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摘要：花岗岩残积土在我国分布比较广泛，文章分析了其工程地质特性，对于一些底层建筑花岗岩地表残积土经过比较简单的处理可做为地基持力层，具有一定的经济性和实用性。
关键词：花岗岩残积土；物理力学；持力层
中图分类号： P619 文献标识码： A
1、花岗岩残积土的分布和垂直分带
在广东地区广泛分布着花岗岩残积土，部分地段于低矮岗丘地带直接
出露, 或在薄层填土之下出露, 厚度不大, 一般为3～10m,该层残积土称为花岗岩地表残积土；而三角洲冲积平原区及小丘陵低洼地带,在淤泥、淤泥质土、粉质粘土、粉土等軟弱土层之下是厚度较大的花岗岩残积土,土质为砂质粘性土或砾质粘性土, 该层称为花岗岩地下残积土。
花岗岩地表残积土厚度较小约5m, 垂直分带不明显。花岗岩地下残积土垂直分带较明显, 随深度的增加, 颜色由浅而深,原岩结构、构造由顶部1～2m处无法辩认过渡到甚清晰, 塑性变化则由软塑-可塑-硬塑以至坚硬并过渡到半岩半土状全风化-强风化岩。花岗岩地下残积土由上至下, 按成因一般可分为三层。
一层: 以棕红色或砖红色为主, 色泽较鲜艳, 矿物彻底分解并强烈氧化, 氢氧化铁分布普遍, 原岩结构不清晰, 土质为砂质粘性土或局部为粉质粘土, 石英颗粒分布不均。
二层: 以红褐、黄褐、灰白等杂色相间,偶见原岩结构,石英颗粒风化较弱, 长石、云母等不稳定矿物已完全风化,形成高岭石等,土质以砂质粘性土为主, 局部为砾质粘性土。
三层: 黄褐、肉红带灰白色,可见原岩结构,风化作用以淋滤为主,长石、云母等不稳定矿物部分分解, 石英颗粒基本保持原岩形态, 土质以砂质粘性土或砾质粘性土为主, 底部逐渐向全风化花岗岩过渡。
2、花岗岩风化残积土的物理力学性质
花岗岩地表残积土, 呈黄褐色, 土质多为砂质粘性土,含2mm以上颗粒一般占10～20%, 局部含砾石较多而成为砾质粘性土；硬可塑-坚硬状,稍湿,土质条件好,含水量较低,孔隙比较小,属中等压缩性土,强度较高,一般无膨胀性, 标贯为16～30击,局部为8～10击或达到48击,力学性质良好(见表1)。承载力标准值fk取220～300kPa。
表1主要物理力学指标
花岗岩地下风化残积土的物理力学特征在垂向上差别较大, 现分别描述如下:
上部: 砖红、红褐、黄褐色带灰白色,很湿～湿,土质为砂质粘性土,含水量较高,以软可塑～可塑为主,顶部有时为软塑状粉质粘土,结构稍密～中密,原岩结构不清晰,孔隙比偏高,属中等压缩性土,强度中等偏底,标贯多为10～20击, 局部地段顶部为3～8击,主要的物理力学指标见表,其承载力标准值fk取120～200kPa。
下部: 黄褐色、肉红色带灰白色,稍湿～湿,土质为砂质粘性土或砾质粘性土, 以可塑～硬塑为主,底部常过渡为半岩半土状全风化岩,结构中密～致密,抗剪强度较好,但不很均匀,为中～低压缩性土,力学指标见表,承载力标准值fk取250～350kPa。
3、花岗岩地表残积土作为天然地基持力层
深圳地区花岗岩地表残积土, 呈硬可塑～坚硬状,稍湿, 结构中密至密实, 具中等压缩性。对于一般低层建筑, 如3～4层住宅或单层厂房, 可充分利用该层残积土作天然地基持力层,如龙岗、宝安等地工业区等,场地局部地段土质有软硬不均匀现象,为避免因此而造成的差异沉降对结构的影响,应适当加强基础和上部结构的强度和刚度。
4、花岗岩地表残积土作为回填土的地基处理
