山西體育中心巖土工程詳細勘察實例

劉 芳

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西太原 030013)

1 工程概況

擬建山西省體育中心為位于太原市濱河西路西側(cè)，新晉祠路東側(cè)，機場大道南3 km處，場地西側(cè)為西寨村，南側(cè)為木廠頭村，東南側(cè)為古寨村，建設(shè)單位為山西省政府工程建設(shè)事務(wù)管理局。擬建建筑物由主體育場、體育館、游泳館、自行車館及綜合訓(xùn)練館組成，附屬建筑為檢錄處和平臺車庫。

2 勘察工作

2．1 勘察工作依據(jù)

1)設(shè)計單位提供的《山西省體育中心巖土工程詳勘技術(shù)要求》《布點總平面圖》(1∶1 000)及國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準，并結(jié)合本地區(qū)建筑經(jīng)驗。

2)根據(jù)設(shè)計單位提供的《山西體育中心巖土工程詳勘技術(shù)要求》，勘察點位的布置在初勘東西向60 m、南北向100 m的基礎(chǔ)上，在建筑物柱位范圍內(nèi)東西向每60 m加密1點，南北向每100 m加密2點，構(gòu)成東西向30 m和南北向33．33 m的勘察點網(wǎng)，平面位置由設(shè)計單位確定，并利用初勘的部分鉆孔、靜探、波速資料。

2．2 勘察方法

本次勘察勘探手段主要為鉆探，測試手段為標(biāo)準貫入試驗、靜力觸探、波速測試、地脈動測試等。

現(xiàn)場勘探點位置由我院測量處測設(shè)，孔位及標(biāo)高均采用TOPCON GPT-310型全站儀進行實地放線測量。測量坐標(biāo)采用太原市勘察測繪研究院提供的太原市獨立坐標(biāo)系，高程為大沽高程系，平面控制網(wǎng)為E級GPS控制點，高程布設(shè)四等水準。

2．3 完成工作量

本次勘察在體育中心共完成勘探鉆孔210個，深度為20．0 m～65．0m。其中取土標(biāo)貫鉆孔22個，深度均為65．0 m;取土孔90個，深度為20．0 m ～55．0 m;標(biāo)貫孔 98 個，深度為 20．0 m ～55．0 m;單獨靜力觸探試驗孔18個，深度為19．9 m～20．0 m，孔旁靜力觸探孔39個，統(tǒng)一在孔旁靜探編號前加“J”，深度為22．3 m～25．1 m;波速測試孔11個，測深為20．0 m～55．0 m;取水孔9個，深度為12．0 m。鉆探累計總進尺8 665．0m，靜探總進尺1 311．8m，波速總測深360．0m，取水總進尺108．0m，合計總延米為10 504．8m，地脈動5點，編號為M3～M7;采?、蚣壊粩_動樣299件、Ⅳ級擾動樣264件，標(biāo)貫總次數(shù)為606次。

3 場地地形及地層巖性

3．1 地形地貌

擬建場地地形起伏較大，勘察期間場地內(nèi)主要為農(nóng)田和荒地，遍布樹木、莊稼和墳?zāi)?，另分布四條干渠，主要為灌溉農(nóng)田所用，勘察期間干渠內(nèi)無水，場地西南角堆有磚垛，為當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)農(nóng)房所用，勘察期間各勘探點孔口標(biāo)高介于773．63 m(70號孔)～777．58 m(247號孔)之間，最大高差3．95 m。場地所處地貌單元為汾河西岸Ⅰ級階地。本次勘察根據(jù)建筑物的分布和地層巖性的差異，將整個場地分為四個區(qū)(Ⅰ區(qū)～Ⅳ區(qū))，Ⅰ區(qū)由左側(cè)平臺停車場組成;Ⅱ區(qū)由體育館、游泳館和自行車館組成;Ⅲ區(qū)由體育場、檢錄處和右側(cè)平臺停車場組成;Ⅳ區(qū)主要為綜合訓(xùn)練館。

3．2 地基土構(gòu)成及巖性特征

第①層:粉質(zhì)粘土(Q1al+pl4)。褐黃～灰褐色，含云母、煤屑、氧化物、植物根系及腐殖物等，夾有粉土、粉細砂透鏡體或薄層，一般呈可塑狀態(tài)，無搖振反應(yīng)，稍光滑，干強度中等，韌性中等，具中等壓縮性。表層普遍分布約0．5厚的耕土及素填土。

第②層:粉質(zhì)粘土(Q1al+pl4)。褐黃～灰褐色，含有云母、煤屑、植物根系等;夾粉土、粉細砂透鏡體，局部呈互層狀。軟塑～可塑狀態(tài)，無搖振反應(yīng)，稍光滑，干強度中等，韌性中等，具中等壓縮性。

第③層:粉土、粉細砂(Q1al+pl4)。根據(jù)巖性組成的不同及力學(xué)性質(zhì)的差異可分為兩個亞層。

第③1層:粉土(Q1al+pl4)。褐黃～褐灰色，含有云母、煤屑、氧化物等，局部夾有粉質(zhì)粘土、細砂透鏡體或薄層。濕～中密狀態(tài)，具中等壓縮性。搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強度及韌性低。

