關(guān)于沉降計算深度與勘探孔深度聯(lián)系的看法

安海鋒 張軍齊

1 分析過程

沉降計算采用分層總和法,因著重分析沉降計算深度與勘探孔深度兩者聯(lián)系,變形計算過程予以簡化,現(xiàn)假設(shè)兩場地,即甲場地、乙場地,僅等厚度的持力層壓縮模量Es甲＞Es乙,而荷載、基礎(chǔ)形式尺寸、基礎(chǔ)埋深、下臥層等條件完全相同,那么總變形量顯然∑s甲＜ ∑s乙,在兩場地變形計算深度其最下面1 m取算得變形量為Δsn′,此時乙場地剛好滿足Δsn′≤0.025∑Δsi′,勘探深度在此變形深度可滿足要求。那么持力層條件好的甲場地,顯然在此計算深度內(nèi)不能滿足Δsn′≤0.025∑Δsi′的條件,變形計算深度還要向下進(jìn)行,而勘探深度比此深度要深,見圖1。

2 工程實例

新疆駿宏油田建設(shè)有限公司在輪臺縣縣城新建一幢石油大廈,12層,平面形狀為長方形,呈東北至西南走向,長73.5 m,寬24 m,建筑面積約12 000 m2,框架結(jié)構(gòu),帶一層地下室,地下室層高4.5 m,擬采用天然地基上的筏板基礎(chǔ)方案,基礎(chǔ)預(yù)計埋深約5.5 m。工程重要性等級為二級,場地等級為二級,地基復(fù)雜程度等級為二級,本次勘察等級為乙級,詳細(xì)勘察。按勘察規(guī)范控制性勘探孔深度15 m～30 m,本次完成控制性鉆孔最大深度25 m。

3 地層與巖性

擬建場地位于輪臺縣城西部,地貌單元屬迪那河沖積平原?？辈炱陂g本場地地下水埋深在自然地面下4.02 m～5.50 m。

經(jīng)現(xiàn)場勘察按巖性及力學(xué)性質(zhì)可分為五層,現(xiàn)將勘察揭露的地層,自上而下描述如下:第①層:雜填土:雜色,濕,新近人工堆積形成,分布在本場地表層,層厚1.4 m～4.0 m,層底深度 1.4 m～4.0 m,層底標(biāo)高970.80 m～973.69 m。主要以粉土為主,含大量建筑、生活垃圾,結(jié)構(gòu)松散,力學(xué)性質(zhì)不均。第②層:粉土:灰黃色,層厚0.9 m～2.0 m,層頂埋深 1.4 m～3.3 m。第③層:粉質(zhì)黏土:層厚 7.0 m～8.8 m,層頂深度2.1 m～5.8 m,層底深度5.2 m～12.0 m。壓縮模量 Es=5.60 MPa～10.30 MPa,平均值為7.82 MPa,屬中等壓縮性土。第④層:細(xì)砂:灰色,層厚5.2 m～5.9 m,估算壓縮模量 Es=25.6 MPa～40.5 MPa,平均值為30.5 MPa,屬低壓縮性土。第⑤層:粉質(zhì)黏土:該層未揭穿,最大勘探厚度3.4 m,層頂深度16.6 m～16.8 m。估算壓縮模量Es=16.5 MPa～26.5 MPa,屬低壓縮性土。

4 地基沉降變形估算

根據(jù)地基內(nèi)的應(yīng)力分布,采用各向同性均質(zhì)線性變形理論,其最終變形量按下式估算:sc=ψs?s′=ψs?(Zi?ai-Zi-1?ai-1)。其中,sc為地基最終變形量,mm;s′為按分層總和法計算出的地基變形量;ψs為沉降計算經(jīng)驗系數(shù),根據(jù)地區(qū)沉降觀測資料及經(jīng)驗確定;n為地基變形計算深度范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù);p0為對應(yīng)于荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時的基礎(chǔ)底面處的附加壓力;Esi為基礎(chǔ)底面下第i層土的壓縮模量,MPa,應(yīng)取土的自重壓力至土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段;Zi,Zi-1分別為基礎(chǔ)底面至第 i層土、第 i-1層土底面的距離,m;ai,ai-1分別為基礎(chǔ)底面計算點至第 i層土、第 i-1層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù)。

石油大廈長73.5 m,寬 24 m,基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)考慮,便于計算基礎(chǔ)長取72m,寬取24 m,本工程建議基坑開挖深度在正負(fù)零標(biāo)高下6.5 m,其下為均勻的粉質(zhì)黏土層,壓縮模量取8.5 MPa,正負(fù)零標(biāo)高下13.0 m,其下為均勻中密～密實細(xì)砂層,壓縮模量取30.0 MPa,正負(fù)零標(biāo)高下18.0 m,其下為均勻硬塑粉質(zhì)黏土層,壓縮模量取 18.5 M Pa。經(jīng)設(shè)計方初步提供附加應(yīng)力 P0=140 kPa,地基最終變形量估算見表1。

表1 地基最終變形量估算

按地基規(guī)范 5.3.6:Δsn′/ ∑Δsi′=3.72/156.6=0.023 7≤0.025,滿足變形計算深度要求。經(jīng)計算 Es=11.6 MPa,fak=160 kPa,P0=140 kPa,查表內(nèi)差后 ψs=0.625:

按照GB 50007-2002規(guī)范要求,高層建筑的地基變形量允許值須不大于200 mm。通過上述分析對比可得出天然地基的最終變形量估算值小于GB 50007-2002規(guī)范地基變形量允許值200 mm。

從上述計算進(jìn)行分析,如果在其他條件不變的情況下,基底下11.5 m范圍內(nèi)土層,土的力學(xué)強度降低,壓縮模量變小,顯然∑Δsi′變大,更容易滿足公式Δsn′/ ∑Δsi′≤0.025。

[1] 李紅艷,隨世忠,劉洪利.復(fù)合地基沉降計算[J].山西建筑,2009,35(11):97-98.