某廠房巖土工程勘察及基礎分析

鐘誠

摘要：本文對工廠基礎進行巖土勘察分析，查明場地地下土、溶洞分布發(fā)育情況，地下水特征，對土、溶洞提出了合理可行的處理措施，對基礎提出切實可行的建議，對類似工程具一定的參考、借鑒意義。

關鍵詞：工程地質(zhì)條件;水文地質(zhì)條件;溶洞

1.工程概況

擬建T廠總占地面積約為32000m2，主要建（構(gòu)）筑物包括：（1）進水泵房;（2）調(diào)節(jié)池;（3）進水計量井;（4）混合反應及平流沉淀池;（5）AAO生物反應池;（6）_沉池;（7）-沉池污泥泵房;（8）紫外線消毒渠;（9）出水計量井;（10）鼓風機房;（11）空氣計量井;（12）加藥間;（13）回流污泥計量井;（14）儲泥池;（15）污泥脫水機房及堆棚;（16）生活樓;（17）變電所及管理中心等。建筑物地面高度l層～3層，水池地下最深6m，擬采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

本次為補充勘察，根據(jù)詳細勘察資料顯示，場地ZK9—ZK11、ZK17、ZK23、ZK30—ZK32、ZK36、ZK48合計10個鉆孔處揭示有土洞、溶洞，巖溶強發(fā)育，且洞的垂直高度較大，最大達10.70m，對T程穩(wěn)定性有較大的影響。本次主要是根據(jù)設計要求查明場地地下土.溶洞分布發(fā)育情況，依設計要求，于這些鉆孔四周呈十字布設鉆孔，于需要補充的勘察點外lOm處進行第一次鉆探，若未揭示有土洞、溶洞，距離減半進行第二次鉆探，依次進行第三次鉆探，當鉆孔間距≤2.5m時，結(jié)束鉆探;若第一次揭示有溶洞（土洞），則在需要補充的勘察點外20m處進行第二次鉆探，然后再按照距離減半的原則進行鉆探;若第二次仍然揭示有溶洞（土洞），于30m處進行第三次鉆探，外擴距離不大于30m。為建（構(gòu)）筑物基礎的設計、施T提供準確的巖土T程地質(zhì)依據(jù)，避免樁基施T盲目性。

2.工程地質(zhì)條件

擬建廠房周邊地形較為平整，地面高程變化在3.12m～3.93m之間，周邊主要為河涌，魚塘、荒地及菜地，地貌上位于珠江三角洲沖積平原腹地。

據(jù)鉆孔揭示，場地可分為7個主層[（1）～（7）]和7個夾層[（3）一l，（3）-2，（4）-1，（4）-2，（6）-1，（7）-1，（7）一2]，評價如下：第（1）層素填土分布于全場地，主要由粘性土組成，局部混磚塊、碎石，為近20年回填，成分較復雜，稍壓實，土質(zhì)不均勻，力學性質(zhì)較不穩(wěn)定，均勻性較差，承載力不大。第（2）、（3）-1、（4）-1層淤泥質(zhì)土，流塑狀，屬高壓縮性軟土層，該層抗剪強度低，含水量大，靈敏度高，固結(jié)時間長，加載荷后變形量大，易產(chǎn)生剪切破壞，易產(chǎn)生崩滑，屬不良地基土。第（3）、（4）-2層粉砂，在發(fā)生地震烈度7度地震時，局部會產(chǎn)生輕微～中等砂土液化現(xiàn)象，屬不良地基土。第（4）、（3）-2層粉質(zhì)粘土，可塑狀，有一定承載力，但厚度不太大，屬一般地基土。第（5）殘積土層，零星分布，呈大透鏡體狀，多可塑狀，力學性質(zhì)較好，是一般的地基土，承載力不大第（6）層強風化巖，由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等組成，具有較大的承載力，可作預制樁基礎持力層，但埋深較淺，有效樁長較小，且底部與石炭系石灰?guī)r接觸面往往發(fā)育有溶洞，地基承載力得不到保證。第（6）-1層全風化巖層，由泥巖組成，零星分布，風化極劇烈，巖芯呈土柱狀，是良好的地基土，承載力不太大。第（7）層微風化巖，由石灰?guī)r組成，基巖埋藏深淺不一，巖質(zhì)較硬，屬較硬巖，巖溶發(fā)育，單個洞體垂直方向上變化較大，最大達15.30m，最小僅0.20m。洞體埋藏深度變化較大，最大達29.50m，最小僅11.70m，巖石力學性質(zhì)好，承載力大，可作嵌巖樁基持力層，但應嵌入完整巖石一定深度，并確保樁底3倍樁徑范圍內(nèi)無溶洞、無軟弱巖層。

