北部灣科技園總部基地A區(qū)超高層項目巖土工程勘察實錄

□ 趙印良 許祖妹

1 工程概況及勘察要素

1.1 工程概況

擬建的北部灣科技園總部基地一期工程位于廣西壯族自治區(qū)南寧經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)園區(qū)內(nèi)，壯錦大道（東側）與國凱大道（南側）交會處。根據(jù)設計方案：總部辦公樓，主樓至大屋面51層，地面以上高度220.80m，加上四層塔樓總高237.30m，配套商業(yè)中心（裙樓）8層，設置整體地下室3層，設計±0.000高程為111.10m，設計的地下室底板頂面標高96.60m，地下室-3層樓地面埋深為14.50m。擬用樁筏基礎，建筑荷載待定。其分布位置、范圍及投影形狀詳見圖1[1-2]。

圖1 勘探點平面布置圖

1.2 工程勘察等級

根據(jù)設計方案，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001，2009年版）[3]，《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ 72—2017）[4]，本次勘察工程重要性等級屬一級、場地等級二級、地基等級一級、巖土工程勘察甲級。

1.3 勘察工作量的布置

勘察方案工作量的布置如下：

（1）主樓、附樓勘探布孔。依據(jù)《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ 72—2017）、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001，2009年版），布置勘察鉆探孔52個，其中附樓及地下室孔深30m～50m，主樓孔深50m。

（2）基坑邊線外側勘探布孔。根據(jù)《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ 72—2017），在建筑基坑邊線外側5m～15m范圍適當布孔勘探，布孔間距約40m，孔深約20m。

（3）現(xiàn)場原位及室內(nèi)主要試驗?，F(xiàn)場原位主要試驗：鉆孔波速試驗、標準貫入試驗、重型動力觸探試驗、載荷試驗、水位觀測[1-2]?，F(xiàn)場室內(nèi)主要試驗：土工常規(guī)試驗、飽和土重塑快剪、殘余剪試驗、密實度檢測、三軸快剪試驗、高壓固結、巖石抗壓試驗、水分析試驗、土易溶鹽試驗[5]。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

擬建場地為南寧盆地南部邊緣低丘陵地貌。現(xiàn)場勘察場地進行了施工填土，地形起伏較大，高程95.33m～116.31m，高差近21m，坡度5°～20°。場地內(nèi)有兩個面積不同的地表積水塘，水面高程不同，其中較小一個位于主樓西北角，水面直徑10m，水深0.50m～1m，水面高程111m；較大一個位于主樓東北角，水深1m～1.50m，水面寬15m～20m，長30m，水面高程108.90m。

2.2 地層結構及巖土層特征

經(jīng)鉆探查明，場區(qū)內(nèi)的巖土層主要為填土、第四系沖積相的黏性土、卵石以及古近系泥巖、砂巖等。根據(jù)場地的地貌單元、巖土成因類型、風化程度及其物理力學特征，對場地內(nèi)的巖土層進行劃分，現(xiàn)由新到老分述如下：

（1）雜填土①（Q4ml）：主要為磚紅、灰、黃褐色等雜色，濕—很濕，松散，主要由黏性土、泥巖塊及建筑垃圾組成，具有少量較大混凝土塊。堆填凌亂，大小混雜，均勻性極差。未經(jīng)分層壓實，未完成自重固結，屬于欠固結土。除個別孔外，整個場地均有分布，層厚約2m～12.20m。

（2）淤泥①-1（Qh）：灰黑色，有腥臭味，含有機質(zhì)，飽和，軟塑。個別地段有分布，層厚0.90m。

（3）黏土②（Q3al）：棕黃色、紅褐色，稍濕，呈硬塑—堅硬狀態(tài)，切面光滑，無搖振反應，干強度高，韌性中等。大部分地段有分布，層厚1.20m～5.50m。

（4）粉質(zhì)黏土②-1（Q3al）：粉紅、棕黃色，濕—很濕，硬塑，局部為可塑，無搖振反應，稍有光澤，干強度中等，韌性中等。分布于局部場地，層厚0.60m～3.90m。

