密～中密状态，含铁质和贝壳，层厚0.6～2.6米，层顶大沽标高-0.80～-2.64米，局部砂性较大，属中压缩性土。工程性质较好可做为天然地基持力层。
　　3.第四系全新统中组第Ⅰ海相层（Q42m）
　　该层土位于埋深5.8～14.0米一段，主要由粉土（⑥1）及粉质粘土（⑥2）组成，该层土在本场地水平方向分布较稳定。上部粉土为灰色，呈稍密～中密状态，含贝壳，层厚2.0～8.5米，层顶大沽标高-4.21～-2.30米，该层土标准贯入击数N=9～17击，平均击数13.1击；下部粉质粘土为灰色，呈软～可塑状态，含贝壳，层厚2.1～6.5米，层顶标高-12.85～-10.8米，含贝壳，属中压缩性土，工程性质一般。
　　4.第四系全新统下组第Ⅱ陆相层（Q41h）
　　该层土位于埋深14.0～16.0米一段，主要由灰白～灰黄色粉质粘土（⑦）组成，呈软～可塑状态，含腐植质，层厚0.4～2.4米，层顶大沽标高-12.85-10.80米，属中压缩性土，工程性质一般。
　　5.第四系全新统下组第Ⅱ陆相层（Q41al）
　　该层土位于埋深16.0～25.0米左右一段，主要由褐黄色粉质粘土（⑧1）和粉土（⑧2）组成，上部粉质粘土为褐黄色，呈可塑状态，含铁质及姜石，层厚3.3～6.5米，层顶大沽标高-13.75～-12.14米，属中压缩性土，层底表现有砂性较大的粘性土薄层；下部粉土为褐黄色，呈中密状态，含铁质，层厚2.5～5.5米，层顶大沽标高-19.25～-16.03米，属中偏低压缩性土。该层土标准贯入击数N=12～50击，平均击数为31.3击，在本场地分布较稳定，工程性质较好，可做为多层建筑的桩端持力层。
　　6.第四系上更新统第Ⅴ组陆相沉积层（Q3eal）
　　该层土位于埋深25.0～40.0米一段，主要由黄褐色粉质粘土（⑨1）、黄褐色粉土（⑨2）组成，水平方向分布尚稳定，上部粉质粘土为黄褐色，呈可塑状态，含铁质及姜石，层厚2.2～8.9米，层顶大沽标高-22.79～-19.12米，属中压缩性土，该层土底部夹有砂性较大的粘性土透镜体；下部粉土为黄褐色，呈中密～密实状态，含铁质、贝壳，层厚1.5～6.0米，层顶大沽标高-23.01～-29.49米，主要由粉土及砂土组成，以粉土为主。在本场地分布较稳定，工程性质较好，可做为一般高层建筑的桩端持力层。
　　从汇总的场区勘察资料表明，地层属海陆交互沉积土层，地基土竖向成层分布，土层由上至下土质分布不均匀性表现在浅层人工填土上，土层顶底呈现起伏较大的状态；第Ⅰ组陆相层土质相对较好，分布不均匀，呈局部缺失状态，可作为荷载不大且变形要求不严格的一般建筑物的浅基础持力层；第Ⅰ海相层总体上呈砂粘互层状分布，土质较均匀，分布较稳定，局部砂粘性有所变化，但对桩基础工程影响不大；第Ⅱ陆相层土质较均匀，分布较稳定，工程性质一般，下部粉土分布不连续，厚度变化较大，顶板有所起伏，底板起伏较大，且同一层位土质物理力学性质有所变化；第Ⅴ组陆相沉积层粉质粘土砂性较大，对预制桩设计及施工有较大影响；其他土层分布较均匀，物理力学性质较好。
　　四、 地基土的基础特性
　　1. 浅基础评价
　　(1) 浅层地基土承载力评价
　　根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)，结合实际工程经验，按层位提供地基土承载力特征值fak（相当于《岩土工程技术规范》(DB29-20-2000)中的地基土承载力基本值f0）如下所示：
　　地质成因 土层编号 岩土名称 fak(kPa)
　　人工填土层 ①2
　　素填土 85
　　第Ⅰ组陆相层 ④1 粉质粘土 110
　　 ④2 粉土 130
