某小區(qū)巖土工程勘察分析

　　摘 要: 巖土工程勘察對工程建設(shè)至關(guān)重要，是工程設(shè)計(jì)、施工的前提和基礎(chǔ)性工作。結(jié)合某小區(qū)的工程情況對該場區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察，查明場區(qū)工程地質(zhì)情況，并進(jìn)行工程地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)，為該工程地基和基礎(chǔ)方案提供建議。

　　本文源自劉加冬， 山西建筑 發(fā)表時(shí)間：2021-05-08

　　關(guān)鍵詞: 巖土工程勘察，工程地質(zhì)，地基

　　不同區(qū)域的建設(shè)場區(qū)工程地質(zhì)條件存在差異，會(huì)給工程建設(shè)帶來不同的效應(yīng)，如加拿大特朗斯康谷倉，由于地基強(qiáng)度不足導(dǎo)致發(fā)生整體滑動(dòng)破壞，蘇州市虎丘塔由于地基不均勻沉降造成嚴(yán)重傾斜。可見，巖土工程勘察是非常重要的，它是工程設(shè)計(jì)、施工的前提和基礎(chǔ)性工作[1，2]。任何工程均應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行工程勘察，查明建設(shè)區(qū)域的工程地質(zhì)條件，做出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，提出地基、基礎(chǔ)方案的指導(dǎo)性意見。

　　1 工程概況

　　某小區(qū)項(xiàng)目占地面積約為 200 畝，總建筑面積約為 40 萬 m2 。地理位置優(yōu)越，交通方便，周邊配套設(shè)施完善。由 23 棟住宅、2 棟商業(yè)樓、1 棟綜合樓、2 棟配套用房、1 棟幼兒園、6 座配套用電房及地下車庫組成，為框—剪或框架結(jié)構(gòu)建筑物。本工程設(shè)計(jì)室內(nèi)地坪標(biāo)高 33. 80 m、室外標(biāo)高 33. 50 m，地下室頂板標(biāo)高32. 30 m、地下室底板標(biāo)高28. 90 m。

　　2 勘察方法及成果

　　2. 1 勘察方法

　　此次勘察以工程地質(zhì)鉆探取樣、鉆探鑒別、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)為主，以工程地質(zhì)調(diào)查及水質(zhì)分析、等效剪切波速試驗(yàn)等為輔[3，4]。

　　2. 2 勘察成果

　　2. 2. 1 地形、地貌、水文

　　場區(qū)為老建筑拆遷場區(qū)，地下局部暗埋有老建筑基礎(chǔ)，表層多覆蓋建筑垃圾、生活垃圾; 地勢整體平坦，開闊; 屬?zèng)_積平原地貌單元，微地貌為一級(jí)階地; 根據(jù)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，第四系覆蓋層厚度大于 50 m。

　　勘察深度范圍內(nèi)測得場區(qū)穩(wěn)定地下水位埋深在地表下 3. 90 m ～ 4. 70 m，屬潛水類型，局部表層地基土存在少量上層滯水。主要補(bǔ)給來源為大氣降水、地表水下滲及周圍市政管網(wǎng)滲漏。

　　2. 2. 2 巖土層結(jié)構(gòu)、類型、地層承載力及力學(xué)指標(biāo)

　　按其沉積年代成因及物理力學(xué)性質(zhì)的差異，共劃分出 10 個(gè)主要土層，其中①號(hào)土層為雜填土，②，②1 號(hào)土層為第四系新近沉積土( Q4 ) ，③ ～ ⑩號(hào)土層為第四系老沉積土 ( Q3 ) ，如下所示:

　　①Q(mào)ml 4 雜填土: 黏性土混合建筑垃圾、基礎(chǔ)塊石、生活垃圾，少量植物根系，結(jié)構(gòu)松散，局部場區(qū)地下暗埋老建筑混凝土基礎(chǔ)，層厚為 0. 30 m ～ 3. 50 m。

　　②1Qal 4 粉土: 灰黃色，濕，稍密，有搖震反應(yīng)，中等，混夾少量黏 性 土，層 厚 為 0. 40 m ～ 1. 50 m，承 載 力 特 征 值 120 kPa，粘聚力 8 kPa，內(nèi)摩擦角 13°，壓縮模量 6 MPa。

　　②Qal 4 黏土: 棕黃、灰褐色，濕，可塑，局部稍軟，混夾粉土薄層( 灰黃色，稍密) ，層厚為 0. 10 m ～ 2. 70 m，承載力特征值 120 kPa，粘聚力 25. 5 kPa，內(nèi)摩擦角 10°，壓縮模量 5. 4 MPa。

