結(jié)合高層擬建大樓談巖土工程勘察及基坑

1、結(jié)合高層擬建大樓談巖土工程勘察及基坑支護(hù)摘要：本文以某擬建大樓的場(chǎng)地巖土工程勘察為例，主要對(duì)基礎(chǔ)型式和基坑開挖與支護(hù)展開了論述，并對(duì)巖土工程勘察的結(jié)果做出了總結(jié)，還相應(yīng)地提出了部分建議。關(guān)鍵詞：建筑工程；工程勘察；工程水文地質(zhì)；基礎(chǔ)形式；基坑支護(hù)0 工程概述某擬建大樓主樓為15 層，建筑高度59 m，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)單柱最大荷重16510kN；裙樓(圓形)為2層，建筑高度11 m，框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)單柱荷重1435.2 kN；裙樓(方形)為2層，建筑高度10.8 m，框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)單柱荷重1837 kN?；A(chǔ)型式為預(yù)制樁及人工挖孔樁，設(shè)地下室1層，其埋深為3.6 m。1工程地質(zhì)及水文地質(zhì)1.1

2、場(chǎng)地概況擬建場(chǎng)地形較為平坦，各勘探點(diǎn)的地面標(biāo)高介于1299.251299.70 m之間，高差僅為0.45 m。該地區(qū)屬西南季風(fēng)氣候區(qū)，夏秋多雨，夏無酷暑，雨熱同季，干濕兩季分明。1.2地層結(jié)構(gòu)場(chǎng)地內(nèi)鉆探揭露的地基各巖土層的巖性特征自上而下分述如下：(1) 第四系人工堆積(Qm1)素填土和第四系耕土(Qpd) 。由紅褐色粘性土混含少量角礫、碎石等組成，結(jié)構(gòu)稍密。厚度為1.302.30 m，覆蓋于整塊場(chǎng)地之地表，系新近堆填。其均勻性及密實(shí)性差，不能作為擬建建筑物的天然地基使用。(2) 第四系沖湖積(Qal+l)層。粉質(zhì)粘土：褐灰或褐黃夾紅及灰色，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核，硬塑狀態(tài)，稍濕，其間夾薄層粉土；厚

3、度為1.504.70 m。其孔隙比e = 0.743，液性指數(shù)Il = 0.08，壓縮系數(shù)a1 - 2 = 0.174 MPa-1，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N = 8.7擊，屬中等壓縮性土。粘土 ：褐黃夾紅及灰色，偶含角礫，硬塑狀態(tài)，稍濕； 厚度為5.30 9.70 m。其孔隙比e =0.730，液性指數(shù)Il = 0.04，壓縮系數(shù)a1 - 2 = 0.146MPa-1 ，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)修正后錘擊數(shù)N = 12.4擊，屬中等偏低壓縮性的超固結(jié)土；其力學(xué)性質(zhì)較好，地基承載力較高。粘土 ：褐黃夾灰色，含10% 20%的鈣質(zhì)結(jié)核，硬塑狀態(tài)，稍濕；厚度為1.506.00 m。其孔隙比e = 0.637，液性指

4、數(shù)Il = 0.00，壓縮系數(shù)a1 - 2 =0.121MPa-1 ，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N = 14.4擊，屬中等偏低壓縮性的固結(jié)土；其力學(xué)性質(zhì)較好，地基承載力較高。粉砂 ： 黃褐夾灰色， 混粒結(jié)構(gòu)， 含10% 20%的粘性土，中密密實(shí)，飽和，厚度為0.50 5.40 m。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N = 22.6擊，其力學(xué)性質(zhì)較好，地基承載力較高，為本場(chǎng)地的含水層。細(xì)砂 ： 黃褐夾灰色， 混粒結(jié)構(gòu)， 含10% 20%的粘性土，中密密實(shí)，飽和，其間夾薄層粉土；厚度為2.207.00 m。該層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N = 24.1擊，其力學(xué)性質(zhì)較好，地基承載力較高，為本場(chǎng)地的含水層。粗砂 ：褐色，混粒結(jié)構(gòu)，

5、含10% 20%的粘性土，中密密實(shí)，飽和，其間夾薄層礫砂；厚度為1.604.70 m。該層力學(xué)性質(zhì)較好，地基承載力較高，僅局部分布，為本場(chǎng)地的含水層。礫砂 ： 褐色， 長石- 石英質(zhì)， 混粒結(jié)構(gòu)， 含10%20%的粘性土，中密密實(shí)，飽和，其間夾薄層圓礫；厚度為1.0010.80 m。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N = 22.9擊，其力學(xué)性質(zhì)較好，地基承載力較高，為本場(chǎng)地的含水層。(3) 新第三系(N)泥灰?guī)r。淺灰色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造；厚度為0.60 7.70 m。該層呈全風(fēng)化，其力學(xué)性質(zhì)好，地基承載力高，但其埋藏較深，為本場(chǎng)地內(nèi)較理想的下臥層。1.3場(chǎng)地的水文地質(zhì)勘察工作進(jìn)行期間，場(chǎng)地內(nèi)所有鉆孔均