深圳一些低矮丘陵地区, 花岗岩残积土广泛发育, 多用于就近搬运堆填低洼沟谷地带, 且堆积厚度较大(可达13m )。经初步分层压实、人工整平后, 在其上兴建低层建筑物, 这种回填的散体地基土多数未经长时间的堆载压实, 承载力稍低, 稳定性和均匀性较差, 根据不同情况, 对这种回填土进行加固处理, 采用柱网下交叉条形基础或独立浅基础兴建低层建筑物, 安全且经济效益明显。花岗岩残积土作为回填土的地基处理, 在深圳地区主要采用分层压实、复合地基、和高压灌浆等方法。如龙岗某人行隧道, 场地施工前地层0～7m内标贯统计值N = 10.0击, 原设计用管桩桩基础, 采用水泥注浆对地基土进行加固,处理后相应深度标贯统计值N=22.4击, 承载力标准值fk=220kPa,效果良好(设计值f k= 170 kPa)。而采用干法内击式碎石桩对祈福新村散体地基进行加固, 碎石桩桩长为5～8m , 深度达到花岗岩残积土可塑层, 在深圳地区施工了碎石桩后地基土的承载力fks可提高1.1～1.3倍。
5、花岗岩地下残积土作为桩基础持力层
在深圳西部滨海平原地区,上部土层为淤泥、淤泥质土、细砂等软弱土层, 厚度为10～30m不等,对于一般建筑,若上部软弱层厚度较大而上部结构荷载不大, 可采用Φ480mm沉管灌注桩, 以花岗岩残积土下部硬塑层作为桩端持力层, 但桩基施工过程中应严格控制质量, 确保桩身无缩颈、断桩等现象出现；也可采用深层水泥搅拌桩对上部软土进行处理, 处理深度可达残积土上部软可塑层。在龙岗等地区, 许多单层厂房以及私人建房均采用上述基础之一,经济效益明显；若上部软弱土层厚度不大而残积土土层厚度较大的场地,也可采用Φ400mm～Φ500mm 预应力管桩桩基础(端承摩擦桩), 如龙岗区某场地拟建7～9层宿舍楼, 场地土层为: 淤泥、淤泥质砂厚17.0～19.6m, 中粗砂厚5.0～9.6m,下伏残积土层厚20～30m,土质为砂质粘性土,标贯击数统计值为34.6击,采用Ф400mm 预应力管桩桩基础, 管桩极限侧阻力标准值qsik取60～80kPa,极限端阻力标准值qpk取3500～4200kPa。
6、结论
根据砂质粘性土室内试验数据查表所得地基土承载力一般偏低, 因在试验中大于5mm颗粒常被剔除,从而使孔隙比e偏大, 因此在工程实际应用中, 计算承载力时宜以现场原位测试为准。利用砂质粘性土回填的散体地基土经分层压实、高压灌浆处理或采用复合地基形式,亦是二、三级建筑物的良好地基持力层。
参考文献
[1]GB50021-94, 岩土工程勘察规范[S].
关键词：花岗岩残积土；物理力学；持力层
中图分类号： P619 文献标识码： A
1、花岗岩残积土的分布和垂直分带
在广东地区广泛分布着花岗岩残积土，部分地段于低矮岗丘地带直接
出露, 或在薄层填土之下出露, 厚度不大, 一般为3～10m,该层残积土称为花岗岩地表残积土；而三角洲冲积平原区及小丘陵低洼地带,在淤泥、淤泥质土、粉质粘土、粉土等軟弱土层之下是厚度较大的花岗岩残积土,土质为砂质粘性土或砾质粘性土, 该层称为花岗岩地下残积土。
花岗岩地表残积土厚度较小约5m, 垂直分带不明显。花岗岩地下残积土垂直分带较明显, 随深度的增加, 颜色由浅而深,原岩结构、构造由顶部1～2m处无法辩认过渡到甚清晰, 塑性变化则由软塑-可塑-硬塑以至坚硬并过渡到半岩半土状全风化-强风化岩。花岗岩地下残积土由上至下, 按成因一般可分为三层。
一层: 以棕红色或砖红色为主, 色泽较鲜艳, 矿物彻底分解并强烈氧化, 氢氧化铁分布普遍, 原岩结构不清晰, 土质为砂质粘性土或局部为粉质粘土, 石英颗粒分布不均。
二层: 以红褐、黄褐、灰白等杂色相间,偶见原岩结构,石英颗粒风化较弱, 长石、云母等不稳定矿物已完全风化,形成高岭石等,土质以砂质粘性土为主, 局部为砾质粘性土。
三层: 黄褐、肉红带灰白色,可见原岩结构,风化作用以淋滤为主,长石、云母等不稳定矿物部分分解, 石英颗粒基本保持原岩形态, 土质以砂质粘性土或砾质粘性土为主, 底部逐渐向全风化花岗岩过渡。
2、花岗岩风化残积土的物理力学性质
花岗岩地表残积土, 呈黄褐色, 土质多为砂质粘性土,含2mm以上颗粒一般占10～20%, 局部含砾石较多而成为砾质粘性土；硬可塑-坚硬状,稍湿,土质条件好,含水量较低,孔隙比较小,属中等压缩性土,强度较高,一般无膨胀性, 标贯为16～30击,局部为8～10击或达到48击,力学性质良好(见表1)。承载力标准值fk取220～300kPa。