（5）卵石③（Q3al）：棕黃、灰、灰白色，飽和，中密—密實。主要成分為石英，次之為硅質(zhì)巖，一般粒徑20mm～50mm，約占60%～70%，級配差。呈亞圓或棱角狀，充填物主要為圓礫及中粗砂，少量黏性土，分布于整個場地，層厚0.90m～6.40m。

（6）粉細砂③-1（Q3al）：灰色，飽和，稍密。主要成分為石英、云母，為亞圓狀或次棱形。僅BK15號孔一帶有分布，層厚約3.80m。

（7）全風化泥巖（黏土）④-1（E3）：灰色—深灰色，全風化，呈軟塑—可塑狀態(tài)，呈黏土狀，切面光滑。無搖震反應，有光澤，干強度高，韌性高。分布于整個場地，層厚0.50m～3.70m。

（8）強—中風化泥巖④-2（E3）：灰色—灰白色，強—中風化，夾粉砂質(zhì)泥巖，厚層狀，偶含貝殼類化石。巖芯多呈短柱狀，失水干裂、濕水易軟化。巖石堅硬程度為極軟巖—軟巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，巖石質(zhì)量指標較好，巖芯采取率70%～90%，巖石質(zhì)量指標為較好，即RQD=40%～60%。分布于整個場地，層厚1m～5.80m。

（9）強風化泥巖④-3（E3）：深灰色，濕，切面平整光滑，強風化，巖石結構大部分被破壞，泥質(zhì)結構，中厚層狀構造，巖芯多呈短柱狀，失水干裂、濕水易軟化。巖石堅硬程度為極軟巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，巖石質(zhì)量指標差，巖芯采取率50%～80%， 巖石質(zhì)量指標為差，即RQD=30%～40%。分布于整個場地，層厚0.50m～2.60m。

（10）中風化泥巖⑤（E2）：灰—灰白色，稍濕，堅硬，敲擊稍有剛性回聲，中風化，巖石結構部分破壞。泥質(zhì)或粉砂質(zhì)結構，厚層狀構造，偶含貝殼類化石。巖芯多呈短柱狀或長柱狀，一般節(jié)長15cm～80cm，失水干裂、濕水易軟化，巖芯采取率80%～90%， 巖石質(zhì)量指標為較好，即RQD=50%～70%。巖石堅硬程度為軟巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級～Ⅴ級。分布于整個場地，層厚1.30m～12.40m。

（11）中風化粉砂巖⑥-1（E1）：灰白色、灰褐色，粉砂質(zhì)結構，厚層狀構造，巖芯呈柱狀、短柱狀，一般節(jié)長約10cm～50cm，中風化程度，敲擊稍有剛性回聲。巖石質(zhì)量指標為較好，即RQD=50%。巖石堅硬程度為較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。分布于整個場地，部分鉆孔未鉆穿，層厚0.40m～8.10m。

（12）中風化泥巖⑥-2（E1）：灰—灰白色，稍濕，堅硬，敲擊稍有剛性回聲，呈中風化。泥質(zhì)結構、中厚層狀構造。巖芯多呈長柱狀，一般節(jié)長約15cm～80cm，失水干裂、濕水易軟化，巖芯采取率80%～90%， 巖石質(zhì)量指標為較好，即RQD=50%～70%。巖石堅硬程度為軟巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。僅主建筑一帶鉆孔鉆入并鉆穿此層，層厚3.60m～7.30m。

（13）中風化粉砂巖⑥-3（E1）：灰白色、灰褐色，粉砂質(zhì)結構，中—厚層狀構造，巖芯呈柱狀、短柱狀，一般節(jié)長10cm～50cm，中風化，敲擊有剛性回聲，巖石質(zhì)量指標為較好，即RQD=50%。巖石堅硬程度為較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ級。僅主建筑一帶鉆孔鉆入并鉆穿此層，層厚2.30m～5.30m。