在地震烈度7度地震時，本場地第（3）、（4）-2層粉砂局部松散者會發(fā)生砂土液化，液化指數(shù)Ile=0.33—13.78，液化等級為輕微～中等”。綜合判定在地震烈度7度地震時，本場地為中等液化場地。

3.水文地質(zhì)條件

場地屬亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，溫暖潮濕，雨量充沛。場地西側(cè)為河涌，其涌水質(zhì)一般。在勘察期間對鉆孔的地下水位進行了觀測，測得水位埋深為0.00～2.80m（局部地段泡水），高程為0.20m～2.44m，地下水類型為第四系土層中孔隙水和基巖中裂隙水及巖溶水，其中砂層累計厚度較大，其地下水涌水量較豐富。場地風化基巖多為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖和石灰?guī)r，泥巖雖然局部裂隙發(fā)育，但裂隙連通性差，基巖裂隙水涌水量較貧乏。石灰?guī)r溶洞較為發(fā)育，溶洞垂直高度局部較大，但鉆探過程中漏漿現(xiàn)象不明顯，推測連通性較差，因此巖溶水涌水量一般。因此，綜合評價本場地第四系土層孔隙水豐富，基巖裂隙水較貧乏，巖溶水涌水量一般。通過采取地下水樣品及地表土易溶鹽分析，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)及對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性;場地土對混凝土結(jié)構(gòu)、對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋及對鋼結(jié)構(gòu)均具微腐蝕性。

土層滲透組合特征：第（1）層填土層，粘性填土的滲透系數(shù)K20=4.44×10-7cm/s～1.94×10-6cm/S，滲透性等級為極微～微透水性，砂填土的滲透系數(shù)K20=6.94×l0-5cm/s～5.94×10-4cm/S，滲透性等級為弱～中等透水性;第（2）層淤泥質(zhì)土層，滲透系數(shù)K20=2.97×l0-7cm/s～l.79×10-6cm/S，滲透性等級為極微～微透水性;第（3）層粉砂層，滲透系數(shù)K：0=3.09×10-4cm/s—l.77×l0-4cm/s，滲透性等級為中等透水性;第（3）-l層淤泥質(zhì)土夾層，滲透系數(shù)K20=l.76×10-6cm/S，滲透性等級為微透水性;第（3）-2粉質(zhì)粘土夾層，依經(jīng)驗，其滲透性等級為微透水性;第（4）層粉質(zhì)粘土層，滲透系數(shù)K2。=4.41×10。7cm/s—4.67×10-6cm/S，滲透性等級為極微～微透水性;第（4）-1淤泥質(zhì)土夾層，滲透系數(shù)K20=1.01×l0-6cm/s—l.34×10-6cm/s，滲透性等級為微透水性;第（4）-2粉砂夾層，滲透系數(shù)K20=8.45×l0-5cm/s—3.25×10-4cm/S，滲透性等級為弱～中等透水性;第（5）殘積土層，滲透系數(shù)K20=5.24×10-7c m/s，滲透性等級為極微透水性;第（6）、（7）層風化巖雖然裂隙發(fā)育，但連通性差，滲透性差，滲透等級為極微～微透水性。從土層滲透組合特征可以看出，滲透等級為“極微～微透水性”的第（2）、（3）-1、（4）-1層淤泥質(zhì)土層和滲透等級為“極微～微透水”的第（3）-2、（4）層粉質(zhì)粘土層為相對隔水層，滲透等級為“弱～中等透水”的第（3）、（4）-2粉砂層為相對含水層。