　　③Qal 3 粉質(zhì)黏土: 青黃雜色 ～ 褐黃色，濕，可塑稍硬，含 Fe，Ca，Mn 質(zhì)結(jié)核及砂礓，切面稍有光澤，層厚為 3. 40 m ～ 5. 20 m，承載力特征值 170 kPa，粘聚力 37. 8 kPa，內(nèi)摩擦角 12. 5°，壓縮模量 7. 6 MPa。

　　④Qal 3 粉土: 灰黃、棕黃，很濕，中密，搖震反應(yīng)迅速，含少量粉砂顆粒，層厚為 0. 40 m ～ 2. 90 m，承載力特征值 170 kPa，粘 聚 力 9. 7 kPa，內(nèi) 摩 擦 角 18. 7°，壓 縮 模 量 7. 5 MPa。

　　⑤Qal 3 黏土: 棕黃色，濕，可塑稍硬，含少量 Ca 質(zhì)結(jié)核，切面有光澤，局部夾粉土薄層，層厚為 1. 90 m ～ 6. 00 m，承載力特征值 190 kPa，粘聚力 47 kPa，內(nèi)摩擦角 11. 6°，壓縮模量 8. 1 MPa。

　　⑥1Qal 3 粉土: 灰黃、灰褐色，很濕，中密，有搖震反應(yīng)，迅速，含少量粉砂顆粒，混夾薄層黏性土，層厚為 1. 80 m ～ 3. 20 m，承載力特征值 200 kPa，粘聚力 14. 7 kPa，內(nèi)摩擦角 22. 4°，壓縮模量 8. 9 MPa。

　　⑥2Qal 3 粉砂: 灰黃色，很濕，中密 ～ 密實(shí)，有搖震反應(yīng)，迅速，含云母、石英顆粒，局部含黏性顆粒，為河流相沖積而成。該層普遍分布于工程場區(qū)南半部( 15—15'剖面線以南) ，北半部多呈粉土狀，層厚為 1. 40 m ～ 6. 20 m，承載力特征值 200 kPa，粘聚力 15. 0 kPa，內(nèi)摩擦角 25. 2°，壓縮模量 10 MPa。

　　⑦Qal 3 粉質(zhì)黏土: 褐黃色 ～ 灰黃色，濕，可塑，含 Ca 質(zhì)結(jié)核及砂礓，結(jié)構(gòu)較松散，混雜粉土，可見貝類殘屑，層厚為 0. 60 m ～ 3. 20 m，承載力特征值 150 kPa，粘聚力 32. 4 kPa，內(nèi)摩擦角 11. 7°，壓縮模量 6. 9 MPa。

　　⑧Qal 3 黏土: 棕黃、灰褐色，濕，可塑 ～ 硬塑，含少量 Ca 質(zhì)結(jié)核，切面有光澤，局部混夾少量粉土，底部偶見淡水螺殼層，層厚為 4. 30 m ～ 11. 70 m，承載力特征值 210 kPa，粘聚力 49. 4 kPa，內(nèi)摩擦角 13. 1°，壓縮模量 9. 7 MPa。

　　⑨Qal 3 粉質(zhì)黏土: 褐黃、棕黃色，稍濕，硬塑，含 Fe，Ca， Mn 質(zhì)結(jié)核，局部富含 Ca 質(zhì)結(jié)核成砂礓狀，切面稍有光澤，局部夾粉土薄層，層厚為 3. 00 m ～ 12. 50 m，承載力特征值 230 kPa，粘 聚 力 50. 8 kPa，內(nèi) 摩 擦 角 12. 7°，壓 縮 模 量 10 MPa。

　　⑩Qal 3 粉質(zhì)黏土: 棕褐色，稍濕，硬塑、局部堅(jiān)硬狀，粒狀結(jié)構(gòu)，局部含礫石較多，切面稍有光澤。該層從場區(qū)東南至西北部埋深逐漸變淺，該層未揭穿，最大可見厚度 19. 80 m，承載力特征值 260 kPa，粘聚力 53. 7 kPa，內(nèi)摩擦角 13. 2°，壓縮模量 11. 2 MPa。

　　3 巖土工程地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)

