关于福建某工地砂土状强风化岩遇水软化承载力下降的研究

李锦福

（福州勘测院，福州 350000）

0 引言

随着经济的发展，城市的不断扩大，越来越多的高程建筑物往郊区及山区转移，山区建筑建设高层及复杂的建筑物，由于山区地质变化较大，建筑物往往坐落在多个持力层上面

（如一边是砂土状、一边是碎块状甚至是中风化岩等）。由于砂土状强风化岩遇水软化承载力大大降低，碎块状及中风化遇水变化较小，这很容易造成不均匀沉降，建筑物开裂等，因此设计施工需考虑这一不利因素。

1 工程概况

拟建挡土墙工程所处位置为一现状边坡，边坡坡向为355°，走向为 85°，近直立，汇水面积约为 4000m2，长度约为 105m，边坡高约3.02～4.69m，边坡坡顶高程约为9.02～10.69m，主要为现状江阴消防站，坡脚高程约为 6.00m，主要为在建江阴化工应急救援站操场。边坡出露岩性主要为强风化凝灰熔岩（砂土状），局部零星出露强风化凝灰熔岩

（碎块状），为岩质边坡。设计拟采用重力式挡墙支护，采用天然地基浅基础，基础埋深约为 1.5m，基底荷载约为150kPa。拟建场地工程地质情况自上而下为①1 填碎石、①2 杂填土、②1 强风化凝灰熔岩(砂土状)、②2 强风化凝灰熔岩(碎块状)、③中-微风化凝灰熔岩。拟建工程地质剖面图：

2 砂土状强风化岩崩解机理

砂土状强风化岩的崩解作用是指水浸入土体孔隙的速度快慢不一致，造成土体颗粒之间结合水膜增厚的速度不相等，引起颗粒间斥力超过吸力的情况不平衡而产生不均匀应力作用现象，土体颗粒沿着斥力超过吸力的最大面崩落。土的崩解性主要与土的孔隙、裂隙发育程度有关。因为如果土中孔隙、裂隙发育，那么土体浸水后，首先通过孔隙或裂隙渗入，使土体内部产生不均匀应力，导致土体沿着孔隙、裂隙方向崩解，土体结构破坏。崩解土体由粗粒(砾粒、粗砂及部分中砂)构成土骨架，粗粒之间主要长石风化物填充实现联结或来自原岩矿物晶粒间的残存联结，填充粗粒骨架的中细砂及粉粘粒含量较少（砂土层），因此孔隙比较大，为崩解提供了有利条件。

3 砂土状强风化岩特点及风险

①采用浅基础的工程且基础持力层是砂土状强风化岩：砂土状强风化岩在干燥状态下具有较好的力学性质，压缩性中等偏高，但遇水易软化、崩解，强度急剧降低[1]。且风化岩受结构面发育程度的影响，在水平及垂直深度上风化不均匀，往往会改变在水平方向或垂直方向地层均匀性，使岩体的力学强度变化和差异较大，对设计和施工会造成一定的影响。

②基坑基底板及基础侧壁砂土状强风化岩的工程：砂土状强风化岩具有遇水易软化、崩解的特点，土层在饱水状态下极易形成软弱面，岩土层的稳定性较差，基坑边坡容易造成坍塌，施工时应采用有效支护条件后，降低渗流水力坡度，避免产生流土。

③边坡及浅基础埋设较浅的风化岩土质较为松散，松散的砂土在饱和状态下有发生流滑可能性[2]。

④降雨是土崩解发育的主要诱导因素，主要作用体现在坡面径流冲刷和雨水渗透作用。雨水入渗使坡体内岩土体含水量增大，容重相应增大，孔隙水压力变大，造成土体的有效应力减小，从而影响到基坑和边坡的稳定性。

4 野外对三种状态下的解释

①浸水状态下：就是完全泡在水中，水位在砂土状强风化层上。②潮湿状态下：是指水位在层位 0-0.3m 以内，或者水位在 0.5m 以下但是水位在一天内曾经浸泡过土层（表层土用手触摸有湿润感）。③干燥状态下：水位在 0.5m 以下且48 小时内未有水浸泡过（表层土用手触摸处于完整干燥状态）/处于天然状态。

