淺談建筑場地巖土勘察的內(nèi)容與分析評價：以天津某工業(yè)廠房巖土勘察為例

任紅芳，陳曉紅

(天津華興勘察設(shè)計有限公司，天津300241)

巖土工程勘察是建筑工程設(shè)計和建設(shè)的重要依據(jù)，是一項工程的基礎(chǔ)性工作。科學(xué)的巖土勘察不僅能提高建筑設(shè)計質(zhì)量，還可節(jié)省工程量，減少投資。

巖土工程勘察的主要目的是為了查明擬建場地的地質(zhì)情況及為設(shè)計、施工提供地質(zhì)勘察成果、各項巖土工程參數(shù)。

巖土工程勘察的內(nèi)容[1］包括:(1)地質(zhì)地貌的概況;(2)地基巖土分層及物理力學(xué)性質(zhì);(3)地下水簡述。

巖土工程勘察的分析評價內(nèi)容包括定性評價和定量評價[2］。定性評價包括:(1)工程選址及擬建工程場地的穩(wěn)定性和適宜性進(jìn)行評價;(2)場地地質(zhì)條件的穩(wěn)定性評價;(3)對其它現(xiàn)場遇到的工程地質(zhì)問題也要進(jìn)行評價比如溶洞、滑坡等。定量評價是在定性評價的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要包括為建設(shè)場地各地基土的巖土工程性質(zhì)評價、基礎(chǔ)持力層的分析評價、天然地基和樁基礎(chǔ)分析與評價等等。因此巖土工程勘察的內(nèi)容和分析評價工作對一個工程建設(shè)尤為重要[3］，一是因為地基土情況變化復(fù)雜;二是因為建筑物基礎(chǔ)受力較復(fù)雜;三是因為基礎(chǔ)方案選擇正確與否直接影響工程造價;四是地基基礎(chǔ)方案涉及深基礎(chǔ)、淺基礎(chǔ)、復(fù)合地基、基礎(chǔ)托換、基坑降水支護(hù)，要綜合考慮樁土共同作用、地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同協(xié)調(diào)等。本文以天津某工業(yè)廠房巖土勘察為例，簡單的闡述巖土勘察的內(nèi)容并對其進(jìn)行分析評價，最后根據(jù)勘察內(nèi)容和評價結(jié)果給出相關(guān)建議。

1 勘察場地概況

該擬建工程為3層框架結(jié)構(gòu)。大板精品車間，1層為鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)有5t橋式吊車;異型加工車間，1層為鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)有5t橋式吊車;大板車間，1層為鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)有5t橋式吊車。辦公樓為4層磚混結(jié)構(gòu)。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021－2001，2009版)規(guī)定，工程重要性等級為二級;場地位于7度抗震設(shè)防區(qū)，場地復(fù)雜等級為二級;場地巖土種類較多，性質(zhì)變化較大，地基復(fù)雜性等級為二級。因此，本工程巖土工程勘察等級劃分為乙級。本次勘察的目的是查明擬建場地的地層結(jié)構(gòu)，巖土層的巖性、深度、埋深及其物理力學(xué)性質(zhì)，查明場地有無滑坡、巖溶、土洞、物理力學(xué)性質(zhì)，查明場地有無滑坡、巖溶、土洞、泥石流及采空不良等地質(zhì)現(xiàn)象為結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)設(shè)計和施工提供巖土工程地質(zhì)依據(jù)。

1.1 勘察設(shè)備及方法

本次勘察采用鉆探取樣、土工試驗與原位測試等相結(jié)合的綜合勘察方法。

鉆探采用XY－100型的鉆機(jī)，采取土樣采用固定活塞薄壁取土器。當(dāng)土層較軟時，采用壓入法采取;當(dāng)土層較硬時采用貫入法采取。原位測試采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和靜力觸探試驗，靜力觸探設(shè)備采用江蘇溧陽JTY－3型全自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);鉆孔定位采用GPS施測定位;室內(nèi)土工試驗采用南京土壤儀器廠生產(chǎn)的系列土工試驗設(shè)備。