（14）中風化泥巖⑦（E1）：灰—灰白色、深灰色，稍濕，堅硬，敲擊稍有剛性回聲，呈中風化。泥質(zhì)和粉砂質(zhì)結構，厚層狀構造。巖芯多呈長柱狀，一般節(jié)長10cm～60cm，失水干裂、濕水易軟化，巖芯采取率70%～90%， 巖石質(zhì)量指標為較好，即RQD=50%～60%。巖石堅硬程度為較軟巖，巖體完整程度為較完整，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。僅主建筑一帶鉆孔鉆入此層，鉆入厚度2.30m～5.30m，層厚不詳。

土層分布特征如圖2所示。

2.3 地基土的物理力學性質(zhì)指標統(tǒng)計分析和選用

（1）物理力學性質(zhì)指標統(tǒng)計分析。利用本次勘察野外鉆探分層描述結果，經(jīng)過對原位測試數(shù)據(jù)和室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)進行分層分析，對各分層數(shù)據(jù)中的異常值進行刪除，進行初步統(tǒng)計后根據(jù)結果，進行再次刪除和統(tǒng)計，指標刪除的標準為舍棄與平均值相差正負三倍標準差之外的數(shù)據(jù)。

圖2 工程地質(zhì)剖面圖

指標平均值按下式計算：

指標的標準差σf按下式計算：

指標的變異系數(shù)δ按下式計算：

式中：φi—巖土參數(shù)的實測值；

φm—巖土參數(shù)的平均值；

σf—巖土參數(shù)的標準差；

n—巖土指標的統(tǒng)計數(shù)量；

δ—巖土參數(shù)的變異系數(shù)。

按照以上方法對場地地基土的物理力學性質(zhì)指標進行分層數(shù)理統(tǒng)計，統(tǒng)計出巖土層主要物理力學指標。

（2）巖土參數(shù)選用。根據(jù)室內(nèi)土工試驗結果、現(xiàn)場原位測試、鉆進情況并結合地方施工經(jīng)驗，提供建議選用參數(shù)值。其中各巖土層的天然重度（γ）、壓縮模量（ES）數(shù)據(jù)以土工試驗參數(shù)統(tǒng)計后的平均值結合經(jīng)驗來提供，黏聚力（CK）、內(nèi)摩擦角（φK）按統(tǒng)計后的標準值結合經(jīng)驗綜合分析提供。

地基承載力特征值（fak）則根據(jù)室內(nèi)試驗和原位測試成果進行統(tǒng)計計算結果[6]，并綜合經(jīng)驗及考慮各種因素綜合分析提供各巖土層主要物理力學指標參數(shù)建議值[7]，見表1。

表1 地基土（巖）物理力學性質(zhì)指標建議值表

3 場地水文地質(zhì)條件

3.1 地下水類型及特征

勘察外業(yè)工作分兩個時段進行，第一次現(xiàn)場勘察為5月下旬至6月中旬，降水強度及降水量較小，地面無積水，地下水位較深；第二次現(xiàn)場勘察為8月上旬至9月上旬，降水強度及降水量較大，地面積水，地下水位較淺?？辈靾龅赜械乇硭蛢蓪拥叵滤?，地下水有上層滯水和孔隙潛水兩種，分別敘述如下：

第一次：（1）無地表水。（2）上層滯水穩(wěn)定水位深度2.90m～4.50m，標高103.48m～107.60m，主要由大氣降水補給，水量小。孔隙潛水穩(wěn)定水位深度6.20m～14.20m，標高101.11m～104.21m，卵石③為含水層，主要由來自大氣降水和同一含水層滲透補給，水量較大。

第二次：（1）有兩個面積不同的地表積水塘，水面高程不同，其中較小一個位于主樓西北角，水面直徑10m，水深0.50m～1m，水面高程111.50m。較大一個位于主樓東北角，水深1m～1.50m，水面寬15m～20m，長30m，水面高程108.90m。（2）上層滯水穩(wěn)定水位深度1.30m～6.50m，標高106.56m～111.07m，主要由大氣降水補給，水量小?？紫稘撍€(wěn)定水位深度5.30m～12.10m，標高102.32m～107.11m，卵石③為含水層，主要由來自大氣降水和同一含水層滲透補給，水量較大。人工填土較深地段，已直接到圓礫層，孔隙潛水滲入人工填土中。

