巖土工程勘察的場地和地基穩(wěn)定性綜合評價*1

廖 建

(四川交通職業(yè)技術(shù)學院建筑工程系，四川 成都 611130)

巖土工程勘察的場地和地基穩(wěn)定性綜合評價*1

廖 建

(四川交通職業(yè)技術(shù)學院建筑工程系，四川 成都 611130)

巖土工程勘察的場地和地基穩(wěn)定性綜合評價是建筑地基基礎設計和施工的重要依據(jù)，其正確與否反映了工程地質(zhì)條件和巖土工程特點,關(guān)系到工程設計和建筑施工是否安全可靠、措施得當與經(jīng)濟合理.以西昌陽光實驗學校的工程為例，結(jié)合該工程自然地質(zhì)環(huán)境和工程特點，提出了詳細的巖土工程資料和設計、施工所需的巖土參數(shù)，對建筑地基作出巖土工程評價，為擬建工程的施工圖設計和工程施工提供了工程地質(zhì)資料，并對地基類型、基礎形式、地基處理和不良地質(zhì)作用的防治提出了相關(guān)建議.

巖土工程勘察；地質(zhì)條件；粉土液化；分析評價

巖土工程勘察的場地和地基穩(wěn)定性綜合評價是建筑地基基礎設計和施工的重要依據(jù).評價正確與否反映工程地質(zhì)條件和巖土工程特點,關(guān)系到工程設計和建筑施工能否安全可靠、措施得當、經(jīng)濟合理.基礎工程一旦出錯鑄成的損失難以挽回,因此巖土工程勘察是建設工程的生命.建筑場地巖土工程勘察是工程建設的先行工作，目的在于以各種勘察手段和方法，調(diào)查研究和分析評價建筑場地和地基的工程地質(zhì)條件，為工程建設規(guī)劃、設計和施工提供所需的工程地質(zhì)依據(jù).充分利用有利的自然地質(zhì)條件，避開或改造不利的地質(zhì)，從而保證建筑物安全和正常使用.

筆者通過具體的巖土工程勘察事例，分析了在勘察過程中所遇到的問題和涉及到勘查方法、原位測試、砂土液化判定等，確定了建筑場地的適宜性及穩(wěn)定性，為工程的施工圖設計和施工提供工程地質(zhì)資料，為不良地質(zhì)作用的危害提出了建議.

1 工程概況

西昌陽光實驗學校位于西昌市航天大道東以南，火把廣場以東，文化路以北，東邊緊鄰西效鄉(xiāng)尤家屯村.總建筑占地面積約53 483 m2，地勢相對開闊平坦，交通方便，為第4系沖洪積地貌單元.根據(jù)總平面圖，各建(構(gòu))筑物主要特征見表1(擬用基礎類型為待定).

表1 建(構(gòu))建筑物主要特征

本工程重要性等級、場地等級和地基等級均為2級，巖土工程勘察等級為乙級.勘察依據(jù)國家標準、行業(yè)標準和設計方提供的建筑物平面布置圖及對工程的勘察技術(shù)要求進行.

2 巖土工程條件

2.1地形地貌

勘察場地位于西昌市航天大道東段南側(cè)，火把廣場以東，文化路以北，東邊緊鄰西昌市西效鄉(xiāng)尤家屯村.場地為農(nóng)田，多耕種水稻.交通條件較好，但由于稻田長期積水，施工難度較大.

場地地形較為平坦，擬建地面高程為1 511.20～1 512.60 m，相對高差約1.40 m，場地總體為北東高南西低.地貌單元上屬邛海斷陷湖盆地海河及東河聯(lián)合沖、洪積扇前緣.

