洪積相場(chǎng)地高層建筑物的勘察與評(píng)價(jià)

王效龍 邵 平

1 概述

山西在地貌上是一個(gè)被黃土廣泛覆蓋的山地和高原，屬于我國(guó)黃土高原的一部分。高原的地貌類型比較復(fù)雜，一般說山地和丘陵面積遼闊，山地和丘陵面積各占全省總面積的40%，平原和臺(tái)地占全省總面積的20%。

在高原中部，為一連串雁行排列的斷陷岔地。自北向南為大同盆地、忻定盆地、晉中盆地、臨汾盆地和運(yùn)城盆地。

在晉中盆地北部的太原市，東側(cè)的洪積扇遠(yuǎn)小于西側(cè)，但是東側(cè)南沙河洪積扇上有多個(gè)大型建筑物，如東崗地區(qū)，兩側(cè)的洪積扇多而密，形成洪積群;如九院沙河、虎峪河、玉門溝河、冶峪河等，新建的十二院城就處在洪積扇上。

在這些洪積扇上的高層建筑物的巖土工程勘察評(píng)價(jià)中，應(yīng)該著重考慮哪些主要問題，請(qǐng)看以下工程實(shí)例。

2 擬建建筑物

擬建建筑物平面尺寸為78.9 m×11.8 m;平面形狀為規(guī)則矩形，中間用沉降縫分開，周圍無地下車庫;地上22層，地下2層;剪力墻結(jié)構(gòu);筏板基礎(chǔ);基礎(chǔ)埋深6.2 m;基底平均壓力為395 kPa。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬采用CFG樁或墻下鉆孔灌注樁。建筑物位置及尺寸見圖1。

3 工程地質(zhì)條件

3.1 地形地貌

擬建建筑物位于太原市和平南路中國(guó)電子科技集團(tuán)第二研究所內(nèi)。地形平坦，地勢(shì)開闊;地貌單元為洪積扇地貌。

3.2 地層巖性

第①層填土(Q2ml4):主要物質(zhì)成分由灰渣、磚屑、煤屑、植物根、粉土組成，土質(zhì)不均勻，分布不均勻;厚度0.5 m～2.2 m。

第②層粉土、砂土互層(Q1al+pl4):該層粉土、砂土相互穿插、形成夾層或透鏡體。該層粉土、粉質(zhì)粘土為黃褐～褐灰色，含云母、氧化物，在3號(hào)，4號(hào)孔局部為粉質(zhì)粘土透鏡體，稍濕～濕，中密狀態(tài)，具有中等壓縮性。砂土級(jí)配為粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂、礫砂，含角礫、卵石。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)介于7.0擊～18.0擊，平均12.8 擊。層厚13.5 m ～17.2 m。fak=180 kPa。

第③層粉土、粉質(zhì)粘土、砂土互層(Qal+pl3):該層粉土、粉質(zhì)粘土、砂土相互穿插形成互層或透鏡體。該層粉土、粉質(zhì)粘土為褐黃～褐紅色，含云母、氧化物，稍濕～濕或可塑狀態(tài)，中密狀態(tài)，具有中等壓縮性。砂土級(jí)配為細(xì)砂、中砂、粗砂、礫砂，含角礫、卵石。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)介于10.0擊～19.0擊，平均15.0擊。層厚8.6 m ～15.0 m。fak=240 kPa。

第④層粉土、砂土互層(Qal+pl3):該層粉土、砂土相互穿插形成互層或透鏡體。該層粉土為褐黃～褐色，含云母、氧化物，濕，密實(shí)狀態(tài)，具有中等壓縮性。砂土級(jí)配為中砂、粗砂、礫砂，含角礫、卵石。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)介于16.0擊～21.0擊，平均18.6擊。層厚2.3 m ～11.7 m。fak=260 kPa。

第⑤層粉土、粉質(zhì)粘土、砂土互層(Qal+pl3):該層粉土、粉質(zhì)粘土、砂土相互穿插形成互層或透鏡體。該層粉土、粉質(zhì)粘土為褐黃～褐色，含云母、氧化物，濕或可塑狀態(tài)，密實(shí)狀態(tài)，具有中等壓縮性。砂土級(jí)配為中砂、粗砂、礫砂。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)介于24.0 擊 ～39.0 擊，平均 26.2 擊。層厚 11.8 m ～ 19.5 m。fak=320 kPa。

第⑥層粉土、粉質(zhì)粘土(Qal+pl3):該層粉土、粉質(zhì)粘土相互穿插形成互層。該層粉土、粉質(zhì)粘土為褐黃～褐紅色，含云母、氧化物，濕或可塑狀態(tài)，密實(shí)狀態(tài)，具有中等壓縮性。層厚4.6 m～8.0 m。fak=300 kPa。

第⑦層粉土、粉質(zhì)粘土(Qal+pl2):該層粉土、粉質(zhì)粘土相互穿插形成互層。該層粉土、粉質(zhì)粘土為褐黃色，含云母、氧化物，濕或可塑狀態(tài)，密實(shí)狀態(tài)，具有中等壓縮性。鉆探未揭穿該層。fak=360 kPa。

勘察期間實(shí)測(cè)地下水埋深為15.2 m～17.5 m，為上層滯水，勘察期間為豐水期，水位年度最大變幅為2.0 m。

4 評(píng)價(jià)的重點(diǎn)

4.1 天然地基均勻性評(píng)價(jià)