6、見有地下水，其穩(wěn)定水位深度在地面下1.70 2.30 m之間，相當(dāng)于標(biāo)高1296.951297.97 m。其中粘性土層中的地下水屬上層滯水，水量較小；砂土層中的地下水屬孔隙潛水類型，具承壓性，水量較大。場(chǎng)區(qū)內(nèi)常年地下水位變化幅度不大，水位相對(duì)較穩(wěn)定。根據(jù)抽水試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)及周圍情況調(diào)查可知，擬建場(chǎng)地基土主要由素填土、耕土、粘性土、砂土及泥灰?guī)r組成，因深部地段(13.517.5 m以下)為厚度較大的砂土層而賦存一定量的地下水。根據(jù)臨近場(chǎng)地施工情況，樁井開挖至砂土層后，其涌水量較大，將給施工帶來較大困難；因而該場(chǎng)地不適宜深度較大的開挖。地下水對(duì)鋼筋混凝土的腐蝕性分析：場(chǎng)地環(huán)境類別為類，受環(huán)境類型影響或

7、受地層滲透性影響，場(chǎng)地內(nèi)的地下水對(duì)砼結(jié)構(gòu)無腐蝕性，地下水對(duì)砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋亦無腐蝕性，但對(duì)外露鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。2勘察手段和方法本大樓巖土工程勘察工作采用以鉆探取芯鑒別為主，現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試(標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、雙橋靜力觸探試驗(yàn)、鉆孔波速測(cè)試及地微振觀測(cè))與室內(nèi)土工試驗(yàn)相結(jié)合的手段進(jìn)行。3基礎(chǔ)型式的分析及評(píng)價(jià)3.1主樓部分(1) 淺基礎(chǔ)。該擬建大樓設(shè)有一層地下室，地下室底板埋深為3.6 m，其底板大部分將處于沖湖積粉質(zhì)粘土中，局部處于粘土層之中。兩土層均呈硬塑狀態(tài)，有一定力學(xué)強(qiáng)度，可以作為淺基持力層使用。為準(zhǔn)確提供淺基持力層的承載力，采用多種手段進(jìn)行綜合取值，其結(jié)果見表1。表1持力層的承載力土層名稱土工

8、試驗(yàn)k(kPa)標(biāo)貫試驗(yàn)k(kPa)靜探試驗(yàn)k(kPa)建設(shè)值k(kPa)粉質(zhì)粘土210200145170粘土220268160200根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007 2002第5.2.4條的公式計(jì)算結(jié)果，作為淺基主要持力層的粉質(zhì)粘土層修正后的地基承載力特征值為232 kPa，小于基底平均壓力272 kPa，不能滿足設(shè)計(jì)要求?；A(chǔ)沉降驗(yàn)算按建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，計(jì)算結(jié)果表明：建筑物中心點(diǎn)的總沉降量為217.07 mm，最大沉降差為165.17 mm，最大傾斜率為0.00004；根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，基礎(chǔ)的傾斜滿足規(guī)范要求。(2)樁基礎(chǔ)。根據(jù)上述淺基持力層的承載力及

9、沉降驗(yàn)算結(jié)果，若采用淺基礎(chǔ)(箱基或筏基) ，基底地層的承載力特征值難于滿足設(shè)計(jì)要求，因此不能采用淺基礎(chǔ)，建議采用箱基+樁基或筏基+樁基的復(fù)合型基礎(chǔ)型式。樁型建議首選干作業(yè)人工挖孔灌注樁，其次可選擇使用靜壓樁、長螺旋鉆孔灌注樁或振動(dòng)沉管灌注樁。選用干作業(yè)人工挖孔灌注樁時(shí)，鑒于本場(chǎng)地砂土層中的水量豐富，且具承壓性，施工降水難度大。因此建議樁端持力層選擇第四系沖湖積粘土或粘土層，同時(shí)采用砼護(hù)壁的支護(hù)類型開挖樁井，以保證樁基的施工質(zhì)量及施工人員的人身安全。當(dāng)選用靜壓樁、長螺旋鉆孔灌注樁或振動(dòng)沉管灌注樁基礎(chǔ)時(shí)，第四系沖湖積粘土層及其以下的各土層均可作為樁端持力層。建議選擇功率較大的機(jī)械設(shè)備施工。3.2裙