　　3. 1 土層工程特性及場區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

　　場區(qū)①號(hào)土層雜填土，組成成分較雜，土層結(jié)構(gòu)松散，人類生產(chǎn)活動(dòng)影響大，需挖除。

　　場區(qū)②，②1 號(hào)土層，中等偏高壓縮性，強(qiáng)度一般，工程性質(zhì)一般，可作為低層、多層建筑物的天然地基基礎(chǔ)持力層。

　　場區(qū)③號(hào)土層粉質(zhì)黏土，中等偏低壓縮性，強(qiáng)度中等偏高，工程性質(zhì)較好，可作為小高層建筑物( 15 層以下) 或地下室天然地基基礎(chǔ)持力層。

　　場區(qū)④號(hào) ～ ⑥2 號(hào)土層，中等偏低壓縮性，強(qiáng)度中等偏高，工程性質(zhì)好，可作為復(fù)合地基樁端持力層。

　　場區(qū)⑦號(hào)土層粉質(zhì)黏土，中等壓縮性，強(qiáng)度中等，工程性質(zhì)較好，為深部相對軟弱層，該層不適宜作為樁端持力層。

　　場區(qū)⑧號(hào) ～ ⑩號(hào)土層，低壓縮性，強(qiáng)度高，工程性質(zhì)好，可作為樁基樁端持力層。

　　工程場區(qū)除①層雜填土為新近回填土，穩(wěn)定差; 其余各地基土層沉積穩(wěn)定，分布較均勻，無特殊性巖土。場區(qū)無活動(dòng)性斷裂通過，無不良地質(zhì)作用，地質(zhì)環(huán)境較好。

　　3. 2 場區(qū)環(huán)境影響評(píng)價(jià)

　　該工程場區(qū)為拆遷場區(qū)，表層覆蓋薄層建筑垃圾，部分地段下暗埋老建筑混凝土基礎(chǔ)和零星地下管網(wǎng)，對后續(xù)施工有一定影響。

　　3. 3 地震效應(yīng)評(píng)價(jià)

　　根據(jù)勘探成果資料及區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料，場區(qū) 20 m 以上土層的等效剪切波速 Vse = 205 m/s ～ 225 m/s，場區(qū)覆蓋層厚度大于 50 m，依據(jù) GB 50011—2010 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范) ( 2016 年修訂) 劃分場區(qū)土類型為中軟場區(qū)土，場區(qū)類別為Ⅲ類[5]。

　　場區(qū)抗震設(shè)防烈度為 6 度區(qū)第三組，低層、多層可不進(jìn)行液化判別，小高層、高層按 7 度判別。②1 號(hào)粉土為非飽和粉土，且埋藏較淺需挖除，可不進(jìn)行液化判別; ④粉土、⑥1 粉土、⑥2 粉砂為飽和砂土，④粉土標(biāo)貫最小值 15. 00 擊; ⑥1 粉土標(biāo)貫最小值為 24. 0 擊; ⑥2 粉砂標(biāo)貫最小值 24. 0 擊。根據(jù)公式 Ncr = N0 β[ln( 0. 6ds + 1. 5) - 0. 1dw]槡3 /ρc 計(jì)算臨界值，分別為 13. 58，20. 74，22. 05，標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)測值均大于其臨界值，則本場區(qū)無液化土層。

　　場區(qū)地勢平坦，各土層沉積穩(wěn)定，分布基本均勻，無液化土層，無不良地質(zhì)作用，場區(qū)無活動(dòng)性斷裂通過，綜合判定該區(qū)域?yàn)榻ㄖ拐鹨话愕囟巍?/p>

　　3. 4 地基均勻性評(píng)價(jià)

　　本工程場區(qū)各建筑物位于同一地質(zhì)、地貌單元，除①號(hào)雜填土、⑥1 粉土、⑥2 粉砂層外，場區(qū)各地基土層坡度不大于 10% ，且壓縮模量值與相鄰?fù)翆訅嚎s模量值差異不顯著，土層分布較均勻，沉積穩(wěn)定，可視為均勻地基土進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　場區(qū)①號(hào)雜填土，為新近回填，受人類活動(dòng)影響大，成分混雜，厚度分布不均勻，視為非均勻地基土，應(yīng)挖除。