3.2 水、土腐蝕性評價

由于南寧市屬亞熱帶季風氣候，雨季長、雨水多，降雨量大，地表水及地下水徑流強度大，水、土的礦化度低；根據(jù)地面踏勘，場地周圍無工業(yè)污染源，場地內(nèi)的水、土未受污染，根據(jù)中勘冶勘勘察報告的水質(zhì)、土質(zhì)分析試驗結果，依《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001，2009年版）第12.1.1條綜合判定如下：

（1）本場地地下水對混凝土結構、鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。

（2）本場地土層對混凝土結構有微腐蝕；對鋼筋混凝土結構中鋼筋有微腐蝕。

3.3 地下室抗浮設計水位

根據(jù)場地的地形、地貌及水文地質(zhì)條件和工程情況，依《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001，2009年版）第7.3.2.1條規(guī)定，按最不利組合情況考慮抗浮設計水位，本場地無歷史水位觀測資料，主要依據(jù)本次勘察水位觀測資料和工程情況，確定本場地的地下室抗浮設計水位，本次勘察測得上層滯水最高（最不利）水位111.07m，設計±0.000高程為111.10m，當基坑四周無較低排口時，建議地下室抗浮設計水位標高值取111.07m。

4 地震效應

4.1 地震烈度

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011—2010）附錄A及《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2001），南寧市抗震設防烈度為7°，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度值為0.10g。根據(jù)《建筑工程抗震設防分類標準》（GB 50223—2008）的有關規(guī)定，擬建工程的抗震設防類別為乙類建筑，應按重點類設防。

4.2 場地土類型和建筑場地類別

根據(jù)波速試驗數(shù)據(jù)計算，土的等效剪切波速為Vse=186.16m/s～205.18m/s。本場地屬中軟場地土。根據(jù)波速試驗結果，本場地覆蓋層厚度為20m～25m。建筑場地類別為Ⅱ類，特征周期為0.35s。場地內(nèi)有較厚的人工填土，平面分布不均勻土層，因此，擬建場地屬抗震不利地段。

5 基礎類型分析及建議

根據(jù)擬建建筑物的建筑設計方案及巖土層特征，對擬建建筑物的天然地基分析如下：

5.1 總部辦公樓

總部辦公樓A-1主樓，至大屋面51層，地面以上高度220.80m，加上4層塔樓總高237.30m，下設3層地下室。根據(jù)初步設計，擬采用框剪結構，樁筏基礎。天然地基最小埋深取地下室基礎底面埋深為14.50m，高程為96.60m，筏板基礎厚4m，地下室開挖深度已達92.60m，根據(jù)地質(zhì)剖面，建筑基底已進入中風化泥巖⑤層，估算設計荷載Pk=（51+3）層×20kPa/層=1080kPa，天然地基承載力特征值=1200kPa。中風化泥巖⑤層承載力能滿足擬建建筑物的荷載要求，因此，建議采用天然地基筏板基礎，以中風化泥巖⑤層為基礎持力層。

5.2 配套商業(yè)中心及周邊純地下室部分

配套商業(yè)中心及周邊純地下室：地面以上高8層，設3層地下室，擬采用框剪結構。天然地基最小埋深取地下室基礎底面埋深為14.50m，高程為96.60m，基礎板厚0.80m，地下室開挖深度已達95.80m，則基礎置于強—中風化泥巖④-2層上。強—中風化泥巖④-2持力層的承載力能滿足擬建建筑物的荷載要求，因此，建議采用天然地基獨立柱基礎以強—中風化泥巖④-2或強風化泥巖④-3層作地基持力層。

6 基坑邊坡的穩(wěn)定性評價

6.1 基坑規(guī)模及支護

三層地下室，±0.000為111.10m，場地實際四周高為109.46m～115m。配套商業(yè)中心及周邊純地下室部分：地面高8層，設3層地下室，擬采用框剪結構。天然地基最小埋深取地下室基礎底面埋深為14.50m，高程為96.60m，基礎板厚0.80m，地下室開挖深度達95.80m，因此西面和南面最大邊坡高度達19.20m；東北面實際地形較低，邊坡高約13.66m。A-1主樓地下室基礎底面埋深為14.50m，高程為96.60m，筏板基礎厚4m，地下室開挖深度達92.60m，基坑實際高差16.86m～22.40m。