10、樓部分?jǐn)M建裙樓為2層的框架結(jié)構(gòu)建筑物。根據(jù)場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，建議該部分建筑物的基礎(chǔ)均采用干作業(yè)人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，以第四系沖湖積粘土或粘土層為樁端持力層。4基坑開挖與支護(hù)(1) 根據(jù)設(shè)計(jì)條件可知，擬建主樓部分設(shè)有一層地下室，其底板埋深為3.6 m。(2) 基坑開挖后，其底板大部份處于粉質(zhì)粘土層中，局部處于粘土層之中，基坑四壁大部份為素填土、耕土、粉質(zhì)粘土及粘土層，關(guān)于基坑支護(hù)使用的力學(xué)參數(shù)建議值見表2。(3) 根據(jù)抽水試驗(yàn)結(jié)果估算，地下室基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，其涌水量為088.73 m3 /d，該地下水屬上層滯水，水量不大，建議采取明溝排水方案。施工降水對(duì)臨近工程無影響。表2基坑支

11、護(hù)的力學(xué)參數(shù)土層名稱及單元層代號(hào)土的重度(KN /m3)內(nèi)摩擦角()凝聚力C ( kPa)素填土18.0耕土19.04.040.0粉質(zhì)粘土19.59.535.0粘土19.54.442.7(4) 根據(jù)基坑部分的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)條件等綜合考慮，擬建地下室基坑以放坡開挖較為適宜，其放坡坡度可按11.25進(jìn)行設(shè)計(jì)。若考慮放坡后基坑平面位置影響擬建場(chǎng)地的正常工作，亦可采用土釘支護(hù)方案進(jìn)行基坑支護(hù)。5結(jié)論及建議(1) 擬建場(chǎng)地地形平坦，總體地形坡度小于5，屬平坦場(chǎng)地。經(jīng)鉆探揭露和工程地質(zhì)調(diào)查，擬建場(chǎng)地及其附近無沖溝、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用存在，場(chǎng)地穩(wěn)定，適宜建筑。場(chǎng)地內(nèi)的素填土因其結(jié)構(gòu)松散

12、，均勻性及密實(shí)性差，不能作為擬建建筑物的天然地基使用。(2) 根據(jù)勘察任務(wù)書所提設(shè)計(jì)條件，結(jié)合擬建場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)、巖性特征和水文地質(zhì)條件等因素綜合考慮，建議擬建主樓采用箱加樁的基礎(chǔ)型式，建議首選干作業(yè)人工挖孔灌注樁，以粘土或粘土為樁端持力層。其次可選擇使用靜壓樁、長螺旋鉆孔灌注樁或振動(dòng)沉管灌注樁，以第四系沖湖積粘土、粉砂、細(xì)砂、粗砂、礫砂或新第三系泥灰?guī)r為樁端持力層。根據(jù)場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件，本場(chǎng)地砂土層中的水量豐富，且具承壓性，當(dāng)選用干作業(yè)人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)剖面圖繪制的地層界限合理確定樁長，避免樁端進(jìn)入砂土層之中，以免樁井開挖時(shí)產(chǎn)生的流沙或管涌增加施工難度。裙樓部分基礎(chǔ)均采

13、用干作業(yè)人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，以第四系沖湖積粘土 或粘土層為樁端持力層。樁基礎(chǔ)的樁徑、樁長及單樁豎向極限承載力最終仍應(yīng)以樁的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正。(3)場(chǎng)地內(nèi)的地下水分別屬上層滯水和具承壓性的孔隙潛水類型，勘察工作外業(yè)期間穩(wěn)定水位在自然地面下1.70 2.30 m 之間， 相當(dāng)于標(biāo)高1296.951297.97 m；抽水試驗(yàn)結(jié)果表明：粘性土層的滲透系數(shù)K = 0.0036 m /d，影響半徑R = 1.01m；砂土層的滲透系數(shù)K = 4.8 m /d，影響半徑R =14.2 m。(4) 本場(chǎng)地建議按非膨脹土地基進(jìn)行設(shè)計(jì)。場(chǎng)地內(nèi)分布的砂土層在7度地震條件下均屬非液化砂土，地下水受環(huán)境類型影響或受地層滲透性影響，地下水對(duì)砼結(jié)構(gòu)及砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋均無腐蝕性。建筑物散水外邊緣宜設(shè)置排水溝，并與場(chǎng)區(qū)外排水主溝連通。室內(nèi)填土宜采用非膨脹土，填土地坪的室內(nèi)外高差不宜太大。(5) 綠化環(huán)境應(yīng)選擇樹種，建筑物周圍20 m范圍內(nèi)不宜種植速生及高大植物，如桉樹等。(6) 擬建場(chǎng)地