2.2氣象水文

工作區(qū)屬亞熱帶季風氣候，冬暖夏涼，干旱多風.年平均風速約6～8 km/h，年均氣溫17 ℃，年均降雨量1 013 mm，其中約90%的降雨集中在5—10月.邛海是區(qū)內(nèi)最大的地表水體，面積3.1×104m2.在距場地北400 m為海河，系邛海一出水口，四季常流水.另有距場地西約800 m的東河從西昌市區(qū)自北向南穿過，匯入海河，最終流入安寧河.

2.3地質(zhì)構(gòu)造

場地位于邛海斷陷湖盆地，北西向的則木河深大斷裂及其2支斷裂控制，則木河斷裂在西昌呈弧形轉(zhuǎn)折向北，在禮州的北部與安寧河斷裂帶連接，長約40 km，寬約7.5 km，為深大斷裂，該斷裂及其分支均未從擬建場地通過.

2.4地下水

場地處于邛海盆地海河及東河聯(lián)合沖、洪積扇前緣地帶.地層以沖洪積相沉積的粉土、粉質(zhì)粘土為主.另有少量粉砂及薄層卵石層.場地地下水為孔隙水，主要分布于粉土及卵石層的孔隙中.由于這些土層中的粘粒含量較高，屬于弱含水層.地下水主要接受大氣降水、地表水及地下逕流補給，但補給較差.勘探期雨季末期，孔內(nèi)測得場地地下水位為0.00～0.4 0m.據(jù)現(xiàn)場調(diào)查訪問可知，該場地地下水年變幅在1.00～1.50 m以內(nèi).根據(jù)水質(zhì)檢測報告中水樣分析可知，該場地地表水及地下水對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性.另據(jù)土壤化學試驗報告，其PH值大于7，土壤對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性.

2.5巖土物理力學指標

對各土層取原狀土樣進行室內(nèi)常規(guī)物理力學和顆粒分析試驗.分層統(tǒng)計修正原始擊數(shù)，并對錘擊數(shù)進行數(shù)理統(tǒng)計與修正，從而求得各土層的力學指標.各層的變異系數(shù)一般在0.3以下，分層合理，可信度較高.考慮到土層的不均勻性及試驗誤差的離散性，對原位測試采用數(shù)理統(tǒng)計方法求得各層的力學指標值，進行修正后查表求得各土層的承載力標準值等參數(shù).各參數(shù)分別定義如下：

(5)標準值φk=γs·φm.

在標準貫入試驗中，本次勘察分別對粘土、粉土進行了標準貫入試驗,其統(tǒng)計結(jié)果見表2.

表2 N63.5 標準貫入試驗結(jié)果統(tǒng)計

在重型動力觸探試驗中，本次勘察對卵石層作了重型動力觸探試驗，其結(jié)果統(tǒng)計見表3.

表3 N63.5重型動力觸探結(jié)果統(tǒng)計

3 地震效應

擬建場地位于邛海斷陷湖盆地河流沖洪積扇上，不存在巖溶、滑坡、危巖和崩塌、泥石流、采空區(qū)、地面沉降等不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災害.根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2001)附錄A(我國主要城鎮(zhèn)抗震設防烈度、設計基本地震加速度和設計地震分組)，本場地抗震設烈度不低于9度，設計基本加速度值不小于0.40 g，設計地震分組為第1組，為建筑抗震不利地段.

本次鉆探揭露場地內(nèi)有飽和粉砂、粉土分布，根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(BG50011—2001)相關(guān)條款對其進行液化判定.根據(jù)該規(guī)范第4.3.4條規(guī)定：du>do+db-2，dw>do+db-3，du+dw>1.5do+2db-4.5.其中：du表示覆非液化土層厚度；dw表示地下水位深度；do表示液化土特征深度；db表示基礎埋置深度，其初步判定結(jié)果如表4.