1.2 勘察工程量

本場地鉆探總進(jìn)尺614.05m，共布置鉆孔32個，其中標(biāo)貫孔11個，觸探孔21個。具體工作量見表1。

表1 勘察完成工作量

2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘察

2.1 工程地質(zhì)勘察

根據(jù)現(xiàn)場勘察、原位測試及巖石取樣分析結(jié)果分析知:在深度32.0m范圍內(nèi)的地基土屬第四系全新統(tǒng)人工填土層、陸相沉積層、沼澤相沉積層和海相沉積層及上更新統(tǒng)陸相沉積層。根據(jù)成因時代的不同，共分7個大層，按物理力學(xué)指標(biāo)及巖土特征可分為13個亞層，主要特征按層序自上而下見表2。

表2 場地內(nèi)鉆探揭露的地基各巖土層的巖性特征

2.2 水文地質(zhì)勘察

根據(jù)本次鉆探，筆者認(rèn)為該場地內(nèi)水文地質(zhì)條件比較簡單。分布有兩種類型地下水:第一層地下水為孔隙潛水，埋深較淺，含水層為Q24m第Ⅰ海相層及其以上的黏性土、粉土層;第二層地下水以Q14h沼澤相黏性土為相對隔水頂板，其下的粉土層為承壓水含水層。

經(jīng)現(xiàn)場取樣進(jìn)行水質(zhì)分析根據(jù)結(jié)果按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021－2001)有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)評定地下水在干濕交替作用下對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

3 不良地質(zhì)作用與建筑場地地震效應(yīng)

場地工程地質(zhì)條件的特殊性，決定了工程地質(zhì)測繪的重要性。擬建場地地形較平坦、開闊，場內(nèi)及周邊無活動斷層、滑坡、泥石流、采空區(qū)、危巖和崩塌等影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)。同時各勘探孔未見古河道、暗濱及人工洞穴等對工程不利的埋藏物及深度范圍內(nèi)無軟土分布。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011－2010)，本場地設(shè)計地震分組為第二組，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g。另外，在20 m深度內(nèi)場地覆蓋土層等效應(yīng)剪切波速值Vsc=170.31 m/s，可判別場地土類型主要屬于中軟土，該建筑場地類別為Ⅲ類，屬于可進(jìn)行建設(shè)的一般場地。經(jīng)初步判斷，場地內(nèi)無液化土層分布。

4 巖土工程勘察的分析評價

4.1 場地的穩(wěn)定性和適宜性

本場地抗震設(shè)防烈度為7度，地形較平坦、開闊。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及本次勘探資料，場地內(nèi)無液化土分布，無不良地質(zhì)作用。各勘探孔未發(fā)現(xiàn)古河道、暗濱及人工洞穴等對工程不利的埋藏物分布。經(jīng)綜合分析判定，該場地屬基本穩(wěn)定場區(qū)，適宜本工程建設(shè)。

4.2 基礎(chǔ)評價

4.2.1 地基土承載力特征值

根據(jù)土工試驗、靜力觸探試驗和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的統(tǒng)計結(jié)果，本場地地基土地基承載力特征值fak見表3。

表3 地基土地基承載力特征值fak

4.2.2 淺基礎(chǔ)評價

(1)③1層粉土為新近沉積層，強(qiáng)度稍低，土質(zhì)不均勻;③11層粉質(zhì)黏土、③2層黏土為新近沉積層，強(qiáng)度較低，土質(zhì)不均勻，以高壓縮性土為主;③3層黏土為新近沉積層，強(qiáng)度稍低，土質(zhì)不均勻，以高壓縮性土為主。

(2)⑥2層黏土的土質(zhì)稍低，強(qiáng)度稍差，以高壓縮性土為主。

(3)⑤層粉質(zhì)黏土的土質(zhì)尚好，強(qiáng)度尚可。

(4)其它各巖土層土質(zhì)較好，強(qiáng)度較高。

綜上所述，根據(jù)擬建物工程特性及各巖土層物理力學(xué)特征，擬建的大板精品車間、異形加工車間、大板車間可采用淺基礎(chǔ)，建議將基礎(chǔ)置于③1層粉土內(nèi)，基礎(chǔ)部位的③11層粉質(zhì)黏土應(yīng)全部清除。對③1層粉土缺失地段，需采取相應(yīng)的地基處理措施。