基坑邊坡的主要土層為雜填土①、黏土②、粉質(zhì)黏土②-1、卵石③、強風化泥巖④-1、強—中風化泥巖④-2層。雜填土為新近堆填，處于松散狀態(tài)，自穩(wěn)性差，邊坡極不穩(wěn)定。故基坑邊坡需采取支護措施，對不同地段、不同邊坡高度、不同土質(zhì)采取不同的支護手段。西面和南面最大邊坡高度達19.20m，東邊和北邊邊坡高度達13.66m～19.20m，建議采用放坡＋支護排樁＋錨桿，樁之間用擋板（或弧形砌體）進行支護；放坡部分建議采用土釘錨固＋混凝土噴射護坡進行支護。

6.2 地下水對基坑的影響

地表水和上層滯水對基坑開挖、樁基施工產(chǎn)生不利影響，在基坑施工前，應采取降水和疏排?？紫稘撍看?，在邊坡施工中應采取有效排水措施，在基坑內(nèi)側，圓礫層底部引出孔隙潛水，設置明排水溝，排出地下孔隙潛水。

6.3 基坑安全等級

基坑深度16.86m～22.40m，屬一級基坑，考慮到地下水影響和破壞后果，所以基坑開挖安全等級定為一級[8]。

7 結論及建議

根據(jù)野外勘察、室內(nèi)試驗及相似工程經(jīng)驗及參考了附近工程勘察報告，綜合分析如下：

（1）建筑場地地面較平坦，無全新活動斷裂和發(fā)震斷裂，場地穩(wěn)定。但場地內(nèi)有較厚的人工填土，平面分布不均勻土層，因此，擬建場地屬抗震不利地段。

（2）擬建場地抗震設防烈度為7°，設計地震基本加速度為0.10g，特征周期為0.35s，建筑設計時請按有關規(guī)范規(guī)定進行設防[9]。

（3）根據(jù)現(xiàn)場鉆探和原位測試結果，綜合類似工程經(jīng)驗，建議采用兩種基礎形式：第一，A-1主樓建議采用天然地基筏板基礎，以中風化泥巖⑤層持力層；第二，配套商業(yè)中心及周邊純地下室部分，建議采用天然地基獨立柱基礎，以強—中風化泥巖④-2或強風化泥巖④-3層作地基持力層。地基土（巖）物理力學性質(zhì)指標建議值見表1。

（4）不同高度的建筑之間、不同的基礎類型之間應考慮設置沉降縫。

（5）地下水和地基土對混凝土結構、對砼結構中的鋼筋有微腐蝕，土對鋼結構有微腐蝕。

（6）基坑邊坡高度16.86m～22.40m，屬一級基坑，考慮到地下水影響和破壞后果，基坑開挖安全等級定為一級。建議采用放坡＋支護排樁＋錨桿，樁之間用擋板（或弧形砌體、擋墻）進行支護；放坡部分建議采用土釘錨固＋混凝土噴射護坡進行支護。

（7）勘察期間場地有地表水和兩層地下水，地下水有上層滯水和孔隙潛水兩種?；邮┕で皯龊玫乇硭蜕蠈訙氖枧殴ぷ?，基坑施工中對地下孔隙潛水采取有效排水措施。地下室抗浮設計水位標高值建議取111.07m。

（8）按國家有關規(guī)范規(guī)定，超高層天然地基需做載荷試驗，基礎開挖至持力層，先進行3組平板載荷試驗，確定地基土承載力特征值及壓縮模量，若試驗結果與建議值有差異，按實際得到的承載力值調(diào)整設計。

（9）建議對基坑邊坡進行專項支護設計。

（10）建議對擬建建筑物埋設變形、沉降觀測點，并進行系統(tǒng)監(jiān)測。