龙岩市建设场地地质环境及地基处理对策研究

龙岩市建设场地地质环境及地基处理对策研究作者：张航来源：《海峡科学》2008年第08期[摘要] 该文根据地质勘察、地基处理技术应用、地质环境调查等相关资料进行综合研究，阐明龙岩盆地地质环境、岩土结构、工程地质特性、场地不良地质体特征，并针对龙岩的岩土地质特点所采取的地基处理技术型式，评述其适宜性，为促进安置房建设的发展提供参考。

[关键词] 地质环境岩土结构工程地质特性场地病害地基处理模式1 前言龙岩市位于福建省西南部，是革命老区和矿产重要产地及交通枢纽。

改革开放以来，龙岩市经济建设突飞猛进，城市面貌焕然一新，各种类型的安置房建设如雨后春笋般蓬渤兴起。

因而对建设场地需求迅速增长，但由于龙岩市地处中低山丘陵、盆地地区，为闽西南断陷上升区。

晚第三纪以来，断块差异上升比较明显，山体普遍遭受长期侵蚀剥蚀，与山间盆地堆积，使龙岩盆地形成复杂的第四纪堆积层和发育岩溶、土洞地质体。

这对于建设场地适宜性选择和地基处理技术带来不少困难，为了增强建筑物的稳定性和安全，本文通过剖析多处建设场地的地质特性及其地基处理技术应用范例，提出既经济又合理的地基处理模式，以供参考。

2 地质环境基本特征2.1 地质演变概况龙岩地区在构造上属于闽西南坳陷带，地史上晚古生代石炭纪以来发生大规模坳陷(为永安—梅州坳陷带)，相继沉积一套石炭—二迭纪海相、滨海相地层和三迭纪海陆交互相地层。

晚三迭纪初的印支运动发生强烈褶皱成陆。

中生代燕山运动之后为陆相磨拉石沉积及花岗岩广泛侵入活动。

新生代地壳持续上升伴随断陷，形成山间盆地。

第四纪时期遭受强烈侵蚀、剥蚀和风化作用，相应堆积了第四纪陆相碎屑沉积层，厚度约20-40多米。

同时发育大小不一天然溶洞、土洞等不良地质体。

因而，建筑场地在空间上受第四系沉积层不均匀性变化及岩溶地质与土洞影响较大，对利用天然地基建筑带来一定困难。

2.2 断裂构造特征龙岩盆地周边断裂构造主要有北北东—北东向陈坑—陆家地—王庄断裂、红坊—坎市断裂和近南北向东肖—田地断裂，北西向金屏—铁山断裂及东西向小池—铁山、灌洋—东肖断裂，形成棋盘式断裂格局(图1)。

其中，以北北东—北东向断裂为主要断裂，走向北东30-45°，倾向南东或北西，倾角50-70°，长度8-30km不等，沿断裂带发育构造角砾岩、硅化带，岩层破碎，断面舒缓波状，具压扭性特征，并且控制龙岩盆地的东西两侧边界，其附近有小震零星发生，属早第四纪活动断裂。

此外，北西向金屏—铁山断裂走向310°，倾角南西，倾角75°，破碎带宽约4m，可见石英脉充填，与北东向断裂交切，具张扭性，属早第四纪断裂，成为龙岩盆地北界。

其余南北向，近东西向断裂为前第四纪断裂，多已硅化、固结稳定。

上述地质构造特征表明，龙岩盆地是在新生代早期地壳持续上升的背景下，于第四纪早期由于北东与北西向断裂继承性差异性活动而形成的山间断陷盆地，从而堆积上更新统至全新统冲洪积、冲积、坡积以及河流冲淤积地层。

3 建筑场地工程地质特性3.1 岩土层结构及特征根据几处安置房建设场地（如龙岩市华龙B地块安置小区、龙岩市西湖园安置小区等）钻孔揭露比较典型的岩土层的结构及岩性特征：例如，龙岩市华龙B地块安置小区建设场地处于龙岩盆地的一级河流阶地，地势平坦开阔，场地东侧为雁石溪。