表4 液化初步判定結(jié)果

利用標準貫入試驗，判別地面下15 m范圍內(nèi)的液化，本次選取了15個孔位不同高程進行了測定取值，通過計算后經(jīng)綜合評定，該場地地基的液化等級為輕微—中度液化。

4 巖土工程綜合評價

根據(jù)四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局應用地球物理研究所提供的《西昌市陽光實驗學校地基剪切、場地微振動波測試報告》，場地等效剪切波速為216～249 m/s，卓越周期為0.49～0.50 s，覆蓋層厚度大于50 m；判定該建筑場地場地土為中軟土，場地類別Ⅲ類.

4.1場地的穩(wěn)定性、均勻性和適宜性評價

該場地位于邛海湖斷陷盆地海河及東河聯(lián)合沖洪積扇前緣，地形地貌條件簡單，無古河道、暗流等不良地質(zhì)作用.在區(qū)域構(gòu)造上，該場地處于安寧河、則木河斷裂帶附近，地殼結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定；該場地地基土為中軟土，屬Ⅲ類建筑場地，為建筑抗震不利地段，故在抗震設計過程中，需充分考慮到按不低于9度烈度設防.場地內(nèi)粉質(zhì)粘土層、粉土層、卵石及少許粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂、卵石、淤泥質(zhì)土薄層透鏡體夾層系東河及海河聯(lián)合沖、洪積形成，成層性較差，層厚差異較大.據(jù)剖面計算，層面坡度多大于10%，屬非均勻地基土；另外按地基持力層和第一下臥層在基礎寬度方向上地層厚度差值評價，計算剖面地層厚度差值大于0.05b(b為基礎寬度)，屬不均勻地基.

綜上分析，場地地基土屬不均勻地基，結(jié)合擬建建筑物的特點，該擬建場地應采取相應處理措施后方可適宜修建.

4.2持力層選擇及其評價

根據(jù)標準貫入試驗成果、動力觸探成果及土工試驗成果，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗值，建議場地內(nèi)各地基土層的主要物理力學指標及承載力特征值采用表5所示數(shù)據(jù).

表5 主要地基土土層物理力學指標建議值

場地內(nèi)表層雜填土層埋深淺，厚度小，呈松散狀，局部分布,不能作為基礎持力層，屬基坑開挖范圍；第1層粉質(zhì)粘土層穩(wěn)定性較好，中壓縮性，厚度較大，其承載力特征值為150 kPa，可作為擬建物持力層；第2層粉土層為液化土層，厚度較大，分布較為穩(wěn)定，其承載力特征值為160 kPa，經(jīng)處理后可作為擬建物的持力層.第3，4，5，6層的物理力學性質(zhì)偏好，但其埋深較大，不宜作為擬建物的持力層.

鑒于上述考慮，建議除中學教學樓外，其余建筑物基礎持力層選擇第1層粉質(zhì)粘土層.由于中學教學樓下部有地下室，建議采用第2粉土層，但須經(jīng)抗液化措施處理后方可作為擬建建筑物的持力層.

4.3地基基礎論證及評價

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，結(jié)合西昌地區(qū)在地基處理方面的工程經(jīng)驗，擬建西昌市陽光實驗學校建議采用振沖或擠密碎石樁加固后，保證上部粉土層樁間土的標準貫入錘擊數(shù)不小于液化標準貫入錘擊取臨界值，不同高度建筑物可根據(jù)其特點采用不同的樁間距與樁長.擬建場地經(jīng)抗液化措施處理后，基礎形式建議采用十字交叉條形基礎或筏形基礎.

4.4巖土利用、治理和改造方案建議

由于各地基土層均為弱含水層，降水可采用基坑內(nèi)抽排，中學教學樓基礎為深基坑，根據(jù)擬建物性質(zhì)及場地地層特點，并結(jié)合西昌地區(qū)在基坑支護方面的工程經(jīng)驗，建議中學教學樓基坑先采用人工挖孔樁或鉆孔灌注樁支擋，再采用錨噴支護的方案.

