青海省西寧市西鋼棚戶區(qū)改造及集資房工程地基承載力修正及評價

陳 鵬

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟牐嗪?西寧 810000）

【其 他】

青海省西寧市西鋼棚戶區(qū)改造及集資房工程地基承載力修正及評價

陳 鵬

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青?？傟牐嗪?西寧 810000）

本文通過對青海省西寧市西鋼棚戶區(qū)改造及集資房工程地基承載力進行研究，對承載力進行修正及評價。在計算過程中通過選擇代表性測點數(shù)據(jù)，對持力層承載力進行修正，得出結(jié)論，用數(shù)據(jù)參考規(guī)范評價了地基穩(wěn)定性，確定合理設(shè)計方案，對類似西鋼棚戶區(qū)工程地基承載力修正及評價提供有益的經(jīng)驗。

西鋼棚戶區(qū)改造；地基承載力；修正；評價

Abstract: Through the research on the bearing capacity of the transformation of shanty towns in Xining city of Qinghai Province and from the housing project of foundation, correction and evaluation of bearing capacity. In the calculation process by selecting the representative test point respectively on the bearing layer is modified, the bearing capacity of the conclusion, the foundation stability evaluation with reference data specification, reasonable design, modification of the bearing capacity and the evaluation of similar Xigang shanty towns engineering foundation to provide useful experience.

Key words: Xigang shanty towns; foundation bearing capacity; correction; evaluation

西鋼棚戶區(qū)改造及集資房工程位于青海省西寧市城北區(qū)黃水路西鋼園藝廠院內(nèi)。本工程是政府為改造城鎮(zhèn)危舊住房、改善困難家庭住房條件而推出的一項民心工程。本工程的實施騰出了大量的建設(shè)用地，從而改善城市的空間布局。

1 地質(zhì)條件

1.1 地層

據(jù)鉆孔揭露主要地層有：第四系(Q4al+pl)：①耕表土；②-1濕陷性黃土狀土；②-2非濕陷性黃土狀土；③飽和細砂；④卵石。新近系(N)：⑤-1強風(fēng)化泥巖；⑤-2中等風(fēng)化泥巖。

1.2 構(gòu)造

場地及附近區(qū)無不良地質(zhì)作用，無全新活動斷裂通過，適宜建造建筑物。

2 持力層選擇

勘探深度內(nèi)的場地土，工程地質(zhì)層主要有六層：①層耕表土：此層分布于表層，本層厚度0.20～0.50m，在開挖范圍內(nèi)。②-1層濕陷性黃土狀土：此層廣泛分布于場地，埋深0.00～0.40m，厚度1.10～3.80m不等，在開挖范圍內(nèi)。②-2層非濕陷性黃土狀土：此層廣泛分布于場地，層埋深2.00m，厚度0.80～1.80m不等，在開挖范圍內(nèi)。③層飽和細砂：稍密，本層普遍分布于卵石層上部，厚度0.10～0.30m，揭露厚度0.40～2.00m，埋深1.60～2.70m，大部分在開挖深度內(nèi)，不做持力層。④層卵石：分布廣，本層埋深1.10～4.20m，揭露厚度3.80～7.90m，物理力學(xué)性能較好，可做持力層。⑤-1層強風(fēng)化泥巖：本層埋深6.80～9.50m，厚度2.80～6.00m，可做下臥層。⑤-2層中等風(fēng)化泥巖：本層埋深10.30～13.50m，揭示厚度3.20～5.50m，物理力學(xué)性能較好，厚度大且較穩(wěn)定，可做下臥層。

場地內(nèi)在勘探點深度，有地下水揭露，初見水位和穩(wěn)定水位基本一致，埋深2.50～3.00m，屬孔隙性潛水，無承壓。控制深度內(nèi)孔隙性潛水的含水層為第四系全新統(tǒng)沖洪積的卵石層，厚度5.50～7.90m不等；涇流條件較好，富水性一般～差，水質(zhì)無色無味、無嗅，流向由南向北和由西向東。在風(fēng)化泥巖層中存在裂隙水，富水性差。通過調(diào)查，近年枯水期與豐水期的水位差在0.20～0.30m，勘察期間正為枯水期。

綜合上述工程地質(zhì)分析評價，該場地工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，選擇④層卵石做為持力層。

3 承載力修正及評價

場地地層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，地形地貌較簡單，場地及附近區(qū)無不良地質(zhì)作用，無全新活動斷裂通過，適宜建造建筑物。

