太原幼兒師范學校新校區(qū)巖土工程勘察實例

梁 婷 婷

(山西省勘察設計研究院，山西 太原 030013)

1 工程概況

擬建太原幼兒師范學校新校區(qū)場地位于清徐縣徐溝鎮(zhèn)，208國道的東側，徐溝中學西側，清東路南側，總體用地呈矩形，東西長610 m，南北寬360 m左右。

本工程屬太原市重點工程建設項目。由多棟單體建筑樓組成，造型復雜，工程總建筑面積188 591.72 m2。教學樓地上4層～6層、地下1層，結構形式為框架結構；實習實訓場所地上4層、地下1層，美術實訓、舞蹈實訓及音樂實訓為框架架構，琴房為剪力墻結構；圖書信息中心地上9層、地下1層，南側多層部分為16.05 m。北側高層部分結構形式為框架剪力墻結構，南側多層部分為框架結構；大學生活動中心地上3層， C1區(qū)結構形式為框架結構，C2區(qū)為框架剪力墻結構；宿舍樓地上6層、地下1層，檐口高度22.5 m，結構形式為剪力墻結構；幼兒園地上2層，檐口高度8.4 m，結構形式為框架結構；食堂地上2層、地下1層，檐口高度10.8 m，結構形式為框架剪力墻結構；動力中心地上1層、地下1層，檐口高度6 m，結構形式為框架結構；辦公樓及交流中心地上5層、地下1層，檐口高度18.9 m，結構形式為框架結構；實驗樓地上5層，檐口高度20.1 m，結構形式為框架結構。

2 場地巖土工程條件

2.1 場地位置及地形地貌

擬建太原幼兒師范學校新校區(qū)場地位于清徐縣徐溝鎮(zhèn)，208國道的東側，徐溝中學西側，清東路南側。場地地貌單元屬沖洪積平原區(qū)。

2.2 地層結構及其物理力學性質

根據(jù)鉆探、原位測試、土工試驗結果綜合分析，可將勘探范圍內的地基土分為14層，地基土沉積時代成因類型自上而下依次為：第四系全新統(tǒng)新近人工堆積層，以第①層素填土的層底為界；第四系全新統(tǒng)沖洪積層，以第⑥層粉質黏土層底為界；第四系上更新統(tǒng)沖洪積層，以第層粉質黏土層底為界；第四系中更新統(tǒng)沖湖積層，本次勘察未揭穿該層。

2.3 地下水

本次勘探深度范圍內揭露地下水類型上部為潛水，含水層主要以第②層粉質黏土中的粉砂、粉土薄層或透鏡體、第③層粉土為主，主要以大氣降水入滲補給及側向徑流補給為主，勘察期間實測穩(wěn)定水位埋深為1.05 m～1.40 m，水位標高764.80 m～765.66 m。其下為承壓水，含水層主要為第④層粉細砂、第⑤層細砂、第⑦層細砂為主，主要以側向徑流補給為主，勘察期間實測第④層粉細砂、第⑤層細砂穩(wěn)定水位埋深為2.80 m～3.45 m，水位標高763.00 m～763.58 m。本工程各擬建建筑物抗浮設防水位標高可按766.50 m考慮。

3 技術難點及技術創(chuàng)新

1)采用多種試驗與原位測試方法綜合分析評價淺層飽和粉質黏土和飽和粉土工程性質。

室內的抗剪強度測試要求取得原狀土樣，但由于中～高靈敏度淺層飽和粉質黏土和飽和粉土試樣在采取、運送、保存和制備等方面不可避免的受到擾動，含水量也很難保持，室內試驗結果的精度就會受到影響。但十字板剪切試驗不需要采取原狀土樣，試驗時的排水條件、受力狀態(tài)與土所處的天然狀態(tài)比較接近，對于很難取樣的土，如本場地的第②粉質黏土、第③層粉土，十字板剪切試驗更是尤為重要，而且試驗時對土的結構擾動較小，通過十字板剪切試驗測定的抗剪強度指標較為準確，是比較能反映土體原為強度的測試方法。本單位院通過室內固結快剪試驗、靜三軸試驗(UU，CU)及十字板剪切試驗、靜力觸探試驗綜合確定了各土層的抗剪強度指標，數(shù)據(jù)可靠，基坑設計參數(shù)均采用勘察報告中數(shù)據(jù)進行設計，可靠安全。

2)水文地質條件和水文地質參數(shù)的確定。

勘察期間通過分層量測水位及鉆孔注水試驗，準確測定了地下水位及地下水的滲透系數(shù)，并為設計提供了更為準確的抗浮水位?？紤]到各層施工實際情況，為滿足施工降水設計的需要，勘察階段本單位院進行了2組現(xiàn)場鉆孔注水試驗，試驗土層為第④層粉細砂、第⑤層細砂，計算結果表明，場地第④層粉細砂滲透系數(shù)k=3.6 m/d～4.7 m/d，第⑤層細砂滲透系數(shù)k=6.8 m/d～8.4 m/d。

