某大荷載弱基礎安置房巖土工程地質勘察

蘇蓉

（安徽信息工程學院 機械工程學院，安徽蕪湖 241100）

0 引言

地質勘探即是通過各種手段、方法對地質進行勘查、探測，通過地質勘探可避開下列工程地質條件惡劣的地區或地段：不良地質現象發育，對場地穩定性有威脅的地段；地基土性質嚴重不良的地段；對建筑抗震不利的地段；洪水或地下水對建筑場地有威脅的地段；地下有未開采的有價值礦藏或不穩定的地下采空區上的地段。

巖土工程地質勘察內容包括[1]：查明不良地質作用；查明擬建建筑范圍內巖土層的工程特性和變化規律，提供地基變形計算參數；判明場地土類型、建筑場地類別，查明土層中是否有液化土層；查明地下水的埋藏條件，判定水、土對建筑材料的腐蝕性；提供地基處理和基礎方案的建議，提供滿足設計、施工所需的巖土參數；提供基坑的設計參數；提供樁基的承載力和變形計算所需的技術參數，進行單樁承載力估算。

針對擬建工程的地基土工程地質性質，確定合適的持力層和持力層的地基承載力，確定基礎類型以及計算基礎參數，評估基坑設計參數。

1 擬建工程概況

擬建項目設計室內±0.000 為絕對高程3.800 m，設計室外整平標高為3.500 m，下設2 層地下室，地下室層高6.20 m（地下室底板頂標高為絕對高程-2.40 m）。擬建物性質見表1。項目總用地面積為67 791.60 m2，總建筑面積為193 433.24 m2，其中地上建筑面積為135 007.91 m2、地下建筑面積為58 425.33 m2。除門衛外全場設有2 層地下室，地下室層高為6.20 m。

表1 擬建建筑物性質一覽表

2 勘察方法及完成工作量

本次勘察手段采用機鉆孔揭露地層及采取土樣進行室內土工試驗，結合原位測試（靜力觸探、標準貫入試驗及單孔波速測試）等手段?？碧皆O備采用XY-1 型鉆機2 臺，SH30-2 鉆機1臺、20T 靜力觸探2 臺、手搖麻花鉆設備1 套、WAVE 場地振動測試儀1 臺?？辈焱瓿晒ぷ髁恳姳?。

表2 勘察測試工作量一覽表

3 場地土的構成及特征

根據國家標準《巖土工程勘察規范》GB50021—2001（2009年版）[1]，在勘察深度75 m 以內，地基土分為8 個工程地質大層，其中③層土細分為3 個（亞）層，⑥、⑦層土細分為2 個（亞）層，地基土自上往下描述如下：

①層素填土：雜色，松散，稍濕，主要以粘性土為主，場區西側拆遷廠房區域含碎石、磚塊、混凝土塊等雜物，東側農田區域含大量植物根莖及有機質。本層厚度1.10～2.50 m，層底標高-0.47～1.06 m，全場分布；

③1 層淤泥質粉質黏土：本層厚度4.60～6.20 m，層底標高-5.62～-4.58 m，全場分布；

③2 層淤泥質粉質黏土：本層厚度7.50～11.80 m，層底標高-16.88～-12.78 m，全場分布；

③3 層粉質黏土：本層厚度1.30～9.80 m，層底標高-24.92～-14.87 m，局部分布；

⑤層粉質黏土夾粉土：灰色，軟塑～可塑狀，局部含碎云母片，粉土單層厚度2～10 cm，含量5%～25%之間。本層厚度1.60～7.60 m，層底標高-21.74～-18.48 m，全場分布；

⑥1 層粉質黏土：本層厚度2.00～10.10 m，層底標高-30.27～-25.90 m，全場分布；

⑥2 層粉質黏土夾粉土：本層厚度3.00～8.00 m，層底標高-34.96～-31.10 m，全場分布；

⑦1 層粉土夾粉砂：本層厚度4.30～7.00 m，層底標高-40.40～-37.67 m，全場分布；

⑦2 層粉土夾粉質黏土：本層厚度23.10～24.80 m，層底標高-63.65～-62.39 m，該層土在住宅樓深孔區域揭露；

⑧層粉砂夾粉土：該層為本次勘探揭露地層最底層，最大揭露厚度11.00 m，在住宅樓區域揭露，本層未揭穿。

4 場地地震效應

4.1 現場剪切波速

根據《建筑抗震設計規范》GB50011—2010（2016 年版）[2]，在每棟高層住宅下布置1 個波速測試孔，共布置18 個波速測試孔，對其進行現場剪切波速測試，各波速測試孔等效剪切波速詳見表3。

