巖土工程勘察與地基設(shè)計(jì)分析

劉傳遠(yuǎn)

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局112地質(zhì)大隊(duì)，貴州 安順 561000)

0 引 言

隨著高層建筑的不斷修建，對(duì)各類建筑場(chǎng)地的勘察任務(wù)也變得越來越多。對(duì)與場(chǎng)地的勘察設(shè)計(jì)是后期建設(shè)前提以及施工安全和建筑的正常使用保障。本文將結(jié)合某工程實(shí)例對(duì)該場(chǎng)地地基進(jìn)行分析。

1 擬建工程概況

擬建場(chǎng)地位于安順市大西橋鎮(zhèn)正在建設(shè)的“貴安大道北側(cè)”，交通十分便利。該工程分為A、B、C、D、E等5區(qū)，結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，擬采用基礎(chǔ)形式為獨(dú)立柱基或樁基，單柱荷載3 600 kN，基礎(chǔ)對(duì)沉降及差異沉降敏感。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

2.1 自然地理氣候

場(chǎng)區(qū)屬典型的高原型濕潤(rùn)亞熱帶季風(fēng)氣候，雨量充沛，年平均降雨量1 360 mm，年平均氣溫14℃，歷史最高氣溫34.3°，最低氣溫-7.6°。

2.2 地形地貌

擬建場(chǎng)地地處長(zhǎng)江水系烏江流域和珠江水系北盤江流域的分水嶺地帶，位于溶蝕殘丘——洼地地貌區(qū)，通過洼地及溶蝕殘丘、斜坡洼地地帶，地形總體呈北西側(cè)、南東側(cè)兩端高，中間低，自然地形起伏相對(duì)較小。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，場(chǎng)地內(nèi)未見斷層通過，地層分布連續(xù)，基巖巖性為三疊系下統(tǒng)安順組(T1a)白云巖，巖層呈單斜產(chǎn)出，據(jù)基巖露頭測(cè)得，基巖巖層產(chǎn)狀為傾向120°，傾角5°；主要有兩組節(jié)理，其中一組產(chǎn)狀為傾向205°，傾角81°，間距為1.0 m左右；另一組節(jié)理產(chǎn)狀為傾向265°，傾角85°，間距為2.0～3.0 m；節(jié)理面均為鈣質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)程度一般，節(jié)理連通性約為60 %左右。

2.4 地層巖性

本次勘察范圍內(nèi)的地層自上而下劃分為：第四系素填土(Qml)、第四系坡洪積紅粘土(Qdl+pl)(分為硬塑狀和可塑狀)、三疊系下統(tǒng)安順組(T1a)白云巖(分為強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化)，根5個(gè)巖土單元(土質(zhì)單元3個(gè)、巖質(zhì)單元2個(gè))。

3 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

3.1 土質(zhì)單元

3.1.1 素填土

場(chǎng)地中的素填土，為近期場(chǎng)平施工所致，成份較單一，主要由粘土組成，任意堆填，結(jié)構(gòu)松散，未完成自重固結(jié)，力學(xué)性質(zhì)差。因此，該層無(wú)實(shí)際工程意義。

3.1.2 硬塑狀紅粘土

本次勘察在場(chǎng)地中的取10件硬塑狀紅粘土土樣試驗(yàn)結(jié)果，按照規(guī)范對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。根據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果，按公式fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck計(jì)算硬塑狀紅粘土承載力特征值。取γm=16.0 kN/m3，假定b=3.00 m，d=0.50 m；由土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值φ=7.8°，查表5.2.5內(nèi)插法取：Mb=0.134，Md=1.526，Mc=3.897，計(jì)算得：

fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck

=0.134×17.48×3.0+1.526×16.5×0.5+3.897×43.56

=189.37 kPa

建議本場(chǎng)地硬塑狀紅粘土地基承載力特征值取fa=180 kPa。

3.1.3 可塑狀紅粘土

同上在場(chǎng)地內(nèi)取10件可塑狀紅粘土土樣作室內(nèi)試驗(yàn)，按照規(guī)范對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。經(jīng)過公式fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck計(jì)算可塑粘土承載力特征值。取γm=16.0 kN/m3，假定b=3.00 m，d=0.50 m；由土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值φ=6.0°，查表5.2.5得，Mb=0.10，Md=1.39，Mc=3.71，計(jì)算得：

fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck

=0.10×17.01×3.0+1.39×16.0×0.5+3.71×36.0

=149.7 kPa

根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況，結(jié)合地方經(jīng)驗(yàn)，建議本場(chǎng)地可塑狀紅粘土地基承載力特征值取fak= 149 kPa。

3.2 巖質(zhì)單元

3.2.1 強(qiáng)風(fēng)化白云巖

強(qiáng)風(fēng)化白云巖為破碎巖體、軟質(zhì)巖石，巖芯呈砂狀，按行業(yè)規(guī)范地基承載力特征表，結(jié)合巖體的特征，并參考擬建場(chǎng)地所在地區(qū)市建筑經(jīng)驗(yàn)，?。簉=24 kN/m，fak=500 kPa，E0=29 MPa

3.2.2 中風(fēng)化白云巖

采集場(chǎng)地中的15件巖樣試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)巖樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，計(jì)算結(jié)果見表1。

