作者：毛安琪
1 工程概况
本工程为某钢结构厂房，原基础形式为独立基础。场地抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.1g，设计地震分组第一组。场地原始地形起伏较大，最大高差37.88m，区域内地基分为挖方地基与填方地基，填方地基采用了强夯处理。独立基础施工过程中陆续出现基础较大沉降及不均匀沉降现象。我单位针对该事故项目开展了现场检测和原因分析工作。
图1 现场基础倾斜照片
2 工程地质条件
根据详勘报告地层描述，工作区地层描述见表1。
表1 详细勘察地层描述
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性状 |
| ①1素填土 |
杂色，以中粗砂、砾石、卵石、风化岩为主，含少量黏性土、碎石、碎砖、炉渣等生活垃圾等，其中硬杂质含量大于25%。松散，稍湿。堆积年限约5年,分布较连续。 |
| ②粉质黏土 |
黄褐色~红褐色~灰褐色，饱和，硬可塑，含有红褐色氧化铁斑及黑色铁锰质结核，略有光泽，韧性中等，干强度中等，无摇振反应，灰色粉质黏土含有少量有机质，无腥臭味。局部呈粉土、黏土状，含有部分砂质颗粒，场区普遍分布。 |
| ②1粉质黏土 |
黄褐色~灰褐色，饱和，软塑，含有红褐色氧化铁斑及黑色铁锰质结核，略有光泽，韧性中等，干强度中等，无摇振反应，局部充填少量中粗砂。局部呈粉土、黏土、淤泥质土状。 |
| ②2中砂 |
黄褐色，稍湿~饱和，稍密~中密，以长石、石英为主，含有大量黏性土颗粒。 |
| ②3含砾石粉质黏土 |
黄褐色~红褐色，饱和，硬可塑，含有红褐色氧化铁斑及黑色铁锰质结核，略有光泽，韧性中等，干强度中等，无摇振反应，局部呈粉土状。风化的砾石含量约10~30%左右，充填大量中粗砂。 |
| ②4有机质土 |
灰色~灰褐色，饱和，软可塑，略有光泽，韧性中等，干强度中等，无摇振反应，含有大量有机质，无腥臭味。含有部分砂质颗粒。 |
| ②5泥炭质土 |
灰色~灰褐色，饱和，硬可塑，略有光泽，韧性中等，干强度中等，无摇振反应，含有大量有机质，无腥臭味。含有部分砂质颗粒。 |
| ④含粉质黏土砾砂 |
浅白色~黄褐色~灰褐色，以长石、石英为主，含有少量云母，颗粒大小不均匀，级配较好，充填中粗砂颗粒，含有大量黏性土，局部夹薄层黏性土，性质不均匀，密实，稍湿~饱和，局部呈粗砂、圆砾、角砾状。 |
| ⑤粉质黏土 |
黄褐色~黄绿色，饱和，可塑，略有光泽，韧性中等，干强度中等，无摇振反应。主要由闪长岩风化残积形成。局部呈粉土、黏土状，含有部分砂质颗粒。 |
| ⑥全风化花岗混合岩 |
黄褐~红褐色~灰白色，结构完全破坏，但尚可辨认，矿物大部分已风化成砂土状，含有大量石英和云母片，用镐可挖。干钻较容易，手捏易碎。属极软岩。 |
| ⑥1全风化闪长岩 |
黄色~绿色~灰绿色，结构完全破坏，但尚可辨认，矿物大部分已风化成土状，含有大量石英和云母片，用镐可挖。干钻较容易，手捏易碎。属极软岩。 |
| ⑦强风化花岗混合岩 |
黄褐~灰白色，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进，片麻状构造，主要矿物为长石、石英、云母。节理裂隙发育。岩芯呈碎块状。属软岩，完整程度为破碎，岩体基本质量等级V级，岩石质量指标分类为差，RQD在 25～50之间。 |
| ⑦1强风化闪长岩 |
黄色~绿色~灰绿色，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙很发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进，块状构造，主要矿物为长石、角闪石、黑云母。节理裂隙极发育。岩芯呈土状、碎块状。属软岩，完整程度为破碎，岩体基本质量等级V级，岩石质量指标分类为差，RQD在25～50之间。此层本场区普遍分布，埋藏较深，详细勘察未完全穿透此层。 |
各地层物理力学性质指标统计见表2。
表2 物理力学性质指标统计表
根据项目施工勘察报告，“局部发育的⑤层粉质黏土层为风化岩残积土，呈可塑状态，风化痕迹明显，此层具有遇水软化现象。⑥层全风化花岗岩、⑦层强风化花岗岩具有遇水软化现象。”地层典型剖面见图2。
图2 场地典型剖面图
3 地下水位及气象水文情况
整个场区地下水类型主要为：填土、粉黏中的上层滞水，埋深1.20~18.90m；砂层中的潜水，埋深7.70~11.50m；风化岩中的裂隙水，埋深2.00~20.00m。施工勘察期间，填土中出现多层滞水，渗透系数差异较大，出现多层含水层及相对隔水层。
场地区域属温带半湿润季风性气候，由于受大陆性和海洋性气团控制，其特征是冬季漫长寒冷，春季多风干燥，夏季炎热多雨，秋季湿润凉爽。据当地气象台多年资料统计：气温多年平均为7.9℃，最高为35.7℃，最低为-30.5℃。降水量多年平均为675mm，集中在6~9月份，这段时间降水占全年总降水量的60%左右，尤其在7、8月份，常以暴雨形式出现。