第③2層:粉細砂(Q1al+pl4)。褐灰色，礦物組成以長石、石英、云母為主，局部夾有粉土、粉質(zhì)粘土透鏡體及薄層。濕～飽和，稍密～中密狀態(tài)，顆粒級配不良。

第④層:粉質(zhì)粘土(Q1al+pl4)。褐黃～灰褐色，含有云母、煤屑等;夾粉土、粉細砂透鏡體，軟塑～可塑狀態(tài)，無搖振反應(yīng)，稍光滑，干強度中等，韌性中等，具中等壓縮性。

第⑤層:粉土(Qal+pl3)。根據(jù)巖土力學(xué)性質(zhì)的差異可分為兩個亞層。

第⑤1層:粉土(Qal+pl3)。褐灰色，含有云母、煤屑、氧化物等。濕～中密狀態(tài)，具中等壓縮性。搖振反應(yīng)中等，無光澤，干強度及韌性低。夾有大量粉細砂透鏡體、薄層，局部與粉土呈互層狀。

第⑤2層:粉土(Qal+pl3)。褐灰色，含有云母、煤屑、氧化物等。夾有粉質(zhì)粘土、粉細砂透鏡體及薄層，濕～中密狀態(tài)，具中等壓縮性。搖振反應(yīng)中等，無光澤，干強度及韌性低。

第⑥層:粉細砂(Qal+pl3)。褐灰色，礦物組成以長石、石英、云母為主，夾有粉質(zhì)粘土、粉土透鏡體，飽和，中密～密實。

第⑦層:細中砂(Qal+pl3)。褐灰色，礦物組成以長石、石英、云母為主，夾有粉質(zhì)粘土、粉土透鏡體或薄層，飽和，中密～密實。

第⑧層:粉質(zhì)粘土(Qal+pl3)。褐灰色，含云母、煤屑、氧化物等，夾有粉土、粉細砂透鏡體?？伤堋菜軤顟B(tài)，中等壓縮性。無搖振反應(yīng)，稍有光滑，干強度及韌性中等。

第⑨層:粉細砂(Qal+pl3)。褐灰色，礦物組成以長石、石英、云母為主，夾有粉質(zhì)粘土、粉土透鏡體和薄層卵礫石，密實。

第⑩層:粉質(zhì)粘土(Qal+pl3)。褐灰色，含云母、煤屑、氧化物等，夾有粉土、粉細砂透鏡體。硬塑狀態(tài)，中等壓縮性。無搖振反應(yīng)，稍有光滑，干強度及韌性高。

3．3 場地地下水

本次勘察深度范圍內(nèi)地下水類型屬潛水及微承壓水，潛水含水層主要為第③層粉土、粉細砂層，承壓含水層主要為第⑥層粉細砂、第⑦層細中砂和第⑨層粉細砂、中粗砂。據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，潛水水位高于承壓水水位，潛水主要由大氣降水和側(cè)向徑流補給，承壓水主要由地下水側(cè)向徑流及越流補給。

根據(jù)《山西省太原市地下水動態(tài)觀測報告》，汾河沖洪積平原區(qū)每年12月～次年1月為枯水期，7月～9月為豐水期，勘察期間屬平水期。

4 地基土液化判別

根據(jù)GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范的第4．3．3條對擬建場地20．0 m深度范圍內(nèi)飽和粉土和砂土進行液化初判，存在液化可能，因此，進一步采用GB 50011-2001建筑抗震設(shè)計規(guī)范第4．3．4條標(biāo)貫試驗判別法進行判定。

根據(jù)液化土層的分布及空間展布情況，擬建場地屬液化場地，Ⅰ區(qū)平臺停車場地段液化等級可按輕微考慮;Ⅱ區(qū)自行車館、游泳館地段液化等級可按中等考慮，體育館地段液化等級可按輕微考慮;Ⅲ區(qū)檢錄處、平臺停車場地段液化等級可按輕微考慮;體育場地段液化等級可按中等考慮;Ⅳ區(qū)綜合訓(xùn)練館地段液化等級可按嚴重考慮，擬建場地主要液化土層為第③1層粉土和第③2層粉細砂，并根據(jù)每個勘探鉆孔的液化情況擬建進行了地基土液化等級分區(qū)。

5 場地穩(wěn)定性與適宜性評價

根據(jù)《山西省城“五大項目”工程場地地震安全性評價報告》，近場區(qū)不存在全新活動斷裂，也不具備發(fā)生地震滑坡、崩塌及地震震陷的條件，因此，擬建場地屬相對穩(wěn)定場地。但抗震設(shè)防烈度為8度時本工程場地為中等液化場地，在滿足相應(yīng)的抗震設(shè)計要求且對工程采取有效抗液化措施的前提下，可進行本工程建設(shè)。

