豫西湿陷性黄土的工程地质特征及基础选型探讨.pdf

2 0 1 0年第 3 7卷第 3期 探矿工程( 岩土钻掘工程) 3 5 豫西湿陷性黄土的工程地质特征及基础选型探讨 董 富强 ，王 荣彦 ，苏巧荣 ( 1 河南省地勘局 ， 河南 郑州 4 5 0 0 0 3 ； 2 河南省地勘局 第二水文地 质工程地 质队 ， 河南 郑州 4 5 0 0 5 3 ； 3 华北水利 水 电学院 ， 河南 郑州 4 5 0 0 1 1 ； 4 黄 河水利 职业学院 ， 河 南 开封 4 7 5 0 0 3 ) 摘要： 首先介绍了豫西湿陷性黄土的分布区域、 工程地质条件及湿陷性特征， 总结了豫西湿陷性黄土地区建筑基 础选型情况， 同时对建筑基础选型中存在的有关问题进行了分析。 关键词 ： 豫西黄土 ； 湿 陷性 黄土 ； 工程地质 特征 ； 基础选 型 中图分 类号 ： P U 4 4 4 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 2 7 4 2 8 ( 2 0 1 0 ) 0 3 0 0 3 5 0 4 Dis cus s ion o n Eng ine er ing Ge ol 0 ca l Char a ct e r is t ics a nd Found ati on Se l e ct io n in Co l l a ps ibl e Loe s s o f W e s t He na nDONG Fu q ia n g ，WANG舶 一 y ah 。 ，S U Q ia o r o n g ( 1 H e n a n B u r e a u o f I n v e s t i g a t i o n a n d D e v e l o p m e n t o f G e o l o g y a n d Min e r a l Re s o u r ce s，Zh e ng z h o u He n a n 45 00 03，China；2No 2 Te a m o f Hy d r o l o g y a n d Eng in e e r in g Ge o l o g y， He n a n B u r e a u o f I n v e s t ig a t io n a n d De v e l o p me n t o f Ge o l o gy a n d Min e r a l Re s o u r ce s 4 5 0 0 5 3，C h in a； 3 No a h Ch in a I n s t it u t e o f Wa t e r C o n s e r v a n cy a n d Hy d r o e l e ct ri c P o we r ，Z h e n g z h o u He n a n 4 5 0 0 0 8，C h in a ； 4 Ye l l o w Riv e r C o n s e r v a n c y T e ch n ica l I n s t i t u t e ，K a i f e n g H e n a n 4 7 5 0 0 3 ， C h in a ) Ab s t r a ct ：T h e p a p e r in t r o d u ce d t h e d is t r ib u t io n，e n g in e e ri n g g e o l o g ica l co n d it io n s a n d ch a r a ct e r is t ics o f co l l a p s ib l e l o e s s in W e s t He n a n a r e a s u mme d u D t h e co n s t r u ct io nu n d a t io n s e l e ct io n in s u ch g e o l o g ica l co n d it io n s a n d a n a l y z e d t h e r e l a t e d 1 S S U eS Ke y wo r d s ：l o e s s o f We s t He n a n；co l l a p s ib l e l o e s s ；e n g in e e ri n g g e o l o g ica l ch a r a ct e ri s t ics ；u n d a t io n s e l e ct io n 0前言 豫西黄土在地域上是指分布在灵宝 、 三门峡 、 洛 阳、 巩义 、 上街 等地 区 的黄土 ， 分 布面 积约 1 1万 k m 。本区地形西 高东低 ， 南高北低 。