表3 20 m 深度內的土層的等效剪切波速

經計算，各波速測試孔等效剪切波速Vse在125.67～143.08 m/s之間。

4.2 建筑場地類別

根據區域地質資料及勘察報告成果，擬建場地覆蓋層的厚度大于80 m，根據《建筑抗震設計規范》[2]中4.1.6 判定，建筑場地類別為Ⅳ類，設計地震分組為第一組，經查表得特征周期值為0.65 s。

4.3 場地抗震設防烈度

根據《建筑抗震設計規范》GB50011—2010（2016 年版）[2]，有關地震參數見表4。

表4 地震參數

4.4 軟土震陷

擬建場地內第③1、③2 層淤泥質粉質黏土，承載力特征值小于80 kPa，但據其實測平均等效剪切波速值均大于90 m/s，根據《巖土工程勘察規范》GB50021—2001[1]第5.7.11 條條文說明，可不考慮場地內軟弱土震陷影響的問題。

4.5 飽和砂土、粉土液化判別

根據《建筑抗震設計規范》GB 50011—2010，（2016 年版）[2]第4.3.1、第4.3.3 條規定，本場地20.0 m 深度以內分布的飽和的第⑤層土存在液化可能，須進一步進行液化判別。

當飽和砂土和粉土標準貫入擊數（未經桿長修正）N 小于液化判別標準貫入錘擊數臨界值Ncr時，應判為液化土，否則為不液化土。按《建筑抗震設計規范》GB 50011—2010（2016 年版）[2]第4.3.4 條公式進行判別：

式中[3]：Ncr為液化判別標準錘擊數臨界值；N0為液化判別標準錘擊數基準值，本地區取7 擊；ds為飽和土標準貫入試驗中點深度(m)；dw為地下水深度(m)，均按0.50 m 考慮；ρc為黏粒含量百分率，當小于3 或為砂土時，采用3.0；β 為調整系數，本地區取0.80。

判別結果顯示，場地20.0 m 以淺埋藏的⑤層土為主，據《建筑抗震設計規范》GB50011—2010（2016 年版）[2]4.3.4 條計算，該層土在7 度抗震設防烈度下為地震不液化土層。

5 水文地質條件

5.1 場地地下水

本場地地下水較發育，場地地下水類型主要發育為孔隙潛水、深層承壓水。

1）潛水：場地內地下水發育，淺部土層地下水為潛水類型，主要賦存于①～③1 層土中?？辈炱陂g，測得地下水潛水初見水位埋深1.16～2.04 m，水位標高在0.62～0.82 m 之間；穩定水位埋深為0.90～1.76 m，水位標高在0.92～1.12 m 之間。

2）承壓水：深層承壓水主要賦存于⑦、⑧層粉土、粉砂中，富水性、透水性變好，補給來源為地下徑流補給為主，以地下徑流為排泄方式。該層地下水埋深較深，對該工程影響較小。

5.2 水和土的腐蝕性評價

經調查，擬建場地附近無污染源。據《巖土工程勘察規范》DGJ32/TJ208—2016[4]中表16.4.7，擬建場地環境類型屬Ⅰc類。根據本場地J42、J91、J103 鉆孔所取三組水樣分析結果，按DGJ32/TJ208—2016[4]第16.4.8—16.4.16 條之規定判定地下水的腐蝕性見下表5。

表5 水樣腐蝕性評價表

綜合判定地下水和土對混凝土結構具微腐蝕性；在長期浸水和干濕交替情況下，地下水和土對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。

6 巖土參數的統計、分析與選用

6.1 巖土參數的選用

評價巖土性狀的指標、正常使用極限狀態下所確定的巖土參數、承載力極限狀態下計算所需的巖土參數（如C、Ф 值）應選用指標的標準值。統計結果表見表6 和表7。

表6 土層的物理力學性質指標及原位測試指標平均值

表7 各層土的抗剪強度、靜探、標貫指標平均值及標準值

6.2 地基土承載力特征值的確定

根據土層的抗剪強度、原位測試結果及物理力學指標結合工程經驗確定各土層承載力特征值fak詳見表8。

表8 各層地基承載力特征值表

6.3 特殊性巖土

本擬建場地特殊性巖土主要為①素填土及③層淤泥質粉質黏土。

1）填土：①層素填土，成份雜，均勻性差，易儲存地表水，其力學性質差異較大，穩定性差，對基礎施工及基坑開挖可能產生不利影響。

2）軟土：③1～③2 層淤泥質粉質黏土，為典型軟土，具有高含水量、高壓縮性、易觸變等工程特性，若結構破壞，其強度較原狀土降低、變形大。根據土工試驗，將③1～③2 層軟土的靈敏度、無側限抗壓強度及土的固結狀態評價詳見表9。

表9 ③1～③2 層軟土特殊土工試驗指標

根據JGJ83—2011[5]中表4.4.17，判定③1～③2 軟土結構性分類為中靈敏度性，參考JGJ72—2004[6]8.2.11-1 條，定本場地③1～③2 層土為正常固結土。