3.1 承載力確定

3.1.1 ④層卵石

在原位測試鉆孔中對④層卵石進行了13.28m重型圓錐試驗，結(jié)果見表1。

根據(jù)篩分實驗結(jié)果和圓錐測試結(jié)果，綜合判斷④層卵石密實度為中密。

表1 重型圓錐試驗統(tǒng)計結(jié)果

④層卵石的承載力確定是根據(jù)野外鑒定特征、原位測試結(jié)果并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值。其承載力特征值和變形模量為：當(dāng)B≤3m、埋深D≤0.5m時

fak=550kPa

Eo=35MPa

3.1.2 ⑤-1強風(fēng)化泥巖

在⑤-1層強風(fēng)化泥巖層中?、窦壴嚇?2件，統(tǒng)計結(jié)果見表2。在下列統(tǒng)計時對于異常值用正負三倍標準差公式進行剔除。

表2 強風(fēng)化泥巖物理力學(xué)指標統(tǒng)計

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看：⑤-1層強風(fēng)化泥巖天然含水量范圍值18.5%～27.0%，平均值23.3%；孔隙比范圍值0.540～0.760，平均值0.631；壓縮系數(shù)(a＝0.1～0.2)范圍值0.1～0.34MPa-1，平均值0.2MPa-1，壓縮模量(Es0.1～0.2)范圍值4.80～19.58MPa，平均9.4MP。

在原位測試鉆孔中對⑤-1層強風(fēng)化泥巖進行了25次標貫試驗，試驗結(jié)果見表3。

⑤-1層強風(fēng)化泥巖的承載力確定是根據(jù)野外鑒定特征、原位測試結(jié)果并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值。其承載力特征值和變形模量為：當(dāng)B≤3m、埋深D≤0.5m時

fak=280kPa

表3 標貫試驗統(tǒng)計結(jié)果

Es0.1～0.2=9.4MPa

Es0.1～0.3=11.1MPa

Es0.1～0.40=14.4MPa

Es0.1～0.5=18.8MPa

3.1.3 ⑤-2中等風(fēng)化泥巖

對⑤-2層中等風(fēng)化泥巖的巖樣做了天然單軸抗壓強度試驗(飽和抗壓樣遇水崩解)，其結(jié)果見表4。

表4 巖石物理力學(xué)指標統(tǒng)計

根據(jù)試驗參數(shù)統(tǒng)計結(jié)果及《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB 50007-2011》附錄J.0.4公式(frk=ψ·frm)計算中等風(fēng)化泥巖的單軸抗壓強度的標準值，根據(jù)規(guī)范5.2.6條計算中等風(fēng)化泥巖承載力特征值。

⑤-2層中等風(fēng)化泥巖：fak=560kPa

3.2 承載力修正及評價

3.2.1 ④卵石承載力修正及評價

④卵石若做為持力層根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB 50007-2011》第5.2、第5.3條和勘察報告中提供的有關(guān)參數(shù)，對④卵石的承載力進行了修正和評價。

當(dāng)基礎(chǔ)寬度＞3.0m或埋深＞0.50m時，按照下式對持力層④卵石的承載力進行了修正，計算點選擇了有代表性的二個點，即3#樓的ZK14(基底設(shè)計標高2 279.90m)和5#樓的ZK26(基底設(shè)計標高2 280.90m)，±2 287.00m。

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)

式中：fa——修正后的地基承載力特征值，kPa；

fak——地基承載力特征值，550kPa；

ηb、ηd——基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，ηb=3.0、ηd=4.4；

γ——基礎(chǔ)底面以下土的重度(浮重度)。卵石：12.0kN/m3；強風(fēng)化泥巖：10.5kN/m3；加權(quán)平均重度(浮重度)：ZK14：11.3kN/m3、ZK26：11.1kN/m3。

γm——基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度。卵石：22.0kN/m3；黃土狀土：16.5kN/m3；細砂：20.5kN/m3；加權(quán)平均重度(浮重度)：ZK14：16.1kN/m3、ZK26：18.0kN/m3。

b——基礎(chǔ)底面寬度18.90～19.20m，＞6m按6m取值；

d——基礎(chǔ)埋深。ZK14：7.10m、ZK26：6.10m；

PK——基礎(chǔ)平均附加壓力，28層480kN和33層540kN (設(shè)計方提供)。

卵石層：ZK14：fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)=550+3.0×11.3×(6.0-3)+4.4×16.1×(7.10-0.50)=1 119kPa

ZK26：fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)=550+3.0×11.1×(6.0-3)+4.4×18.0×(6.10-0.50)=1 093kPa