6 地基基礎(chǔ)工程

6．1 地基基礎(chǔ)方案

本工程擬建場地為填方區(qū)，Ⅰ區(qū)平臺停車場、Ⅲ區(qū)檢錄處和平臺停車場地段第①層粉質(zhì)粘土的天然地面下0．5 m的深度范圍內(nèi)分布厚薄不一的耕土和素填土，建議將地面下0．5 m內(nèi)土層全部挖除，然后對第①層粉質(zhì)粘土分層碾壓夯實。

Ⅱ區(qū)的體育館、游泳館和自行車館，Ⅲ區(qū)體育場和Ⅳ區(qū)綜合訓(xùn)練館從地基均勻性、基底壓力、抗震等方面綜合考慮，基礎(chǔ)形式均為獨立柱基(樁基)。

6．2 樁基方案

本工程Ⅱ區(qū)的體育館、游泳館擬采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，單柱最大軸力標(biāo)準值分別為4 800 kN和4 600 kN，自行車館擬采用框架結(jié)構(gòu)，單柱最大軸力標(biāo)準值分別為2 500 kN;Ⅲ區(qū)體育場擬采用框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，單柱最大軸力標(biāo)準值為11 000 kN;Ⅳ區(qū)綜合訓(xùn)練館擬采用框架結(jié)構(gòu)，單柱最大軸力標(biāo)準值分別為2 600 kN，基礎(chǔ)形式均為獨立柱基(樁基)。

6．2．1 樁型及樁端持力層

1)樁型。根據(jù)場地地層及環(huán)境條件，從施工難度、工程造價等方面綜合考慮，本工程采用后注漿鉆孔灌注樁較為適宜。

2)樁端持力層。樁端持力層的選擇參照JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定。原則上選擇層位厚度相對穩(wěn)定的地層，其下無軟弱土層。

根據(jù)本次勘察所揭露的地層情況及原位測試結(jié)果，場地內(nèi)第⑦層細中砂層位穩(wěn)定、厚度較大，亦無軟弱下臥層，可優(yōu)選作為各區(qū)段樁端持力層。

6．2．2 單樁豎向承載力特征值估算

依據(jù)本次勘察地基各土層狀態(tài)指標(biāo)按JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范、GB 50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范并結(jié)合地區(qū)建筑經(jīng)驗，提供了各區(qū)段土層樁側(cè)阻力特征值及端阻力特征值及后注漿增強系數(shù)，并進行單樁承載力特征值估算。本工程采用樁基方案時，所需樁長較長，從提高單樁承載力方面考慮，建議采用鉆孔灌注樁并采用后注漿技術(shù)為宜。具體樁長、樁徑、布樁形式由設(shè)計部門根據(jù)上部結(jié)構(gòu)實際荷載通過計算確定。

在施工過程中，由于場地砂層較厚，水位埋深較淺，采用泥漿護壁時，應(yīng)按JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范第6．3條制備泥漿。在施工過程中，若泥漿形成的泥皮增厚，則有可能造成樁側(cè)阻力特征值減小，單樁豎向承載力特征值降低。為防止泥皮增厚，在回鉆過程中則應(yīng)采取措施清除孔壁泥皮，可在成孔后用鉆頭加鋼絲束掃孔，并縮短灌注時間。另外，擬建場地開闊，周圍無其他建筑物，施工過程中不會造成環(huán)境和噪聲的污染。

本工程樁基最終設(shè)計參數(shù)均應(yīng)通過試樁確定，單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過載荷試驗確定。由于本工程獨立柱基(樁基)單柱壓力較大，可根據(jù)實際荷載分布形式、建筑物的具體情況來綜合確定柱基尺寸、間距及柱下樁的數(shù)量、有效樁長和排列方式。

6．3 地基回填方案

本工程需進行填方，第①層粉質(zhì)粘土的天然地面下0．5 m的深度范圍內(nèi)分布厚薄不一的耕土和素填土，建議將地面下0．5 m內(nèi)土層全部挖除，然后對整個場地碾壓夯實后，再進行分層回填，壓實系數(shù)不應(yīng)小于0．97。

基礎(chǔ)范圍內(nèi)基底下填土材料的選用應(yīng)按照GB 50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范第6．3節(jié)中有關(guān)規(guī)定進行?；A(chǔ)范圍內(nèi)基底下填土材料不得使用淤泥、耕土、凍土、膨脹性土以及有機質(zhì)含量大于5%的土。當(dāng)以卵石、礫石、塊石作填料時，分層夯實時其最大粒徑不宜大于400 mm，分層壓實時其最大粒徑不宜大于200 mm，當(dāng)以粉質(zhì)粘土、粉土作填料時，其最優(yōu)含水量采用擊實試驗確定。

7 結(jié)語

由于勘察期間建筑物部分參數(shù)尚未確定，因此報告中基礎(chǔ)方案中提供了參數(shù)，并未進行準確計算，也未進行沉降計算，只是提供了E—P曲線，且土樣的質(zhì)量等級受取土和運輸?shù)挠绊?，使參?shù)存在一定誤差。

［1］GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范［S］．

［2］山西省勘察設(shè)計研究院．山西省體育中心巖土工程勘察報告［R］．2008．