7 基礎方案分析與評價

7.1 樁基礎方案與評價

7.1.1 樁基持力層及樁型的選擇與評價

根據場地中、下部土層的分布及其特性，對各擬建物樁基持力層分析如下：

1）1～4#、7～13#、16～21#住宅樓

擬建1～4#、7～13#、16～21#住宅樓，層高14～23F，荷載為1 500～2 300 kN/m，擬采用樁基礎，本場地⑦1 層粉土夾粉砂層頂標高在-34.96～-31.10 m，揭露厚度在4.30～7.00 m，靜探qc 平均值為12.382 MPa，標貫修正擊數標準值為23.7 擊/30 cm，工程性能較好，是1～4#、7～13#、16～21#住宅樓樁基礎方案的良好樁端持力層。

根據DGJ32/TJ109—2010[7]第3.3.1-1-3，結構高度大于60 m 的高層建筑，當采用管樁樁基礎方案時，其外徑不小于600 mm。因此，當采用預制樁方案時，本場地擬建1～4#、7～13#、16～21#住宅樓較適宜的樁型為Φ600 mm 的PHC 管樁或450～500 mm 截面的預制實心方樁。

2）純地下室部分

該工程純地下室部分，地下室浮力大于地下室自重力，需設置抗拔樁，設計時可根據抗拔力大小，選用350～400 mm 截面的預制實心方樁或400～500 mm 的預應力管樁，樁端置于⑥1層或⑥2 層，建議有效樁長23.0～28.0 m。

7.1.2 樁基設計參數

依據《建筑樁基技術規范》JGJ94—2008[8]，根據各地基土層的土性、物理力學性質指標及靜力觸探qc值和標準貫入試驗擊數N，綜合確定樁基各土層的樁的極限側阻力標準值qsik與樁的極限端阻力標準值qpk及鉆孔樁參數（表10）。

表10 樁基設計參數建議值

7.1.3 單樁豎向承載力估算

《建筑樁基技術規范》JGJ94—2008[8]第5.3.1、5.4.6 條規定：設計等級為甲級的建筑樁基，單樁豎向極限承載力應通過單樁靜載試驗確定，單樁豎向承載力估算表見表11，基樁的抗拔極限承載力應通過現場單樁上拔靜載試驗確定。

表11 單樁豎向承載力估算表

該工程樁基設計等級為甲級，按樁基規范應進行單樁靜載試驗及單樁上拔靜載試驗。

7.1.4 沉(成)樁

該工程擬建1～4#、7～13#、16～21#住宅樓當采用⑦1層粉土夾粉砂為樁端持力層的預制樁方案時，預制樁樁身需穿越的上部局部土層為軟塑～可塑狀態的③層粉質黏土及⑥1層～⑥2 層粉質黏土，一般不存在沉樁困難。樁端進入⑦1 層土后，該層土靜探qc平均值為12.382 MPa，沉樁難度極大，為保證樁端達設計深度，建議選擇大噸位的柴油錘及相匹配的樁身結構強度，以便順利沉樁。

7.2 變形計算設計參數

根據各地基土層原位測試及室內土工試驗綜合成果，針對相應土層埋藏條件及擬采用的基礎形式，按照《高層建筑巖土工程勘察規程》JGJ/T72—2017[9]附錄F.0.2 條規范要求，提供各地基土層變形估算巖土參數（見表12），其中樁基沉降估算所需的Es值宜按實際壓力下采用建議值。

表12 沉降估算參數Es 建議值

8 基坑工程評價

8.1 基坑設計參數

本場地內設有2F 地下車庫，底板標高為-2.40 m，位于③1層淤泥質土?，F地面平均標高2.19 m，基坑最大開挖深度為4.60 m。

根據《建筑基坑支護技術規程》JGJ120—2012[10]中表3.1.3及基坑破壞對周圍影響情況綜合確定，該工程基坑屬三級基坑。表12 為基坑設計參數。

表12 基坑設計參數一覽表

8.2 抗浮評價

地下車庫開挖基底標高-2.40 m，穩定地下水位標高在0.92～1.12 m，平均1.02 m。開挖深度在水位以下，因此地下車庫應采取永久性結構措施或抗浮樁，建議抗浮設防水位取設計室外地坪下0.5 m。

9 結論和建議

1）擬建1～4#、7～13#、16～21#住宅樓建議采用⑦1 層土為其樁基礎方案的樁端持力層，樁型可采用600 mm 的預應力管樁或450～500 mm 截面的預制實心方樁，建議樁端進入持力層3 m 左右，有效樁長33 m 左右。

2）純地下室部分，可考慮將樁端置于⑥1 層土，樁型可選用截面為400 mm 的預制實心方樁，有效樁長約23～28 m?？垢≡O計水位建議取室外地坪標高下0.50 m。