　　第Ⅰ海相层 ⑥1 粉土 130
　　 ⑥2 粉质粘土 110
　　第Ⅱ陆相层 ⑦
　　粉质粘土 120
　　 ⑧1
　　粉质粘土 150
　　 ⑧2
　　粉土 170
　　第Ⅴ组陆相沉积层 ⑨1
　　粉质粘土 150
　　 ⑨2
　　粉土 180
　　 从上表可以看出第Ⅰ组陆相层粉质粘土性质较好，但由于古沟坑的存在而缺失，故存在该层土的区域可以将此层土做为浅基础持力层；第Ⅰ海相层分布较均匀，层厚变化不大，土层顶底稍有起伏。
　　(2) 天然地基评价
　　本场区范围内地表土均存在人工填土层，变化较大，普遍分布有1~2层填土层，填土分布及成分较复杂，一般厚度为4.0~5.0米，第Ⅰ组陆相层的粉质粘土或粉土可考虑做为一般3~4层民用建筑物的天然地基持力层。
　　2. 桩基础评价
　　由本区域的地质资料，可采用预制桩或钻孔灌注桩方案处理本工程地基。
　　（1）桩基础持力层选择:
　　根据资料分析，由于场区内地层变化较大，桩端持力层有所起伏，场区范围内埋深40.0米以上分布较稳定的有两个桩端持力层可以选择：
　　第一桩端持力层：位于第Ⅱ陆相层顶部，埋深在16.0米~25.0米的粉土（⑧2）层，该层土强度较高，砂性较大，标准贯入锤击数平均值为32击，作为多层建筑的桩基础持力层。
　　第二桩端持力层：第Ⅴ组陆相沉积层，埋深在25.0米~40.0米的粉土（⑨2），该层土强度较高，砂性较大，在本场地土质较稳定，标准贯入锤击数平均值为43.3击，可作为一般高层的桩端持力层。
　　（2）桩基参数：
　　根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），提供预制桩及钻孔灌注桩的极限侧阻力标准值qsik和极限端阻力标准值qpk，如下表所示：
　　土层编号 岩土名称 钻孔灌注桩 预制桩
　　  qsik qpk qsik qpk
　　④1 粉质粘土 40  38 
　　④2 粉土 46  45 
　　⑥1 粉土 50  48 
　　⑥2 粉质粘土 30  34 
　　⑦
　　粉质粘土 42  46 
　　⑧1
　　粉质粘土 48 450 52 
　　⑧2
　　粉土 52 550 55 1400
　　⑨1
　　粉质粘土 50 500  
　　⑨2
　　粉土 65 600  
　　注：1.钻孔灌注桩qpk值仅适用于孔底回淤土≤10厘米.
　　2.参数单位均为kPa.
　　（3）实测单桩承载力平均值见下表
　　
　　桩型 桩长（米） 桩径（米） Quk（kN）
　　预制桩 10 0.35×0.35 630
　　钻孔灌注桩 21 0.60 1750
　　  0.70 1820
　　 24 0.60 2130
　　  0.70 2210
　　
　　五、 研究结论
　　综上所述，所研究分析的场区由于存在人工填土层以及老水体的填埋层等不良地质条件，区域内的浅部土层工程性质变化较大，对建筑物的各项影响较为明显；根据地基土的工程性质及厚度变化，在人工填土较薄的地方其下存在的第Ⅰ组陆相层的粉质粘土或粉土可考虑做为一般3~4层民用建筑物的天然地基持力层；位于古沟坑位置的由于人工填土层较厚处，应采用桩基础。
　　参考文献：
　　【1】《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）
　　【2】《岩土工程技术规范》DB29-20-2000
　　【3】《建筑桩基规范》JGJ94-2008
　　【4】《天津市地基土层序划分技术规程》DB/T29-191-2009

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