关于湛江灰色粘土的几个岩土工程问题

关于湛江灰色粘土的几个岩土工程问题 吴卫华 (海军湛江基地工程设计处勘测队, 广东 湛江　524037) 摘　要: 本文根据工作经验,总结了湛江灰色粘土在勘察、设计、施工中存在的几个岩土工程问题。 关键词: 湛江灰色粘土　岩土工程问题 　　 湛江灰色粘土为第四纪早期河口～三角洲相沉 积物,一般呈可塑～硬塑状态, 薄层状, 层理发育,分布 广泛稳定,具有较高的力学强度,是湛江地区建(构)筑 物主要基础持力层之一,但在实际工作中我们发现, 它 也存在一些岩土工程问题, 在勘察、设计、施工中应该 引起注意。 1　地基承载力的评价问题 许多工程实践证明,湛江灰色粘土按室内土工试 验结果所得到的承载力值普遍偏低, 1是湛江某工 程灰色粘土承载力确定表。从该表对比可知,室内土工 试验和原位测试两种方法所得到的地基承载力相差较 大。产生差异的原因是: ( 1)湛江灰色粘土微结构是以 絮凝型为主,结构单元体之间存在较强的胶结键,这种 微结构特点,使它在具有较大的孔隙比(通常 e> 1)的 同时,又具有较高的结构强度。因此,一般情况下,不宜 根据孔隙比 e和液性指数 IL 确定湛江灰色粘土的承载 力。( 2)由于薄层粉细砂和微层理的存在, 使得湛江灰 色粘土力学强度存在各向异性。室内直剪试验所得到 的 c、5 值所反映的是水平方向强度,而原位测试反映 的是垂直方向强度, 原位测试更接近地基土实际受力 情况。( 3)湛江灰色粘土具有较高的灵敏度,取土过程 中一些不的操作,也会不同程度地降低了土样的 力学强度。 灰色粘土承载力标准值 fk 确定表 单位: kPa　　　表 1　　　　　　　 确定 方法 原　位　测　试 室　内　土　工　试　验 按静力触探 按标贯试验 按载荷试验 按 e、IL 查表 按 c、5 计算 fk 276 274 350 120 175 　　 因此确定湛江灰色粘土地基承载力应以原位测 试为主。勘察中, 应尽量采用载荷试验、标贯试验、静力 触探、动力触探、微型贯入等多种原位测试手段。 2　地基不均匀性问题 　　表 2是湛江海滨造船厂附近灰色粘土物理力学指 标范围值表。从该表可见, 湛江灰色粘土的物理力学指 标有较大的变异性。根据勘察经验,在湛江港麻斜湾两 岸的灰色粘土中, 常不规则地分布着软弱粘土层,该软 粘土为深灰色, 细腻质纯,呈软塑～流塑状,不含有机 质,无臭味, 层面埋深 2～5米, 厚度 1～4米,顶部常见 铁质胶结层。从沉积相、地质时代和颗粒组成分析,该 层与一般灰色粘土应属于同一层位,但其强度却比一 般灰色粘土低数倍, 标贯击数 N< 2击, 工程地质性质 稍优于淤泥或淤泥质粘土,承载力 f k< 90kPa,该层常 以透镜体的形式不规则地分布于一般灰色粘土之中, 构成软弱夹层,由于其埋深较浅, 分布不规则,对基础 不均匀沉降有较大影响。如 92854部队经济适用房工 地,就遇到这种地层, 基础设计采用的方法是将其全部 开挖后换砂处理。 　　　收稿日期: 2002- 05- 06 43第 4 期　　　　　　　　　　　　　　吴卫华.关于湛江灰色粘土的几个岩土工程问题　　　　　　　　　　　　　　　　　 灰色粘土物理力学指标范围值表 表 2　　　　　 含水量 X( % ) 液性指数 IL 压缩系数 a1- 2( MPa- 1) 内 聚 力 c( kPa) 内摩擦角 5 (°) 标 贯 N(击) 范围值 29. 3～52. 7 0. 21～1. 60 0. 08～0. 60 9～71 5～25 2～22 　　 由于湛江灰色粘土常存在不均匀性问题,在工程 勘察时, 应严格按规范布孔,勘察孔数目不宜过少, 原 位测试或取土间距不宜过大。在地质分层时,应根据物 理力学指标变异系数的大小,检查分层是否合理,尽量 将这种软塑的灰色粘土从一般灰色粘土中细划出来。 