依據(jù)規(guī)范并結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際情況，取折減系數(shù)φ=0.12，計(jì)算得場(chǎng)地中風(fēng)化白云巖地基承載力特征值為： fa=φ×frk=0.12×30.97=3.716 MPa=3 716 kPa綜合考慮到開挖和風(fēng)化影響，同時(shí)結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)和已有建筑經(jīng)驗(yàn)，建議本場(chǎng)地中風(fēng)化白云巖地基承載力特征值fa=3 700 kPa。

擬建場(chǎng)地主要巖土單元的地基設(shè)計(jì)參數(shù)建議使用值見表2。

表1 巖樣室內(nèi)試驗(yàn)主要指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表2 各巖土單元地基設(shè)計(jì)參數(shù)表

4 場(chǎng)地穩(wěn)定性和適宜性及地基均勻評(píng)價(jià)

4.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地相對(duì)較緩，無(wú)斷層通過，場(chǎng)地及周邊無(wú)滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在，場(chǎng)地地層連續(xù)，產(chǎn)狀穩(wěn)定，場(chǎng)地穩(wěn)定。

4.2 地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地的素填土為近期平場(chǎng)的非壓實(shí)新填土，未完成自重固結(jié)，力學(xué)強(qiáng)度低，不具備承載力，穩(wěn)定性差，不能作為地基持力層；紅粘土層無(wú)不良土洞及人工洞穴，作為地基持力層穩(wěn)定性較好；場(chǎng)地下伏基巖屬碳酸鹽巖石，溶溝、溶槽和溶蝕微溶孔較發(fā)育及風(fēng)化差異性明顯，但通過超挖處理后，巖質(zhì)地基穩(wěn)定。但場(chǎng)地內(nèi)局部地段地坪底板的巖土混合產(chǎn)生不均勻沉降會(huì)對(duì)其產(chǎn)生不利影響，因此，地坪底板需要采取切實(shí)可行的地基處理與構(gòu)造措施。

4.3 地基均勻性評(píng)價(jià)

4.3.1 土質(zhì)地基均勻性評(píng)價(jià)

本場(chǎng)地土質(zhì)地基為素填土和紅粘土，其中素填土為近期平場(chǎng)的非壓實(shí)新填土，厚度分布不均，其均勻性差；紅粘土層主要分布在場(chǎng)地東側(cè)C區(qū)的C4單元、D區(qū)、E區(qū)，厚度較厚，平均厚7.84 m。

根據(jù)技術(shù)規(guī)范可知：

單獨(dú)基礎(chǔ)：Z(m)=Z1p1+1.5

式中Z1取0.003 m/kN，單獨(dú)基礎(chǔ)的總荷載P1取3 600 kN/柱，計(jì)算得：

單獨(dú)基礎(chǔ)：Z(m)=12.30 m

由于場(chǎng)地東側(cè)C區(qū)C4單元、D區(qū)、E區(qū)紅粘土層平均厚度為7.84 m，小于以上計(jì)算的Z(m)，所以本場(chǎng)地的紅粘土地基變形均勻性分類為Ⅱ類，為變形不均勻地基。查表可得：

Ir=wL/wp，Ir’=1.4+0.006 6 wL。將實(shí)測(cè)wL和wp代入上述公式得：

①硬塑狀紅粘土：Ir=1.97>Ir’=1.91

②可塑狀紅粘土：Ir=1.96>Ir’=1.88

本場(chǎng)地紅粘土的復(fù)浸水特性分類Ⅰ類，收縮后浸水膨脹，能恢復(fù)到原位。

4.3.2 巖質(zhì)地基均勻性評(píng)價(jià)

本場(chǎng)地巖質(zhì)地基分為強(qiáng)風(fēng)化白云巖和中風(fēng)化白云巖，其中強(qiáng)風(fēng)化白云巖部分鉆孔沒有分布，且厚度分布不均勻，作為地基的均勻性較差；中風(fēng)化白云巖分布連續(xù)、穩(wěn)定，承載力高，本次鉆探范圍內(nèi)未揭穿，層厚度大，作為地基穩(wěn)定性、均勻性好。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件，對(duì)場(chǎng)地各巖土單元地基承載力計(jì)算和地基設(shè)計(jì)分析主要有以下幾點(diǎn)結(jié)論①擬建場(chǎng)地類別為II類，屬抗震一般地段，擬建場(chǎng)地穩(wěn)定。②擬建場(chǎng)地主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為巖溶中等發(fā)育，其特征造成基巖面標(biāo)高起伏較大對(duì)地基穩(wěn)定性的影響。③擬建場(chǎng)地采用硬塑狀紅粘土和巖石作為基礎(chǔ)持力層滿足擬建物的荷載要求，但要考慮土巖組合地基對(duì)地基穩(wěn)定性的影響。④為了避免大開大挖，甲方及設(shè)計(jì)因地制宜，根據(jù)地形的起伏，按照不同的±0.00標(biāo)高平整場(chǎng)地開挖施工后，不會(huì)形成難于處理的高陡邊坡及增加地基處理難度。綜上所述，采取有效合理措施防治后能確保地基及邊坡穩(wěn)定性，場(chǎng)地適宜于建筑。