在第四纪时期随着盆地沉降和河流的冲刷作用，相继沉积了晚更新世及全新世的冲洪积层和坡残积层。

据27个钻孔资料揭露，场地第四系地层主要由冲洪积的泥质细砂、砾砂、含卵石、角砾粉质粘土及坡残积粘土等组成。

其下伏的基岩为二迭系石灰岩，从上向下岩土层结构和岩性有如下特征。

(1) 耕植土：深灰色砂质粘性土，含植物根系等，厚仅0.4-0.8m。

(2) 淤泥质粘土夹细砂：灰色、深灰色，软塑，仅在5、8、9、13号孔可见，厚约1.5-2.3m；主要为灰色淤泥质粘土，具薄层理，夹少量细砂，湿、局部含水。

(3) 泥质细砂：浅灰—褐黄色，土质不均匀，松散—稍密，湿。

泥质含量大于10%，层厚0.7-2.6m。

层位较稳定，平均剪切波速值约120m/s。

(4) 砾砂：浅灰—褐黄色，砂体松散，饱和，粒径大于2mm，含量大于30%。

层位稳定，砂层分选性一般，层厚约2.2-7m，平均剪切波速值约197m/s。

(5) 含卵石粉质粘土：浅黄色，可塑—硬塑，塑性指数大于10%，含少量卵石，厚0-14m，分布不均，平均剪切波速值约221-291m/s。

(6) 粉质粘土：浅黄色，可塑—硬塑，塑性指数大于10，分布不均，厚0-4m。

(7) 含角砾粉质粘土：浅黄色，可塑—硬塑，塑性指数大于10，分布不均，厚约0-16m，平均剪切波速值约272m/s。

(8) 含少量角砾粉质粘土：浅黄色，软塑，塑性指数约为12，分布不均，厚约0-10m，平均剪切波速值约289-346m/s。

(9) 粘土：浅黄色，软塑，塑性指数大于17，分布不均，厚约0-20m。

(10) 中风化石灰岩：灰、深灰色，岩石坚硬新鲜，原岩结构完整，岩芯呈长柱状。

3.2 岩土物理力学特性通过对龙岩市安置房建设场地的现场标贯试验、采取岩土试样进行物理力学性质试验资料统计分析得出这些场地主要土层的物理力学性质特征（见表1）。

由表1可知：能够作为建设场地持力层的主要有粉质粘土、砂砾卵石、含角砾（碎石）粉质粘土、粘土及中风化灰岩等。

其中，粉质粘土、粘土、含角砾（碎石）粉质粘土层物理力学性质基本相似。

具有可塑—硬塑、韧性中等、干强度中等、液限35.3～49.7（%）、孔隙比0.774～1.322、压缩系数0.26～0.46Mpa-1，修正后标准贯入击数6.8～26.1击，修正后圆锥重型动力触探4.2～12.5击，表明土层属中等压缩性质。

力学强度较好，土层承载力标准值160～275Kpa，可以满足多层建筑物荷载的要求。

但在这些土层内如果发育有土洞，则必须根据土洞发育情况采取相应的地基处理，加固地基。

中风化灰岩单轴抗压强度为23.4～48.9Mpa，平均为38.6Mpa，属较硬岩，基本质量等级Ⅲ级，力学强度高，可作为中高层持力层。

标准承载力fk>1500Kpa。

3.3 不良地质现象由于龙岩盆地下伏的基岩多为二迭纪灰岩且裂隙发育在地水的长期侵蚀、溶蚀作用下，不仅发育了卡斯特溶洞体而且在第四系土层中形成大小不一的天然土洞，不均匀地分布在建筑场地上，导致建设场地可产生地基不均匀沉降或塌陷。

因而，土洞和岩溶洞病害明显威胁着工程建筑物的稳定与安全性。

3.3.1 土洞病害的特征从龙岩市西湖园安置小区建设场地基坑开挖或钻孔揭露，发现第四系土层中的土洞通常分布在地表下3～16m范围内，比较集中分布深度是4～11m。

土洞直径1.0～3.0m，呈椭圆状、次圆状、蜂窝状或扁豆状等各种形态。

通过对场地开挖观察可见，土洞结构是洞壁比较光滑，常由漂砾或卵石、碎石相嵌构成土洞骨架，其中充填灰黄色粉质粘土、粉土作为胶结物。

土洞有空心状干涸或半充填状，由碎石、角砾及褐黄色、深灰色粘土、粉土或石英砂充填呈流塑状、饱和。

土洞大多发育在下伏有灰岩溶洞的上覆土层内。

它的分布与一定的土层层位有关，即地下水位波动较大的含卵石、碎石、漂砾粉质粘土层内。

表明土洞发育一则与下伏灰岩溶洞体发育状况有关，二则受第四系冲洪积或坡洪积土层的粉质粘土与卵石、漂砾、角砾、碎石之间的配比密切相关。

土洞的存在往往使地基载力降低或发生塌陷。

3.3.2 岩溶的病害场地土层中地下水位大多埋深于地表下1.7～4.5m之间的孔隙水，为浅水层；而下层的岩溶水埋深在9.4～15.9m或更深达30m，具有承压性。