由于③1層粉土為新近沉積土，強(qiáng)度稍低，土質(zhì)不均勻，易產(chǎn)生不均勻沉降，若天然地基淺基礎(chǔ)不能滿足設(shè)計需求，建議采用墊層法進(jìn)行地基處理。基礎(chǔ)部位的③11層粉質(zhì)黏土應(yīng)全部清除。

擬建多層車間及辦公樓，荷載較大，建議采用樁基礎(chǔ)。

4.2.3 樁基礎(chǔ)評價

4.2.3.1 持力層和樁型的選擇

⑧層粉質(zhì)黏土埋深在 17.8～19.2m(標(biāo)高－8.15～－9.47m)以下，強(qiáng)度較高，土質(zhì)較好，天然含水量(W%)平均值為26.5，液性指數(shù)(IL)平均值為0.51，天然孔隙比(e)平均值為0.748，壓縮模量(Es1－2)平均值為5.21MPa?？蓪M建多層車間及辦公樓的樁端置于埋深20.0m左右，其標(biāo)高為－10.9m;根據(jù)擬建物工程特性及場地工程地質(zhì)條件、樁基施工對周圍環(huán)境的影響以及樁基施工的難易程度等綜合考慮，可采用混凝土預(yù)制樁或鉆孔灌注樁。

4.2.3.2 樁基設(shè)計參數(shù)

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ94－2008)、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007－2002)和勘察結(jié)果，按層位及標(biāo)高將混凝土預(yù)制樁及鉆孔灌注樁極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik、極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk列于表4，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk列于表5。

表4 樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik及極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk

表5 單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk

4.2.3.3 樁基對環(huán)境的評價

靜壓樁應(yīng)采用樁端設(shè)計標(biāo)高及壓樁力雙控措施，進(jìn)行壓樁作業(yè)時應(yīng)按相關(guān)規(guī)范要求安排壓樁順序，并控制壓樁速率，減小擠土效應(yīng)，防止對相鄰基樁及相鄰建筑和管道的不利影響。在壓樁過程中，應(yīng)測量樁身垂直度，當(dāng)樁身垂直度偏差大于1%時，應(yīng)及時糾正。

鉆孔灌注樁施工時，應(yīng)以樁端標(biāo)高為主控制沉樁，應(yīng)采用合理、科學(xué)的泥漿配比及施工工藝，施工質(zhì)量對承載力影響較大，施工時應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管理及監(jiān)理工作。鉆孔灌注樁施工時應(yīng)做好泥漿的清運(yùn)及混凝土撒漏的防治工作，以降低施工對環(huán)境的污染。

5 結(jié)論

(1)擬建場地屬建筑抗震一般地段，設(shè)計地震分組為第二組，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度值為0.15g。場地土類型為中軟土，建筑場地類別為Ⅲ類。埋深在20.0m范圍內(nèi)地層為地震非液化土層。

(2)場地土標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.6m。

(3)地下水在干濕交替作用下或直接作用下對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

(4)該場地屬基本穩(wěn)定場區(qū)，適宜本工程建設(shè)。

(5)根據(jù)擬建物工程特性及各巖土層物理力學(xué)特征，擬建的大板精品車間、異形加工車間、大板車間可采用淺基礎(chǔ)，建議將基礎(chǔ)置于③1層粉土內(nèi)。擬建多層車間及辦公樓工程特征及場地地質(zhì)條件，建議采用樁基礎(chǔ)，建議將樁端置于⑧層粉質(zhì)黏土，樁端標(biāo)高為－10.9m。

[1]GB50021－2001巖土工程勘察規(guī)范(2009版)[S］

[2]王珊．巖土工程新技術(shù)使用全書[M］．銀聲音像出版社，2004:777－779

[3]鄭齊銀．高層建筑巖土工程勘察的分析與評價[J］．建筑科學(xué)，2011(5):91－92