本工程從鉆探揭露地層看，平面分布局部為砂土、局部為粉土、粉質(zhì)粘土;從深度分布看，或砂土變土;或土變?yōu)樯埃∮?.5 m交互層頻繁出現(xiàn);區(qū)域地質(zhì)資料分析為場(chǎng)地處于太原市西山洪積扇地區(qū)，受虎峪河及九院沙河影響頗大，砂和土頻繁交叉出現(xiàn)，夾層和透鏡體比比皆是，這就是場(chǎng)地現(xiàn)狀。土的物質(zhì)組成實(shí)際為細(xì)?；旌贤?，似乎均勻性很差。從現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)看，砂土地區(qū)和粉土差異不明顯，從靜力觸探試驗(yàn)曲線分析，天然地面下9.5 m～10.5 m是典型的砂土及粉土交互曲線，區(qū)別很小。按高層建筑勘察規(guī)程計(jì)算持力層頂面坡度小于10%。天然地基總體為均勻地基。

4.2 天然地基強(qiáng)度評(píng)價(jià)

擬建建筑物基礎(chǔ)埋深6.2 m;基底高程為93.6 m(假設(shè)高程);基礎(chǔ)持力層為第②層，土層參數(shù)為:天然地基承載力特征值為 fak=180 kPa(建議值)，γm=18.3 kN/m3，γ =19.4 kN/m3，ηb=0.5，ηd=2.0;經(jīng)深寬修正后的地基承載力特征值 fa=417 kPa，基底平均壓力(標(biāo)準(zhǔn)組合)395 kPa，天然地基強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3 地基基礎(chǔ)變形預(yù)測(cè)

地基變形計(jì)算采用規(guī)范的地基變形計(jì)算方法，選有代表性的3點(diǎn)1號(hào)孔(A點(diǎn))、8號(hào)孔(B點(diǎn))、地基中點(diǎn)(C點(diǎn))，荷載準(zhǔn)永久組合值按395 kPa考慮，經(jīng)計(jì)算:C點(diǎn)沉降量為82.5 mm;A點(diǎn)沉降量為12.3 mm;B點(diǎn)沉降量為28.4 mm。

4.4 勘察的結(jié)論和建議

計(jì)算結(jié)果表明:平均沉降量和差異沉降均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，考慮上部結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)形式，綜合分析沉降應(yīng)在可控范圍內(nèi)。

綜合考慮天然地基均勻性、強(qiáng)度、變形各方面，采用天然地基方案具有可能性。故予以推薦，建議采用天然地基上的筏板基礎(chǔ)。

5 天然地基載荷試驗(yàn)資料

為進(jìn)一步確定采用天然地基方案的可能性，經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、勘察共同協(xié)商，決定采用天然地基淺基礎(chǔ)平板載荷試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)委托第三方進(jìn)行，試驗(yàn)點(diǎn)平面位置及數(shù)量由設(shè)計(jì)指定，試驗(yàn)點(diǎn)為6點(diǎn)，壓板面積為1.0 m2;堆載壓力大于380 kPa，試驗(yàn)采用慢速維持荷載法，試驗(yàn)結(jié)果為:S1點(diǎn)地基土承載力特征值為171 kPa;S2點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;S3點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;S4點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;S5點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;S6點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;試驗(yàn)結(jié)果極差不超過平均值的30%，確定第②層土的地基承載力特征值為187.0 kPa。天然地基土承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求(見表1)。

表1 載荷試驗(yàn)結(jié)果

6 沉降觀察資料

本工程現(xiàn)已竣工驗(yàn)收并投入使用，依據(jù)業(yè)主提供沉降觀測(cè)資料，最大值17 mm，最小值11 mm，平均沉降量14 mm;沉降速率0.04 mm/d;最大傾斜率 0.002 0(見表2)。

表2 沉降觀測(cè)記錄 mm

7 結(jié)語

1)在太原西山的洪積扇上，由于碎屑物質(zhì)迅速沉積，形成不規(guī)則的斜層理構(gòu)造，各種物質(zhì)組成的透鏡體、夾層和互層等頻繁出現(xiàn)，在山西氣候是干旱區(qū)的情況下，一般不含大量的腐殖物土層。2)沉積下來的物質(zhì)進(jìn)行著長(zhǎng)期而徹底的干燥，使粘性土內(nèi)部的膠粒發(fā)生凝結(jié)，析出可溶鹽類，形成了顆粒間的附加膠結(jié)物，從而使土體加固，強(qiáng)度增大，變形量較小。3)地基土的強(qiáng)度以載荷試驗(yàn)為準(zhǔn)，其他的物性指標(biāo)、原位測(cè)試可作為參考。4)巖土工程師在巖土工程勘察報(bào)告中，一般宜把深寬度修正系數(shù)予以明確，免得結(jié)構(gòu)人員看地質(zhì)報(bào)告時(shí)不知所措。5)在太原的洪積扇上，只要進(jìn)行精心勘察、精心分析論證，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員密切配合、相互溝通，針對(duì)擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件的特點(diǎn)、工程的難點(diǎn)所在，采用與其相適應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，使強(qiáng)度、變形均在可控制范圍內(nèi)，實(shí)踐證明擬建高層住宅樓采用天然地基是可行的，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ 胡玉賓.某小區(qū)巖土工程勘察與評(píng)價(jià)［J］.山西建筑，2011，37(1):65-66.