　　場區(qū)⑥1 號(hào)粉土，從整個(gè)工程場區(qū)角度分析，分布不均勻，主要分布于工程場區(qū)北半部( 15—15'剖面線以北) 。但從單棟建筑角度分析，該地基土層坡度不大于 10% ，且壓縮模量值與相鄰?fù)翆訅嚎s模量值差異不顯著，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)值差異較小，土層分布較均勻，沉積穩(wěn)定，可視為均勻地基土進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　場區(qū)⑥2 號(hào)粉砂，從整個(gè)工程場區(qū)角度分析，分布不均勻，主要分布于工程場區(qū)北半部( 15—15'剖面線以南) 。但從單棟建筑角度分析，該地基土層坡度不大于 10% ，且壓縮模量值與相鄰?fù)翆訅嚎s模量值差異不顯著，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)值差異較小，土層分布較均勻，沉積穩(wěn)定，可視為均勻地基土進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　4 地基及基礎(chǔ)方案建議

　　根據(jù)場區(qū)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，結(jié)合建筑物工程特性綜合分析: 本工程場區(qū) 5. 0 m 以上土層工程性質(zhì)一般， 5. 0 m 以下土層工程性質(zhì)較好; 地下水位埋深較大; 建筑物主要為 24 層 ～ 34 層，荷載大，對地基沉降變形要求高; 場區(qū)下設(shè)有 1 層地下車庫; 建筑物可采用的地基形式有三種: 天然地基、復(fù)合地基、樁基[6]。

　　4. 1 天然地基

　　本工程配套商業(yè)、配套用房、配套幼兒園，不含地下車庫，荷載較小，建議采用天然地基，以②號(hào)黏土或②1 號(hào)粉土為天然地基基礎(chǔ)持力層，基礎(chǔ)形式建議采用鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)。

　　地下車庫部分，預(yù)計(jì)基坑開挖深度約 4. 0 m，建議采用天然地基，以②號(hào)黏土為天然地基基礎(chǔ)持力層，基礎(chǔ)形式建議采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)或獨(dú)立基礎(chǔ)。考慮地下水位的影響，地下車庫部分應(yīng)進(jìn)行抗浮驗(yàn)算，若建筑物結(jié)構(gòu)自重不能滿足抗浮設(shè)計(jì)要求時(shí)，地下車庫部分可采用鉆孔灌注抗拔樁或抗浮錨桿等抗浮措施，以⑤號(hào)及⑤號(hào)以下土層為錨固端持力層。

　　本工程 16 層建筑，含地下車庫，建議優(yōu)先考慮天然地基，以③號(hào)粉質(zhì)黏土為天然地基基礎(chǔ)持力層，基礎(chǔ)形式建議采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)。

　　4. 2 復(fù)合地基

　　本工程 16 層建筑，若采用天然地基不能滿足設(shè)計(jì)要求或基坑支護(hù)與降水費(fèi)用不經(jīng)濟(jì)時(shí)，建議采用復(fù)合地基; 本工程 24 層建筑物，荷載大，對地基沉降變形要求較高，采用天然地基恐不能滿足設(shè)計(jì)要求，建議采用復(fù)合地基; 根據(jù)地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，建議采用 CFG 樁復(fù)合地基，以⑧號(hào)及⑧號(hào)以下土層為樁端持力層，基礎(chǔ)形式建議采用鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)。

　　4. 3 樁基礎(chǔ)

　　本工程 27 層，30 層，34 層高層建筑，荷載大，對地基沉降變形要求高，對地基沉降變形較敏感，建議采用樁基; 根據(jù)地基土層的工程性質(zhì)和建筑物結(jié)構(gòu)特性，可采用旋挖成孔灌注樁、混凝土預(yù)制樁等樁基形式，以⑧號(hào)或⑧號(hào)以下土層為樁端持力層。

　　5 結(jié)語

　　該建設(shè)場區(qū)地勢平坦，土層按其沉積年代及物理力學(xué)性質(zhì)的差異，共分為 10 個(gè)主要土層，除雜填土穩(wěn)定性差，其余各地基土層穩(wěn)定性較好，土層分布較均勻，無特殊性巖土。場區(qū)地下水位埋深在地表下 3. 90 m ～ 4. 70 m，屬潛水類型。場區(qū)無活動(dòng)性斷裂通過，無液化土層，無不良地質(zhì)作用，地質(zhì)環(huán)境較好，適宜建筑。根據(jù)建筑物的荷載大小、沉降要求及成本建議采用天然地基、復(fù)合地基、樁基三種形式，其中商業(yè)、配套用房、幼兒園等建筑宜采用天然地基，16 層，24 層高層建筑宜采用 CFG 樁復(fù)合地基，27 層，30 層，34 層高層建筑宜采用旋挖成孔灌注樁或預(yù)制樁。