深圳市勘察测绘院（集团）有限公司 广东深圳 518028
摘要：通过对深圳市罗湖区某超高层建设项目工程地质条件的阐述，分析了深厚杂填土和断层的工程特性，总结了存在深厚填土和断层的场地对建设项目基坑支护和基础选型方面的有关影响，给出了处理场地内存在深厚填土和断层这种复杂地质的方法和建议，对同类工程项目具有借鉴意义。
关键词：深厚杂填土；断层；基坑支护；基础选型
引言
随着我国城市化进程的加快，加之土地资源的日趋紧张，建设用地资源枯竭，众多存在各种不良地质作用的场地需要通过工程技术措施改造后满足项目建设，其中在杂填土和断层是较常见的复杂地质情况。笔者参与了深圳市罗湖区某旧改项目，场地内存在深厚的杂填土和断层，工程地质条件复杂。在项目建设过程中笔者参与了项目的场地稳定性、基坑支护设计、基础选型三个专题讨论会议，三个专题讨论会都与场地内的杂填土和断层密切相关。本文通过对具体项目的工程地质条件分析，谈谈存在深厚填土和断层的场地对建设项目影响的分析与思考。
一、项目概况
深圳市罗湖区深南东路附近某场地，拟建一栋高度约250m的超高层地标建筑，设计地下5层，地下室埋深约25米。该项目为“旧改”场地，原有一栋高层建筑附带两层地下室，旧建筑地面以上部分拆除后，部分建筑垃圾堆积于原有建筑的两层地下室内，在对场地进行平整后开展了新建项目的岩土工程详细勘察工作。2018年6月笔者参与了该场地新建项目的详细阶段的岩土工程勘察，由于建筑设计变更，为满足设计及施工的需要，2018年9又进行岩土工程补充勘察。
二、项目地层岩性条件
根据钻探揭露，场地地层可分为：
1.人工填土层
（1-1）人工素填土：主要由砂及黏性土组成，含有碎石块，局部为填砂，堆积时间＞10年，为原有建筑建设时填筑，埋深0.00～6.30m；层厚0.50～2.50m。
（1-2）杂填土：主要由大小不一的混凝土块、钢筋砼块，碎砖块，钢筋等组成，为近期拆除建筑垃圾，埋深0.00～7.30m；层厚0.40～8.30m。
（1-3）砼：主要为旧建筑物基础、地下室底板等旧建筑物结构，埋深0.50～7.00m；层厚0.30～2.20m。
2.海陆交互沉积层
（2-1）粉砂：成分以石英为主，圆状，级配差，埋深0.80～7.20m；层厚0.70～4.50。
（2-2）粉质黏土：软可塑。埋深1.00～7.50m；层厚0.70～6.80m。
（2-3）淤泥质土：流塑，略具腥味臭。含少量腐殖质。埋深3.20～7.30m；层厚0.50～3.20m。
（2-4）细砂：以石英为主，圆状，级配差，埋深5.20～9.00m；层厚0.50～4.30m。
（2-5）角砾：成分为石英，不均匀含有卵粒，含量约20~30%，石英质，亚圆状，直径2-5cm居多，局部5~15cm，埋深5.10～10.90m；层厚0.60～8.40m。
3.构造岩
根据勘察揭露和深圳市区域地质资料，场地靠近北东向横岗－罗湖断裂（F1322），场地断裂影响明显。场地下伏基岩受断裂构造影响形成碎裂岩。根据受断裂影响程度可分碎裂岩、碎裂岩化变质砂岩。
（3-1）碎裂岩：原岩结构大部分破坏，裂隙极发育，受构造挤压强烈，原岩碎裂化、糜棱岩化，岩芯极破碎，呈碎屑状、碎块状为主，局部土夹碎块状，个别饼状，部分碎块手可折断，手捻成角砾状，块状强度相当于中风化。RQD=0。岩石坚硬程度为极软岩；岩体完整程度为极破碎；岩土基本质量等级为Ⅴ级。埋深13.70～45.00m；层厚1.20～27.00m。
（3-2）碎裂岩化变质砂岩：原岩结构部分破坏，受构造影响严重，裂隙很发育，原岩碎裂化，岩芯呈碎块状为主，个别短柱状，部分裂隙见绿泥石化，强度相当于中风化，岩芯采取率60%～70%，RQD=10。岩石坚硬程度为软岩～较软岩；岩体完整程度为破碎；岩土基本质量等级为Ⅴ级。埋深14.70～68.10m；层厚0.90～47.60m。