3　胀缩性问题 　　 湛江灰色粘土主要矿物成分为伊利石和高岭石, 基础开挖暴露后不久, 即可见垂直裂隙发育,外表呈鱼 鳞片状。室内试验表明,湛江市区的灰色粘土自由膨胀 率为 38～68% ,膨胀力达 15～128kPa,当荷载压力为 50 kPa时,多数膨胀率为零。据调查,在湛江市区的海 滨造船厂、湛江制药厂、港湾医院等单位, 20世纪 60～ 70年代建于灰色粘土上的部分房屋因受膨胀性影响, 墙体都有不同程度的开裂。建于1984年的湛江市人民 大道,破土动工以后不久,在灰色粘土为路基的土路面 上即发生变形,多日晴天后路面出现开裂, 多日降雨后 即产生膨胀现象, 后经路基处理,换上砂或粉土才使路 面稳定。 实验和野外调查表明,湛江灰色粘土为胀缩性弱 ～中等的膨胀土。在一些地势较低的地段,如海边、沟 边的斜坡上, 地下水位埋深 2～5m, 土体处于地下水位 变动幅度之上而且出现周期性变化,在这种环境下, 道 路、机场和一些低层的营房仓库设计应考虑灰色粘土 的膨胀性问题。根据湛江地区经验,一般采用换土垫砂 法进行膨胀土处理,即挖除部分灰色粘土, 在粘土层上 回填 0. 8～1. 0m 厚的粗砂或砾砂。 4　深基坑、路堑边坡的稳定性问题 　　 湛江灰色粘土在含水量变化时, 常因胀缩性使土 体产生风化裂隙, 由于基坑开挖,卸荷应力释放以及在 降雨、温差等自然营力作用下, 风化裂隙快速发展相互 连接,产生了软弱结构面, 使土体的原始结构受到破 坏,降低了强度,在一定的地形条件下,就会产生崩塌 或滑坡。如 1984年在开挖湛江市人民大道时, 就有多 处灰色粘土组成的路堑边坡大雨后发生了滑坡。 由于新构造运动, 部分地段的灰色粘土中还存在 构造裂隙,当这些裂隙面与基坑边坡面形成不稳定组 合,在一定条件下,边坡也会失稳。如海军4802厂船坞 坞首段深基坑开挖中就因为基坑面上不仅存在风化裂 隙,还存在四组构造裂隙, 其中一组张性垂直裂隙走向 与基坑边坡面平行, 另一组剪性裂隙与基坑边坡面斜 交但倾向基坑内,由于这种不利组合, 该段曾三次发生 滑坡。 因此,在由湛江灰色粘土组成的深基坑、路堑边坡 的施工过程中,应在场地开挖排水沟, 防止地表水入渗 和局部灌入,出现裂缝的要马上捣实封闭, 基坑或路堑 开挖后, 不宜长期暴晒或雨淋, 要注意绿化造林, 尽量 保持土体含水量的稳定。 5　施工对灰色粘土的扰动问题 湛江灰色粘土具有较高的灵敏度(室内试验灵敏 度 S t= 4～10) , 虽然承载力较高,但一旦土体结构受到 破坏,强度便显著下降, 因此,在施工时应尽量不破坏 原有地层的结构。当基础开挖至设计标高以上 20～ 30cm 时,机械开挖应改人工开挖, 开挖完毕立即铺上 砂层并尽快进行基础浇筑,减少对灰色粘土的扰动。 6　固结硬块对锤击沉桩的影响问题 在雷州半岛南部的徐闻流沙港、海安港等地,湛江 灰色粘土中普遍存在 5～7cm 厚的固结块, 这种固结 块分布不规则,呈坚硬状, 锤击方破碎,勘察钻进时,钻 机发出撞击声。固结块的存在, 对锤击沉桩带来一定的 困难。如海军某猎潜艇码头采用桩基,当打入式预制桩 桩尖进入该层时, 沉桩困难,多处出现斜桩、断桩和桩 头开裂现象。因此,当遇到这种地层时,锤击沉桩应谨 慎行事。 7　结　　语 湛江灰色粘土是一种较特殊的粘土, 具有较高的 强度,但也存在不少岩土工程问题。勘察时应主要根据 原位测试结果确定灰色粘土地基承载力, 根据物理力 学指标变异性合理细划地层; 设计时应注意灰色粘土 的不均匀性和膨胀性;施工时应注意风化裂隙和构造 裂隙对基坑边坡的稳定性影响, 尽量减少对土体的扰 动,在雷南地区应注意固结硬块对锤击沉桩的影响。 44 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　城　市　勘　测　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2002 年