表1主要物理力学指标
花岗岩地下风化残积土的物理力学特征在垂向上差别较大, 现分别描述如下:
上部: 砖红、红褐、黄褐色带灰白色,很湿～湿,土质为砂质粘性土,含水量较高,以软可塑～可塑为主,顶部有时为软塑状粉质粘土,结构稍密～中密,原岩结构不清晰,孔隙比偏高,属中等压缩性土,强度中等偏底,标贯多为10～20击, 局部地段顶部为3～8击,主要的物理力学指标见表,其承载力标准值fk取120～200kPa。
下部: 黄褐色、肉红色带灰白色,稍湿～湿,土质为砂质粘性土或砾质粘性土, 以可塑～硬塑为主,底部常过渡为半岩半土状全风化岩,结构中密～致密,抗剪强度较好,但不很均匀,为中～低压缩性土,力学指标见表,承载力标准值fk取250～350kPa。
3、花岗岩地表残积土作为天然地基持力层
深圳地区花岗岩地表残积土, 呈硬可塑～坚硬状,稍湿, 结构中密至密实, 具中等压缩性。对于一般低层建筑, 如3～4层住宅或单层厂房, 可充分利用该层残积土作天然地基持力层,如龙岗、宝安等地工业区等,场地局部地段土质有软硬不均匀现象,为避免因此而造成的差异沉降对结构的影响,应适当加强基础和上部结构的强度和刚度。
4、花岗岩地表残积土作为回填土的地基处理
深圳一些低矮丘陵地区, 花岗岩残积土广泛发育, 多用于就近搬运堆填低洼沟谷地带, 且堆积厚度较大(可达13m )。经初步分层压实、人工整平后, 在其上兴建低层建筑物, 这种回填的散体地基土多数未经长时间的堆载压实, 承载力稍低, 稳定性和均匀性较差, 根据不同情况, 对这种回填土进行加固处理, 采用柱网下交叉条形基础或独立浅基础兴建低层建筑物, 安全且经济效益明显。花岗岩残积土作为回填土的地基处理, 在深圳地区主要采用分层压实、复合地基、和高压灌浆等方法。如龙岗某人行隧道, 场地施工前地层0～7m内标贯统计值N = 10.0击, 原设计用管桩桩基础, 采用水泥注浆对地基土进行加固,处理后相应深度标贯统计值N=22.4击, 承载力标准值fk=220kPa,效果良好(设计值f k= 170 kPa)。而采用干法内击式碎石桩对祈福新村散体地基进行加固, 碎石桩桩长为5～8m , 深度达到花岗岩残积土可塑层, 在深圳地区施工了碎石桩后地基土的承载力fks可提高1.1～1.3倍。
5、花岗岩地下残积土作为桩基础持力层
在深圳西部滨海平原地区,上部土层为淤泥、淤泥质土、细砂等软弱土层, 厚度为10～30m不等,对于一般建筑,若上部软弱层厚度较大而上部结构荷载不大, 可采用Φ480mm沉管灌注桩, 以花岗岩残积土下部硬塑层作为桩端持力层, 但桩基施工过程中应严格控制质量, 确保桩身无缩颈、断桩等现象出现；也可采用深层水泥搅拌桩对上部软土进行处理, 处理深度可达残积土上部软可塑层。在龙岗等地区, 许多单层厂房以及私人建房均采用上述基础之一,经济效益明显；若上部软弱土层厚度不大而残积土土层厚度较大的场地,也可采用Φ400mm～Φ500mm 预应力管桩桩基础(端承摩擦桩), 如龙岗区某场地拟建7～9层宿舍楼, 场地土层为: 淤泥、淤泥质砂厚17.0～19.6m, 中粗砂厚5.0～9.6m,下伏残积土层厚20～30m,土质为砂质粘性土,标贯击数统计值为34.6击,采用Ф400mm 预应力管桩桩基础, 管桩极限侧阻力标准值qsik取60～80kPa,极限端阻力标准值qpk取3500～4200kPa。
6、结论
根据砂质粘性土室内试验数据查表所得地基土承载力一般偏低, 因在试验中大于5mm颗粒常被剔除,从而使孔隙比e偏大, 因此在工程实际应用中, 计算承载力时宜以现场原位测试为准。利用砂质粘性土回填的散体地基土经分层压实、高压灌浆处理或采用复合地基形式,亦是二、三级建筑物的良好地基持力层。
参考文献
[1]GB50021-94, 岩土工程勘察规范[S].