4.基岩层
场地下伏基岩为南华系，岩性为变质砂岩，砂状结构，块状构造。主要矿物成分为长石、石英等。根据岩石风化程度的差异可分为全风化带、土状强风化带、块状强风化带、中风化带、微风化带。现分述如下：
（4-1）全风化变质砂岩：坚硬土状，岩石坚硬程度为极软岩；岩体完整程度为极破碎；岩体基本质量等级为Ⅴ级。埋深9.2～13.50m；层厚1.10～8.30m。
（4-2）强风化变质化砂岩：岩石风化强烈，原岩结构构造大部分破坏。土状夹块状、碎块状、块状，局部夹中风化岩块。岩石坚硬程度为极软岩；岩体完整程度为极破碎；岩体基本质量等级为Ⅴ级。埋深11.3～20.20m；层厚1.10～9.50m。
（4-3）中风化变质砂岩：原岩结构部分破坏，裂隙很发育，部分裂隙面具铁染，多呈碎块状、饼状，个别短柱状。岩石坚硬程度为较软岩；岩体完整程度为较破碎；岩体基本质量等级为Ⅳ级。埋深16.50～65.00m；层厚0.80～36.00m。
（4-4）微风化变质砂岩：原岩结构部分破坏，裂隙稍发育，岩芯以块状～短柱状为主，少量呈长柱状。岩石坚硬程度为较软岩～较硬岩；岩体完整程度为较破碎～较完整；岩体基本质量等级为Ⅲ～Ⅳ级。埋深22.30～71.80m；层厚0.90～10.05m。
三、场地地质构造
根据本次钻探揭露和《深圳市1：5万地质图 2013版》，场地靠近区域性北东向横岗－罗湖断裂（F1322）（见图1）。从场地及其附近的断裂发育特征来看，整个场地基本都在北东向横岗—罗湖断裂及其影响范围之内。本项目场地基岩受横岗－罗湖断裂影响作用强烈，断裂比较发育，节理裂隙发育，层间小错动到处可见，碎裂岩较多。
根据钻探揭露，本项目场地内共发现有2条断裂（F1、F2）（见图2）。根据勘察揭露，F1推测其走向为北东向，倾向北西，倾角55°～65°，推测其平面宽度16.7m～7.8m，本次勘察钻孔XK2、XK3、XK4、XK8、XK9、XK13揭露F1断层，钻探揭露断层厚度1.9 m～27.0m。F2走向大致为北西，倾向南西，倾角约20°～50°，受勘察范围限制，本次勘察断裂F2西侧范围未查明，在场地内，推测其平面宽度范围约45m，本次勘察钻孔XK14、XK15、XK16、ZK1、ZK2揭露F2断层，揭露厚度1.2～29.3m。F1、F2断裂特征为岩石受强烈挤压破碎形成碎裂岩、局部为糜棱岩等。
.png)
图1 项目区域地质简图
.png)
图2 场地内断层平面位置图
四、工程地质条件对建设项目影响的分析
通过对场地工程地质条件的梳理，影响本项目的主要工程地质因素为断层和深厚的杂填土。
1、断层对建设项目影响的分析
场地稳定性问题是建筑最根本的关键问题之一，是项目建设的前提，而断层的活动性是影响本项目场地稳定性的决定因素。由于本项目场地断层发育，因此断层活动性及稳定性对项目建设至关重要。建设单位委托专业地震安全性评价单位开展了场地地震安全性评价工作，根据本项目地震安全性评价报告，项目场地内断层为非活动断裂，区域地壳较稳定，场地稳定性较好，适宜项目建设。但场地内基岩节理、裂隙发育，岩体较破碎，基岩面起伏较大，本项目工程场地属于对建筑抗震不利地段。
受断层影响，场地内基岩破碎，其硬度及承载力较原岩有较大的降低，但是其承载力仍旧较高。根据建筑设计结合勘察资料，基坑开挖后塔楼范围内筏板底面地层主要为：（3-2）层中风化碎裂岩化变质砂岩、（4-4）层中风化变质砂岩、（4-5）层微风化变质砂岩为主，局部可能出现（3-1）层碎裂岩，勘察报告建议（3-1）层碎裂岩地基承载力特征值为550 Kpa，（3-2）层中风化碎裂岩化变质砂岩、（4-4）层中风化变质砂岩、（4-5）层微风化变质砂岩分别为1500Kpa、2000KPa和3000 Kpa。设计目前要求天然地基承载力为1000 Kpa，（3-2）层中风化碎裂岩化变质砂岩虽然受断层影响破碎，但是承载力依然较高，可以满足设计要求。最终设计采用约3.8m厚的筏板度，满足塔楼的基础承载力要求；塔楼范围外裙楼和地下室为（3-1）层碎裂岩和（3-2）层碎裂岩化变质砂岩，可以采用筏板基础承压，辅以抗拔锚杆抗浮。