豫西黄 土所 在的地貌单元有黄土台塬 、 黄 土丘 陵及河谷阶地和 山前冲洪积扇 。黄土台塬塬面平坦开阔 ， 塬面高程 在西部 4 0 06 0 0 m， 在东部 2 0 03 0 0 m， 一般高出 河谷阶地 1 0 0 2 5 0 m， 主要有程村塬 、 焦村塬 、 张村 塬 、 张汴塬 、 阳店塬及邙 山台塬 ； 黄土丘陵主要分布 于山前地带 ， 地形起伏不平 ； 河谷阶地主要分布在黄 河及其支流两岸 ， 有 13级 阶地 ， 阶地呈典 型的二 元结构 ， 上部 为黄土状土， 下部为砂 、 砂砾 、 卵石 ； 而 冲洪积扇主要分布于山前或塬前。图 1为豫西第 四 系黄土分布图。 图 1 豫 西第四系黄土分布图 l 一冲积 、 洪积为主的次生黄土 ( Q 、 Q ) ； 2、 3 一 风积为主的黄土( Q2 、 Q ) ； 4 一基岩 。 收稿 日期 ： 2 0 0 91 1 2 7 作者简介 ： 董富强 ( 1 9 6 4一) ， 男 ( 汉族 ) ， 河南方城人 ， 河南省地勘局高级经济师 ， 河南省郑州市金水路 5 6号 。 3 6 探矿工程( 岩土钻掘工程) 2 0 1 0年第 3 7卷第 3期 1 区内豫西黄土的工程地质特征 根据在已有建筑 场地勘探 资料， 将灵宝 、 三 门 峡 、 洛阳、 巩义 、 上街区、 荥阳典型地段湿陷性黄土分 布特征列于表 1 6 。从 表 1 5可知， 豫西从灵宝 、 三门峡 、 洛阳、 巩义 、 上街到荥阳、 郑州西一线， 大致 以 洛阳为界， 以西为 级和级 自重湿陷性黄土场地， 湿 陷性黄土层最大厚度为 2 0 0 2 7 0 m； 以东为I 级( 轻 微) 非 自重湿陷性黄土场地 ， 湿陷性黄土层最大厚度 为 9 3 1 6 0 1“ 1 ， 具体见表 6 。这与文献 4 附录 A将 洛阳以西划为关 中地区， 以东划为河南地区基本一 致。但应指出洛阳局部地区如北氓及洛河二级阶地 从湿陷性黄土的特征看 ， 似应划入关中地区。 表 1 灵宝市某地段湿陷性黄土分布特征及工程地质条件一览表 注 ： 所在场地为黄土台塬 ， 从 自然地 面下 1 5 m起算 ， 湿 陷性黄土层最 大厚度近 2 0 0 m。计算湿陷量 8 2 3 2 8 3 ：2 5 m r n ， 计算 自重湿陷量 3 1 6 4 1 4 2 m m， 属 级 自重湿陷性黄土场地 。 表 2三门峡市某地段湿陷性黄土分布特征及工程地质条件一览表 注： 所在场地为黄河右岸三级阶地前缘 ， 湿陷性黄土层最大厚度近 2 7 0 ll l 。计算湿陷 量 4 5 0 6 8 0 1“1“1 1“| ， 计算 自重湿陷量 3 8 04 9 0 lI 1“ 1 ， 属 级 自重湿陷性黄土场地 。 表 3 洛 阳市某地段湿陷性黄土分布特征及工程地质条件一览表 注 ： 所在场地 为洛河北岸二级阶地 ，从 自然地面下 1 5 m起算 ， 湿陷性 黄土层最大厚度近 1 8 0 m。计算 自重湿陷量7 2 8 5 mm， 计算湿陷量 3 9 0 5 6 0 m m， 属 级 自重湿陷性黄土场地 。 表 4巩义市某地段湿 陷性黄土分布特征及工程地质条件一览表 注 ： 所在场地为二级 阶地 。从 自然地 面下 1 5 m起算 ， 湿陷性 黄土层最大厚度近 1 6 2 I I 1 。属 级非 自重湿 陷性黄土场地。 2 0 1 0年第 3 7卷第 3期 探矿工程( 岩土钻掘工程 ) 3 7 注 ： 所在场地为二级阶地。从 自然地面下 1 5 m起算 ， 湿陷性黄土层 最大厚度 为 9 3 m。 自重湿 陷量 9 8 2 0 2 mm， 非 自重湿陷量 3 2 5 1 0 5 7 mm。属 I 级 ( 轻微 ) 非 自重湿陷性黄土场地 。 表 6豫西黄土湿陷性特征一览表 2 豫西湿陷性黄土地区建筑基础选型情况分析 根据我们近 3 0年对豫西 湿陷性黄土地 区建筑 基础选型的分析和总结 ， 豫西湿陷性 黄土地 区建筑 基础选型具有 以下特点 ： 大致以洛阳为界 ， 对 以西以 级和 级 自重湿陷性黄土场地 的建筑 ， 因湿陷性 黄土层厚度一般达 1 01 5 m， 最大厚度达 2 0 0 2 7 0 m， 故多采取桩基础 ， 以钻挖孑 L 灌注桩和静压预 制桩较多见。对 以东 以 I级 ( 轻微 ) 非 自重湿 陷性 黄土场地 的建筑 ， 因湿陷性黄土层厚度一般仅数 m， 最大厚度约 1 5 m， 当为多层建筑或荷载较小 时， 多 采用灰土垫层 、 ( 灰 ) 土挤密桩 、 夯实水泥土桩 、 强夯 等地基处理方法 ； 当为小高层建筑或单柱荷载较大 时多采用 C F G桩、 高压旋喷桩 、 夯扩桩或上述桩与 灰土垫层 、 ( 灰 ) 土挤 密桩、 夯实水泥土桩组合形成 的组合型复合地基 ； 当为高层建筑或单柱荷载很大 时 ， 则采用桩基础 ， 常见的有钻挖孔灌注桩和静压预 制桩 以及多支盘灌注桩。 