3)樁基合理參數(shù)的建議。

a.采用靜力觸探試驗確定混凝土預制樁施工參數(shù)。

由于場地內20 m左右普遍分布有一層厚度1.5 m～6.0 m的細砂，靜力觸探試驗過程施工難度較大，試驗時采用了錨載、壓重、靜探車自重聯(lián)合提供反力的方法，突破了硬層，最大試驗深度突破45.30 m，為JGJ 94—2008建筑樁基技術規(guī)范5.3.4條確定混凝土預制樁單樁豎向極限承載力標準值提供依據(jù)。擬建建筑物單樁豎向極限承載力標準值通過估算，與后期檢測數(shù)據(jù)相符，充分驗證勘察報告中樁基參數(shù)可靠、準確。

b.針對液化土層折減影響的專門試樁試驗。

為確定有效樁頂標高下液化土層(樁頂標高下12 m深度范圍內)的側阻力，在場地內代表性地段對樁周液化土層的側阻力及涂層效果進行了專門試樁檢測，預制樁試樁樁長12 m，檢測前對樁端土層進行了掏空處理，已消除和降低樁端阻力，通過檢測，使樁周液化土層的極限側阻力有了準確的數(shù)據(jù)，既節(jié)約了工程的施工成本，也為設計提供了準確的計算依據(jù)。

根據(jù)測試結果，采用涂層法對液化土層范圍內的樁身進行處理后，有效樁頂標高以下樁周液化土層的極限側阻力平均可按40 kPa考慮。

根據(jù)檢測試驗結果針對本項目液化折減成果，本工程部分擬建建筑物預應力高強混凝土管樁試樁的單樁豎向抗壓承載力特征值不滿足設計要求，建議部分工程樁施工階段調整設計參數(shù)，以滿足單樁承載力設計要求。根據(jù)本次檢測結果部分擬建建筑物有效樁長可調整為42.0 m。

4)針對場地后期整平后存在大面積填方，對場地地基土固結試驗進行優(yōu)化，并對填方后的沉降進行了預測。

由于場地屬于大面積填方可能會引起建筑物的附加沉降、樁基產生負摩阻力等不良工程現(xiàn)象，因此對采用剛性樁進行地基處理的建筑物可考慮先進行回填處理，后進行地基處理施工，使地基獲得預壓，減少地面沉降和建筑物的沉降。對于填方地段，考慮到第②層粉質黏土、第③層粉土強度低、壓縮性高、滲透性低、沉降大且沉降穩(wěn)定歷時長、具流變特征等因素，回填材料宜選用級配砂石，回填方法可采用分層壓實，且應控制回填時的回填速率不宜過大。同時，為準確的確定回填后地基土的固結時間，對場地地基土進行固結試驗時對固結及次固結系數(shù)進行了測定，對工程后期回填后地基沉降速率、預壓時間、預留沉降及地基強度增長值等估算提供了一定的指導意義。

5)地基處理方式及深基礎型式建議。

根據(jù)場地地層及環(huán)境條件，對大學生活動中心建議采用鉆孔灌注樁較為適宜，對教學樓、宿舍、辦公樓、交流中心建議采用CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)較為適宜，對食堂、美術實訓樓、音樂、舞蹈實訓樓、基礎實驗中心、學前實訓中心建議采用預應力高強混凝土管樁(PHC樁)較為適宜。

通過此次工程項目取得的效果：

a.場地地基土固結系數(shù)的測定，對工程后期回填后地基沉降速率、預壓時間、預留沉降及地基強度增長值等估算提供了一定的指導意義，為場地平整及后期地基處理提供了可靠的依據(jù)，同時也確保了工程的安全性并節(jié)省了費用，并為地區(qū)同類型項目建設提供更準確的借鑒依據(jù)。

b.根據(jù)場地現(xiàn)有情況對不同建筑物建議采用不同的經濟合理的地基處理方式及深基礎型式，基本被設計采用，且經施工階段及后期實際運行檢驗，是可靠、合理、經濟的最優(yōu)建議。

c.通過專門對12 m長預制樁的試樁檢測，確定了有效樁頂標高下12 m深度范圍內樁周液化土層的極限側阻力標準值，既節(jié)約了工程的施工成本，也為設計提供了準確的計算依據(jù)。

d.勘察報告資料齊全、結論明確、建議合理，為工程的土方回填、樁基設計、基坑支護及降水設計提供了可靠的工程地質依據(jù)。