发现不均匀沉降同期，该区域共出现10次大范围的强降水过程，平均3～4天一次强降水过程，平均降水量为310mm，比常年同期偏多1.4倍，为1951年以来历史同期最多。
4 场平与地基处理情况
场地地基处理方式整体采用回填强夯方法。图纸设计说明中提到：“处理前需挖除表层耕植土和填土。不同分区由于开挖深度不同，按照4m一层进行分层夯实回填。回填材料为1:9灰土，石灰为熟石灰粉，土采用厂区内粉质粘土，现场拌合。回填区域夯击能为1200kN·m。每层夯实均采用两遍点夯，间距4m，以最后两击的平均夯沉量不超过50mm为止。平整场地后进行一次满夯，搭接1/4锤，每个点位夯击两次。然后用自重为20吨的压路机振动碾压，压实系数大于0.95。填土上虚铺级配碎石进行满夯，夯击能为1200kN ·m ，每个夯点搭接1/4锤，每个点位夯击两次，然后用自重为20吨的压路机振动碾压，压实系数大于0.97。
根据强夯检测要求，合格标准分别为压实度不小于0.95、动探击数不小于3击/10cm、标贯击数不小于7击/30cm、承载力不小于150kPa。经检测，各项检测试验结果均满足合格标准。检测报告说明灰土压实度大于0.95，最佳含水率10.4%-13.8%，最大干密度1.74-1.78g/cm3。
5 场地地基基础变形情况
先后历经约4个月对场地内约1600个基础进行沉降观测，共计11次。汇总监测结果，发现沉降大于30mm的基础数量占已完成基础数量的80%，最大沉降值达到497mm。
沉降发展较快的时间主要集中该地区三次较大台风的极端天气期间。场地内其他区域由于未设置沉降观测点没有监测数据，但也出现了结构开裂的情况。
6 现场检测、试验及结果分析
6.1现场开展工作
（1）现场踏勘：现场工作开始前，对现场的实际情况进行详实的调研及资料收集，包括建设区，填方、挖土区，周边环境的现场踏勘；
（2）现场原位测试工作：验证浅层地基土的承载力和变形模量采用浅层载荷板试验 ；评定土的均匀性和物理性质（状态、密实度）、土的强度、变形参数、地基承载力、力学分层，查明软硬土层界面，采用轻型圆锥动力触探验证地基处理效果等工作；
（3）勘探和取样工作：验证现场的岩土性质和分布采用钻探、探坑方法及时采取岩土试样进行相关室内试验；对素填土的物理状态，土的强度、变形参数、地基承载力等结合钻探采用标准贯入试验和重型圆锥动力触探。
6.2现场工作成果
（1）填土的物理力学性质指标较填土验收检测结果变化明显，并表现出沿深度范围内的不均匀性；其中压实度普遍小于0.95，含水率较验收时升高约10%，平均饱和度达到85%以上，标贯/动探击数较验收时下降25-42%。
（2）根据设计图纸要求，地基承载力特征值为150kPa，现场12台载荷板试验中，11台加载到300kPa，对应沉降15.36~ 58.9mm，1台加载到210kPa，对应沉降84.23mm。
（3）对99个填土样进行了湿陷性试验，其中1个填土土样具有轻微湿陷性；对72个填土样进行了固结试验，根据先期固结压力与取样深度的自重压力计算OCR发现，其中23个填土土样为欠固结状态，基本位于深层填土，其压密变形尚未完成，场地后期仍会发生固结变形。
含水率对比（红色：验证 蓝色：验收）
标贯对比（紫色：验证 蓝色：验收）
图3 填土地基的物理力学参数对比（工程验收和本次验证）
7 原因分析及建议
7.1 原因分析
沉降快速发展的时间段与该地区降雨天气的时间段相吻合，场地出现较大沉降及不均匀沉降的区域与填土处理厚度较大的区域重合。沉降变形的规律说明了场地的普遍沉降是填土地基性质与大气降水入渗的内外因素耦合作用结果，综合分析可知：
（1）场地基础发生较大沉降的原因是：填土地基的压密变形未完成导致地基存在普遍的变形，降雨后场地内积水未能有效排出导致地基土浸水下陷和状态变化加剧了沉降变形的发生。
（2）场地基础发生不均匀沉降的原因是：填土地基厚度分布不均，填料组成复杂，局部具有遇水易软化性质，填土土性差异较大，受水影响程度差异较大。
7.2 建议
（1）填土地基沉降稳定的周期较长，建议对整个场地及建筑进行沉降观测，根据观测数据采用相应的处理措施；
（2）建议做好场地及结构屋面的排水、汇水措施，特别是场地边界的排水，减少场地内的流入水，及时排走场地内的积水，尽量减小填土泡水对沉降的影响；
（3）建议在进行场地加固处理设计时，充分考虑填土层的负摩阻影响，制定有效的处理措施；
（4）建议委托有相关资质单位进行场区水文地质评价，设置长期水文观测井，密切观测地下水的动态变化，根据观测结果进一步分析并预测地下水及地表水对场地沉降的影响，如发现异常则采取相应处理措施；
（5）鉴于场地填土地基存在普遍沉降，建议对场区周围挡墙进行监测。
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