1、杂填土对建设项目影响的分析
本项目场地杂填土组成较为复杂，主要由大小不一的混凝土块、钢筋砼块，碎砖块，钢筋等组成，各成分没有固定的组成比例，颗粒尺寸悬殊，空隙大小相差较大，因此造成了杂填土的物理力学性质较为复杂，变化较大。杂填土和旧建筑基础总的厚度8 m～10.0m，对项目建设的影响主要表现在：
岩土工程勘察方面：钻探施工困难，杂填土中混凝土块质地硬，钻进速度慢，经常出现漏水、卡钻、塌孔、埋钻现象，杂填土中夹杂有长短不一的钢筋，钢筋缠绕钻头导致钻不进，偏钻现象时有发生，根据勘察施工期间统计平均一个勘察钻孔钻穿约10m厚杂填土层需要一天的工作时间。
在基坑支护设计方面：存在较厚杂填土的场地不宜选用预制管桩基础，可选用钻、冲孔、旋挖成孔工艺的大直径灌注桩，本项目临近地铁，冲孔桩施工振动大，对地铁运行安全不利，最后基坑支护设计采用的是以咬合桩+环撑做支护，同时咬合桩兼做止水帷幕，桩深入底板下5米左右，支护桩采用旋挖成孔工艺灌注桩。旋挖成孔在杂填土场地易出现塌孔、机械行走塌陷及倾斜等问题，在旋挖桩施工期间，采用了地面铺设钢板、钢护筒护壁钻进的施工措施，顺利穿越了杂填土层。
基础设计方面：本项目基坑开挖深度超过25m，杂填土全部被挖除，原有建筑物旧基础及地下室亦被挖除，因此，对本项目杂填土对基础设计和施工影响较小。
五、思考与建议
1、存在深厚填土和断层的地质条件复杂场地，若采用天然地基，必须确保筏板位于能够满足设计承载力要求的岩土层之上，后期加强施工勘察和验槽工作。场地受地质构造影响强烈，受断层影响的变质岩层出现在筏板底面的厚度具有一定不确定性，设计应考虑其处理方案。
2、受断层影响岩层其工程性质差异会较大，筏板置于位于不同物理力学性质的持力层上时；要考虑这些岩层的变形模量有差异且，尤其对于超高层，变形协调问题是一个难题，要通过现场检测确定受断层影响的岩层物理力学性质。必要时建议组织专家进行论证。
3、设计施工过程中需采用现场试验手段检测持力层的承载力及变性指标，以便设计进行校核。
4、断裂带的类型和分布范围要根据项目特点逐步查明，断层稳定性应该委托专业地震安评单位进行研究评估，给出明确结论。
5、基坑开挖范围内岩层受地质构造影响强烈，基岩大部分破碎－较破碎，其透水性和富水性差异很大，基坑开挖及地基基础施工时应处分考虑到地下水对施工的不利影响，做好地下水的止水、排水、降水工作，尤其是风化岩层的地下水处理。
6、杂填土和断层都属于复杂地质，岩土工程勘察时勘探点尽量加密布置实施，可以更准确的查明场地的工程地质情况，指导设计。
7、本项目为深基坑，杂填土及原有建筑物旧基础均被挖除，对于一些一层或两层地下室的工程项目，当基坑开挖后基底仍存在杂填土的，可以基础设计根据杂填土厚度进行挖除换填、引孔采用预制桩或采用旋挖、钻冲孔桩等工艺。
参考文献：
[1]GB 50021-2001，岩土工程勘察规范[S].2009.
[2]GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].
[3]DBJ 15-31-2016，建筑地基基础设计规范[S].
[4]《工程地质手册》（第四版）[Z].
[5]JGJ/T 72 -2017高层建筑岩土工程勘察标准[S].
[6]深圳市1：5万地质图 2013版[Z].