5 結(jié)論

針對擬建項目的工程特點和具體地質(zhì)條件，通過分析得出以下結(jié)論：

(1)場地開闊，地勢平坦，地質(zhì)條件較為簡單，無其他不良地質(zhì)現(xiàn)象，場地地基屬不均勻地基，地基土為中軟場地土，Ⅲ類建筑場地，為建筑抗震不利地段.該工程勘察等級為乙級.

(2)各地基土層的承載力特征值建議見表4，基礎建議采用十字交叉條形基礎或筏式基礎.

(3)根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，結(jié)合西昌地區(qū)在地基處理方面的工程經(jīng)驗，擬建的建筑建議采用振沖或擠密碎石樁等抗液化措施處理后，采用粉質(zhì)粘土層或粉土層作基礎持力層.

(4)該擬建場地位于則木河、安寧河斷裂帶附近，區(qū)域穩(wěn)定性較差.根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》(GB50011—2001)，西昌地區(qū)的抗震設防烈度不低于9度，設計基本加速度值不小于0.40 g,設計地震分組為第1組，為抗震不利地段.

(5)場地水文地質(zhì)條件較簡單，除大氣降水影響基坑涌水量外，主要是上層滯水及孔隙型潛水，只要作好基坑內(nèi)明排，對基坑開挖及施工無較大影響.地下水、地表水及場地土對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性.

(6)該擬建學校中學教學樓下地下室基礎為深基坑，根據(jù)擬建物性質(zhì)及場地地層特點，并結(jié)合西昌地區(qū)地基坑支護方面的工程經(jīng)驗，可采用人工挖孔樁或鉆孔灌注樁支擋，再用錨噴支護方案.

(7)基礎施工時應注意對相關(guān)環(huán)境工程地質(zhì)問題的影響，并采取相應的防范措施.

[1] 中華人民共和國建設部.巖土工程勘察規(guī)范.GB50021—2002[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2003.

[2] 中國建筑科學研究院.建筑抗震設計規(guī)范.BG50011—2001[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

[3] 中華人民共和國建設部.建筑地基基礎設計規(guī)范.GB50007—2002 [S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002

[4] 中華人民共和國建設部.建筑工程地質(zhì)鉆探技術(shù)標準.JGJ/T87—2012 [S].中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[5] 中華人民共和國建設部.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.JGJ79—2002、J220—2002[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[6] 中南勘察設計院.原狀土取樣技術(shù)標準.JGJ89—92[S].北京:中國計劃出版社，1992.

[7] 中華人民共和國水利部.土工試驗方法標準.GB/T50123—99[S].北京:中國計劃出版社,1999.

[8] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑樁基技術(shù)規(guī)范.JGJ94—2008[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

(責任編輯 陳炳權(quán))

GeotechnicalEngineeringFieldandFoundationStabilityEvaluation

LIAO Jian

(Construction Engineering Department,Sichuan Vocational and Technical College of Communications，Chengdu 611130，China)

Geotechnical engineering field and foundation stability evaluation is the important basis of foundation design and construction.Correct evaluation shows the engineering geological conditions and characteristics of geotechnical engineering,which is relevant safe,reliable and economical to engineering design and construction.According to the project of Xichang Sunshine Experimental School,and combining with the characteristics of the natural geological environment and engineering,detailed geotechnical engineering data and geotechnical parameters required for the design and construction are put forward.The geotechnical engineering evaluation of the building foundation for the construction drawing of the project and the required engineering geological data are provided.The types of foundation,foundation forms,foundation treatment are clarified,and suggestions for prevention of unfavorable geological conditions are given.

geotechnical engineering investigation;geological conditions;powder soil liquefaction;analysis and evaluation

1007-2985(2014)04-0054-05

2014-04-12

廖 建(1975-)，女，四川資中人，四川交通職業(yè)技術(shù)學院建筑工程系講師，工程碩士，主要從事建筑工程研究.

TU195

A

10.3969/j.issn.1007-2985.2014.04.013