豫西湿陷性黄土地区近年来建筑基础选型情况 见表 7 表 7 豫西湿 陷性黄土地 区建筑基础选型情况一览表 白重湿陷性黄土场地上的多层建筑物 ， 从豫西湿陷 3 有关地基处理 问题 性黄土地区灰土垫层多年实践经验看 ， 灰土垫层地 3 1 关于灰土垫层问题 基承载力可达 2 5 0 k P a ， 多层建筑多年累计沉降量仅 灰土垫层大量应用 于豫 西地 区 I级 ( 轻微 ) 非 数毫米。但有 以下问题值得注意 ： ( 1 ) 对该类 地基 3 8 探矿工程( 岩土钻掘工程) 2 0 1 0年第 3 7卷第 3期 到底是按灰土垫层 还是按灰土基 础进 行持力层验 算 ， 按照文献 6 ， 二者 明显有矛盾 ， 现在看来难 以 定论 ， 值得探讨 ， 但从豫西湿陷性黄土地区灰土垫层 多年实践经验看 ， 按灰土垫层进行验算是偏于安全 的； ( 2 ) 关 于灰土垫层 质量 的评价方法问题也值得 探讨 ， 笔者基本 同意文献 7 的观点 ： 不必强制性 规定对灰土垫层必须进行载荷试验 ， 这样造成大量 浪费现象 ； 建议 应对 土料 以 ， 控 制 ， 对灰 料 以 C a O和 Mg O含量进行控制 ； 当对灰土 的配料质 量 、 配比、 垫层质量有异议时 ， 应以灰土垫层 的水稳 性作为控制标准 ， 进行饱水无侧 限抗压强度试验。 3 2 关于强夯问题 目前在豫西地 区， 多采用 3 0 0 0 k N m及 以下 的夯击能， 处理深度 7 1T I 左右， 处理后地基在消除湿 陷性基础上地基承载力特征值可达 2 0 0 k P a ， 大量应 用于 I 级 ( 轻微 ) 非 自重湿陷性 黄土场地上 的多层 框架结构建筑物。但应注意 2个 问题 ： ( 1 ) 在勘察 报告 中应进行土层 的击实试验 ， 以确定土层 的最大 干密度和最优含水量， 指导强夯工作； ( 2 ) 宜选择代 表性地段进行试夯。在场地局部遇含水量偏大的粉 土地基 ， 采用边夯边 回填小块建筑垃圾 的强夯置换 法处理该类地基， 防止形成橡皮土及吸锤现象的发 生 。 3 3 关于组合型复合地基问题 采用组合型复合地基是近十几年的事 ， 其 目的 是采用短桩消除浅部地层的湿陷性 ， 采用长桩将其 桩端坐在压缩性较低的土层上 ， 起到提高承载力 、 控 制沉降( 变形 ) 的作用 。从多年的实践经验看 ， 建筑 物沉降量仅几毫米到 十几毫米 ， 效果较好 。但其理 论研究一直滞后于工程实践 ， 有关设计处于摸索状 态 。 工程地质 手册 ( 第 四版 ) ( 文献 8 ) 就 组 ( 复) 合型地基的组合型式 、 复合地基承载力计算、 复合地基的变形 、 检测等提 出了系统的要求。建议 有关规范修订时尽快予以补充 ， 以指导设计工作。 3 4 关于 级及以上 自重湿 陷性黄土场地基础选 型应注意的问题 ( 1 ) 根据文献 9 中胡启胜总结成果 ， 在 自重湿 陷性黄土场地 ， 在桩顶无荷载情况下， 中性点深度与 湿陷性黄土层底深度基本一致 ， 在 级 自重湿陷性 黄土场地 ， 其负摩阻力标准值可取 2 5 k P a ， 比文献 4 表 5 7 5提供 的参考值要大 ， 对洛阳以西地 区 的 、 级 自重湿陷性黄土场地是适应的 ， 设计中可 参考使用。 ( 2 ) 在湿 陷性黄土层厚度 1 0 m地 区， 若采用 桩基础 ， 其单桩竖向承载力特征值应以载荷浸水试 验的结果为准 ， 在 自重湿陷性黄土场地 ， 除不计湿陷 性黄土层内的桩长按饱和状态下 的正侧 阻力外， 尚 应扣除桩侧的副摩阻力。且应从试验结果 中扣除湿 陷性黄土层范围内的桩侧正 、 负摩阻力。 ( 3 ) 鉴于多年来 自重湿陷性黄土场地选用桩基 础仍有房屋开裂影响正常使用 的情况发生 ， 建议在 桩基础施工前仍应采用强夯 、 挤密桩等措施消除上 部土层的湿陷性 ， 同时应作好基本防水措施、 检漏防 水措施和严格防水措施 。 参考文献 ： 1 谢 封春， 姜泽泛 豫 西黄土 的基 本特征 J 河南地质 ， 1 9 8 7， 3 ( 5)： 4 24 8 2 郭 志强 组合 型复 合地 基 的工 程实 例 J 工 程勘 察 ， 2 0 0 3 ， ( 5)： 3 43 9 3 闫跃军 组合复合地基 处理工程实 践 J 岩土 工程界 ， 2 0 0 4 ， ( 6) ： 5 9 6 1 4 G B 5 0 0 2 5 2 0 0 4， 湿陷性黄土地区建筑规范 S 5 J G J 7 92 0 0 2， 建 筑地基处理技术规范 S 6 李广信 说三道 四议规范 ( 三 ) J 岩土工程界 ， 2 0 0 4 ， ( 6 ) ： 1 4 1 7 7 刘 明振 ， 王瑞科 湿陷性黄土地基 上灰土垫层质量