4.基坑開挖支護

本擬建工程設一層地下室，地下室地面設計標高為3.Om，相對高程為- 3.OOm，基坑開挖深度約6.Om，基坑開挖規(guī)模較小，按《建筑基坑支護技術規(guī)程》（JGJ120-2012）劃分，基坑支護結(jié)構(gòu)安全等級為三級，據(jù)本次勘察結(jié)果，基坑開挖深度范圍內(nèi)的土層主要為第（1）層素填土、第（2）層淤泥質(zhì)土、第（3）層粉砂層，開挖土層工程地質(zhì)性質(zhì)總體較差，第四系土層孔隙水較豐富，基巖裂隙水較為貧乏。另外第（3）層粉砂層開挖過程中易產(chǎn)生管涌型滲透變形破壞，地基土受到破壞，工程基礎的穩(wěn)定性差。場地開闊，北側(cè)為魚塘，西側(cè)為機場涌，南側(cè)為工地臨時板房，東側(cè)為荒地，因此，建議基坑采用支護開挖。如采用地下連續(xù)墻圍閉措施，地下連續(xù)墻要進入強風化基巖，然后實施井點降水與明溝降水相結(jié)合，疏干基坑地下水，保證基坑開挖順利進行;亦可采用樁間多孔旋噴與灌注樁相互咬合搭接，形成封閉式止水帷幕，采用管井井點降水和排水等。同時基坑開挖過程中應遵循時空效應原理，根據(jù)地質(zhì)條件采取相應的開挖方式，應采用“分層、分區(qū)、分塊、分段、抽槽開挖，留土護壁，快挖快撐，減少無支撐暴露時間”等方式開挖。

5.巖土工程勘察分析

（1）本場區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定，基巖巖溶發(fā)育，無滑坡及全新活動斷裂等其他不良地質(zhì)作用?？傮w評價本場地處于地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定區(qū)，場地覆蓋層發(fā)育有厚度很大的淤泥質(zhì)土、基巖發(fā)育有豎向空間很高的溶洞，這些不利因素將對地基的穩(wěn)定性造成影響，若采用樁基穿過溶洞，進入穩(wěn)定基巖后，不會發(fā)生地基失穩(wěn)的現(xiàn)象，地基的穩(wěn)定性可得到保證。（2）依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001（2009年版）劃分：擬建工程重要性等級為三級，場地等級為二級（中等復雜場地），地基等級為一級（復雜地基），工程勘察等級為甲級地基基礎設計等級為甲級。（3）本場地抗震設防烈度為7度，設計基本地震加速度值為O.lOg，設計特征周期值為0.35s?？拐鹪O防類別為標準設防類（丙類）。場地處于對建筑抗震不利地段。（4）建筑場地土類型為中軟土，場地類別屬Ⅱ類。（5）在地震烈度7度地震時，場地第（3）、（4）-2層粉細砂砂局部松散者會發(fā)生輕微～中等砂土液化，屬中等液化場地。（6）本場地第四系孔隙水較豐富，基巖裂隙相對較為貧乏。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)及對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性;場地土對混凝土結(jié)構(gòu)、對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋及對鋼結(jié)構(gòu)均具微腐蝕性。

因此，場地地基相對穩(wěn)定，巖溶強發(fā)育，工程地質(zhì)條件差，在充分考慮不良地質(zhì)作用與特殊性巖土，并采取相應的措施后，基本適宜本工程的建設。

6.基礎建議

對于土洞、溶洞發(fā)育地段，一般采取的工程措施有：①采用樁基礎穿越溶洞，并保證樁端進入溶洞底部穩(wěn)定的基巖一定的深度;②采用高壓注水泥漿或水泥砂漿充填土洞、溶洞，其具體水灰比、塌落度根據(jù)溶洞規(guī)模確定;③若對于豎向很大的溶洞，亦可采用梁或板跨越溶洞等。

根據(jù)本場地的巖土工程地質(zhì)條件，建議采用沖孔灌注樁，持力層考慮選擇穩(wěn)定的微風化巖，樁徑可采用φ800rrun～1500mm，嵌巖深度不宜小于ld（d為樁徑）;本場地大部分地段分布有溶洞，對樁基礎的設計和施T影響較大，設計時應保證樁端進入溶洞底部穩(wěn)定的基巖一定的深度。溶洞地區(qū)樁基施工時容易造成漏漿、塌孔、偏錘等事故發(fā)生，在施工前應做好充分的準備（準備好袋裝砂、粘土球及塊石等），并選擇合適的施工方法和處理措施。并應注意沖孔樁成樁過程中由于沖擊能引起溶洞坍塌，而造成地面塌陷。場地淤泥、淤泥質(zhì)土厚度大，設計時應選用合理的施工機具和施工工藝，以防止樁基成孔時塌孔和縮孔。設計應考慮填土、軟土負摩阻力對樁基的影響。