從以上驗算結(jié)果得知fa＞PK，④卵石的承載力滿足規(guī)范要求，可采用天然地基。

3.2.2 ⑤-1強風(fēng)化泥巖的承載力修正及評價

⑤-1強風(fēng)化泥巖若做為持力層根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GB50007-2011》第5.2條和勘察報告中提供的有關(guān)參數(shù)，對⑤-1強風(fēng)化泥巖的承載力進行了修正和評價。

當(dāng)基礎(chǔ)寬度＞3.0m或埋深＞0.50m時，按照下式對持力層⑤-1強風(fēng)化泥巖的承載力進行了修正，計算點選擇了有代表性的三個點，即3#樓的ZK14(基底設(shè)計標高2 279.90m)、5#樓的ZK26(基底設(shè)計標高2 280.90m)和8#樓的ZK34(基底設(shè)計標高2 279.90m)，±2 287.00m。

fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)

式中：fa——修正后的地基承載力特征值，kPa；

fak——地基承載力特征值，280kPa；

ηd——基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，ηd=1.6；

γm——頂板以上土的加權(quán)平均重度(卵石：22.0kN/m3；黃土狀土：16.5kN/m3；細砂：20.5kN/m3；壓實填土：18.0kN/m3)；加權(quán)平均重度(浮重度)：ZK14：12.3kN/m3、ZK26：12.6kN/m3、ZK34：12.5kN/m3。

b——基礎(chǔ)底面寬度19.0m；

l——基礎(chǔ)底面長度34.0m；

z——基礎(chǔ)底面至下臥層頂面的距離，ZK14：5.12m，ZK26： 5.34m，ZK34： 3.33m；

d——頂板埋深，ZK14： 12.22m，ZK26：11.44m，ZK34： 10.43m；

Pc——基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值，ZK14：115.2kN/m2，ZK26：107.6kN/m2，ZK34：123.4kN/m2；

Pcz——頂面處土的自重壓力值(包含壓實填土的自重)，ZK14：176.7kN/m2，ZK26：169.8kN/m2， ZK34：163.4kN/m2；

Pk——基礎(chǔ)平均附加壓力，28層450kN和33層500kN(設(shè)計方提供)；

θ——地基壓力擴散線與垂直線的夾角，取23°(根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值)。

強風(fēng)化泥巖層：

ZK14：faz=fak+ηdγm(d-0.5)=280+1.6×12.3×(12.22-0.50)=510.0kPa

Pz=lb(Pk-Pc)/(b+2z tanθ)(l+2z tanθ)=280.9kPa

Pz+Pcz=280.9+176.7=457.6＜faz=510.0kPa ZK26：faz=fak+ηdγm(d-0.5)=280+1.6×12.6×(11.44-0.50)=500.0kPa

Pz=lb(Pk-Pc)/(b+2z tanθ)(l+2z tanθ)=252.5kPa

Pz+Pcz=252.5+169.8=422.3＜faz=500.0kPa ZK34：faz=fak+ηdγm(d-0.5)=280+1.6×12.5×(10.43-0.50)=478.0kPa

Pz=lb(Pk-Pc)/(b+2z tanθ)(l+2z tanθ)=309.6kPa

Pz+Pcz=309.6+163.4=473.0＜faz=478.0kPa

4 結(jié)論

從以上驗算結(jié)果得知，⑤-1強風(fēng)化泥巖的承載力基本滿足規(guī)范要求，可采用筏板基礎(chǔ)。但應(yīng)特別提出的是在進行下臥層⑤-1強風(fēng)化泥巖的的承載力修正及驗算時，地基承載力特征值fak取280kPa和地基壓力擴散線與垂直線的夾角θ取23°，取值偏大安全度較低，應(yīng)進行靜載荷試驗，試驗成果最終作為設(shè)計依據(jù)，如原位測試結(jié)果不滿足設(shè)計和規(guī)范要求，則應(yīng)變更為復(fù)合地基即樁筏基礎(chǔ)。

[1]吳龍.關(guān)于工程地質(zhì)勘查技術(shù)工作的探討.城市建設(shè)理論研究(電子版)，2012.31

[2]張寧霞.公路大跨徑高填方涵洞工作特性綜合研究[D].西安：長安大學(xué)，2014.

[3]中華人民共和國建設(shè)部.GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

Correction of Foundation Capacity and Evaluation of Xigang Shanty Towns and Housing Construction in Xining City of Qinghai Province

CHEN Peng
(Qinghai Branch of China Building Material Industry Geological Survey Center, Xining 810000, China)

TU431

A

1007-9386(2017)03-0058-04

2017-04-21