在地下水长期的侵蚀、溶蚀作用下，一定的地区较普遍发育岩溶洞，如登高西路、龙腾路、人民广场等地新开发区。

根据钻孔揭露这些地区下伏灰岩中分布溶洞大小不一或成群，沿断裂带方向分布。

它的形成明显与断裂带内深循环水或裂隙水侵蚀、溶蚀作用密切相关，从而给中高层工程场地的持力层确定带来困难，而必须采取人工地基加固措施。

4 地基处理技术对策及其适宜性鉴于龙岩市建设场地属于山间断陷盆地和二迭纪灰岩及泥岩、粉砂岩、炭质页岩为基岩，其上覆的第四系土层具有比较复杂的冲积、冲洪积、坡洪积、残坡积，以及场地内发育的卡斯特溶洞、土洞的病害。

因而，对该地区工程场地的利用、开发除一般建筑物可利用天然地基之外，对中高层建筑场地则必须考虑人工加固地基的对策。

4.1 地基处理技术应用随着龙岩市旧城改造和安置房建设的迅速发展，多层民用住宅建筑物（6-8层）不断兴起，尤其是在土洞、岩溶比较发育的地区，如登高西路、龙腾路一带安置小区。

为了防止不均匀沉降或地基塌陷病害，在较详细工程勘察摸清土洞、岩溶发育情况下，应该采取加固地基的技术对策。

其中，可采用：①桩—片筏联合地基础加固地基：即在土洞发育部位先打进浅桩，然后灌注片筏，这一加固地基承载力的办法，可以达到fk>300Kpa（如新罗区档案局七层档案馆）。

②人工挖孔扩底灌注桩地基础：以粘土夹碎石层为持力层，承载力标准值fk=260Kpa （埋深9m）。

该层厚度最大为16m，埋深8.70～12.5m，桩长不小于13.5m，建筑场地类别Ⅱ类，中软场地土。

这是龙岩建设场地比较普遍采用的地基础类型，可经受多层或中高层建筑物的荷载。

但如下伏基岩存在岩溶洞则应考虑溶洞顶盖层厚度状况。

③CFG复合型地基础：这一地基础类型于上世纪90年代后期已在龙岩较多应用。

它是在土层内灌入一定直径的混合的混凝土（用水泥、粉煤灰、重钙粉混合浆灌入）至持力层，以提高场地地基承载力情况下，经加载试验后加上筏形基础作为多层或中高层建筑场地基，如龙岩市华龙B地块安置小区、龙岩市西湖园安置小区等项目，其优点在于可以提高地基整体稳定性。

④预应力管桩型地基础：随着管桩质量提高和价格适宜，近年龙岩逐渐采用管桩作为地基础对策。

选择持力层可以是含砾卵石粉质粘土，或含角砾（碎石）粉质粘土及中风化灰岩，对提高地基的承载力有较好的效果。

但在探明下伏溶洞分布的情况下适宜性较佳。

4.2 地基处理适宜性评述通过最近几年在龙岩市安置房建设中开展多种形式的地基处理对策实践和建成之后的观测，在龙岩盆地特定的地质环境和第四系土层结构以及存在土洞、岩溶洞病害条件下，因地制宜地采用不同类型的地基加固措施，能够满足多层或中高层建筑物荷载的要求，而且可以克服土洞、岩溶洞病害对建筑物安全的危害。

但是，从地基处理的经济性、适宜性角度来看，除采取条形或独立基础适宜于非溶洞、土洞地区之外，对土洞、岩溶发育地区则必须采取人工加固地基的对策，概括起来，可以归纳为4种模式（见图2）：4.2.1 桩—筏型模式：它适宜于以粉质粘土、含角砾（碎石）粉质、粉质粘土层为持力层，埋藏较浅的工程地质条件下，其地基处理比较经济。

地基整体稳定性好。