5 通过浅层载荷板试验测定三种状态下承载力特征值

①本次在福建某工地对砂土状强风化花岗岩地层在浸 水、潮湿、干燥等3 种状态下进行载荷板试验，每种状态下各分别进行三次载荷板试验[3]。试验采用尺寸为0.5m×0.5m 的方形钢板作为承压板（面积0.25m2），承压板底面铺设中砂垫层，垫层厚度不超过20mm。试验加荷方式为慢速维持荷载法，各试验点加荷分级为10 级，每级荷载增量均为最大预估试验荷载1/10。每加一级加载后，按10min、20min、30min、45min、60min，以后为每隔半个小时测读一次沉降量，当在连续两个小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为已趋于稳定，可加下一级荷载。

终止加载条件：1、承压板周围明显的侧向挤出；2 沉降急骤增大，荷载-沉降曲线出现陡降；3 在某一级荷载下，24h 内沉降速率不能达到稳定标准；4 各试验的累计沉降量均不大于承压板宽度 6%（即 500mm×6%=30mm）。

承载力特征值根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 附录C 第C.0.7:

5.1 当p-s 曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；2.当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2 倍时，取极限荷载值的一半。试验结果如下：

5.2 现场载荷板试验几个Q-S 典型曲线:

②现场载荷板试验几个Q-S 典型曲线:

浸水状态-曲线有明显陡降

潮湿状态-曲线有明显陡降

干燥状态-曲线为缓变形无陡降段

通过载荷板试验成果：各试验状态的 3 个试验点实测值的极差不超过其平均值的 30%,，取平均值作为该层的地基承载力特征值。因此、砂土状强风化岩在浸水、潮湿、干燥三种状态下的承载力特征值分别为 43.33kPa、126.7kPa、520kPa。由试验结果可知，砂土状强风化在泡水的状态下承载力跟淤泥相差不多（约为干燥状态下的 1/12），在潮湿状态下有一定的承载力（约为干燥状态下的 1/4），干燥状态下承载力较高。由试验结果来看，砂土状强风化岩遇水软化崩解后，承载力降低较为严重。

6 应对措施

①采用浅基础且基础持力层部分坐落于砂风化花岗岩层。

中的工程，福建地区地下水位较高且降雨量较大，砂土状强风化岩遇水软化承载力降低，容易导致基础下沉和不均匀沉降。建议加强基础的整体性和刚度，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，降低基础不均匀沉降。对于泡水的基础进行微型桩加固/注浆加固以提高地基承载力,对于长期泡水地基可采用冲/钻孔灌注桩或者采用墩基础[4]。

②对于强风化岩埋深较浅、持力层起伏大的地质条件的情况下建设大型的高层建筑，要求具有较高的承载力，需采用桩基的时候。碰到这类工地，工程勘察项目负责人应建议设计在设计时需考虑不同持力层承载力的影响，根据不同持力层、水位埋设对应采用冲孔灌注桩、人工挖孔桩 和微型桩配合使用。施工前需采用静载试桩确认其适用性。

③基坑开挖时需要降低水位，设计应结合场地周边环境及地层情况采取相应降水措施，建议可考虑采用集井明排等降水措施，并在基坑底做排水沟及集水井，此外尚应做好坡面及支护体顶面近基坑范围内的地面的疏水、截排水工作并注意加强施工监测，保证挡土体系及周围建筑物的安全。设计降水水位在基坑范围内应在施工作业面以下 0.5m，降水措施宜结合地下水位监测情况确定。基坑原则上应避开雨季施工，基坑开挖结束后，降水措施仍应继续。基坑开挖后应进行现场检验，并应及进组织验槽，防止地基土长期曝晒雨淋，基础验槽后，应及时在坑底铺设一层素砼防护，以防雨季基坑积水浸泡或人为扰动破坏，造成基底土层强度降低。

7 结语

①由于砂土状强风化岩遇水软化崩解后，承载力降低较为严重特点，工程勘察在提砂土状强风化承载力尽可能根据工程实际情况对各种状态分别提供一个承载力[5]，方便设计施工使用。

②由于降雨是风化岩崩解发育的主要诱导因素，因此，砂土状风化岩基础施工、边坡施工、基坑开挖时应尽量避开雨季施工，当无法避免时应采取遮挡和相应降水措施。