赤峰市某建筑場地巖土工程分析評價

李向群，張嘯天

吉林建筑大學(xué) 測繪與勘查工程學(xué)院,長春 130118

1 工程概況

擬建工程位于赤峰市阿魯科爾沁旗天山鎮(zhèn)益民小區(qū)南側(cè),益民路東側(cè),采用的結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu),該場地在地貌上屬于黃土丘陵,地勢較平坦,地震基本烈度為7度[1],場地及周圍未見不良地質(zhì)作用,地質(zhì)環(huán)境基本未受破壞,綜合確定本工程勘察等級為乙級,擬建工程采用的基礎(chǔ)型式為淺基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)[2].

2 場地環(huán)境與工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

勘察區(qū)地處黃土丘陵,地形簡單,地勢較平坦,地貌類型較單一，地質(zhì)構(gòu)造簡單，場地或場地附近無全新活動斷裂通過,地層巖性結(jié)構(gòu)簡單,巖相穩(wěn)定,水文地質(zhì)條件簡單,地下水埋深較深,對場地及基礎(chǔ)設(shè)計影響較小,破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動較少，現(xiàn)狀條件下地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育,綜合確定勘察區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件簡單.

2.2 水文地質(zhì)條件

2.2.1 氣象條件

阿魯科爾沁旗天山鎮(zhèn)屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū),主要氣候特征為:春季干旱、多風(fēng),夏季炎熱、降雨量集中,秋季短促、氣溫下降快,霜凍來臨早,冬季長而寒冷,降雪量偏少.

據(jù)阿魯科爾沁旗氣象站1951年～2017年氣象資料統(tǒng)計.無霜期為141 d，封凍期一般為11月中旬至翌年3月下旬,最大凍土深度2.2 m.多年平均降水量為366.4 mm，最大年降水量為564.0 mm(1954年),最小年降水量205.9 mm(1951年),每年降水多集中在6月～8月,占全年降水量的70 %.

2.2.2 地表水

擬建項目位于阿魯科爾沁旗天山鎮(zhèn)城區(qū),勘察區(qū)周邊無地表水體,僅周邊溝谷在夏季暴雨時,成為地表徑流通道,基本不會對勘察區(qū)構(gòu)成洪水威脅.

2.2.3 地下水

依據(jù)天山鎮(zhèn)水文資料,勘察區(qū)地下水類型為承壓水[3],水頭埋深位于粉質(zhì)粘土層中，賦存于下部基巖裂隙中.主要由下部基巖裂隙水上返補給,位于基礎(chǔ)埋深之下,對本工程無重大影響.根據(jù)該區(qū)以往水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察及對地下水與土的分析結(jié)果可知,該區(qū)地下水為HCO3-Ca型,pH值為8左右,礦化度0.5 g/L左右,水、土的侵蝕性指標(biāo)較低,對鋼筋及混凝土具微侵蝕性.據(jù)以往長期水位觀測資料可知,該區(qū)7月～8月雨季時地下水位最高,4月～5月間水位最低,年中及年際水位變化幅度2 m左右,歷史最高水位接近地表,近3年至5年間地下水位為30 m～33 m.由于降雨量減少及開采量增大,地下水位呈連年下降趨勢,勘察時場地內(nèi)地下水位為29.32 m～32.68 m.抗浮水位高程建議370.4 m～371.4 m考慮.

2.2.4 污染源

附近流域內(nèi)無大型工業(yè)企業(yè),無影響水質(zhì)變化的污染源.

2.3 地層

通過對原始資料的整理,檢查,分析,確認無誤后,對勘探所達深度范圍內(nèi)，按各巖土層的年代,類型,成因,分布及工程特性等分層如下:

① 雜填土:雜色,以建筑垃圾及粉土為主,厚度0.5 m～5.5 m.

② 粉土(Q4eol+al):土黃色,稍濕,稍密-中密.搖振反應(yīng)中等,無光澤反應(yīng),干強度低，韌性低,具大孔隙,局部含礫.厚度1.1 m～6.1 m.

③ 粉土(Q4al):土黃色-棕紅色,稍濕,中密.搖振反應(yīng)中等,無光澤反應(yīng),干強度低,韌性低,局部含礫,厚度0.8 m～2.0 m.

④ 粉質(zhì)粘土(Q4al):棕紅色,堅硬-硬塑,無搖振反應(yīng),稍有光澤,干強度中等,韌性中等,局部含白色鈣質(zhì)結(jié)核,層頂深度7.5 m～8.5 m,最大揭露厚度37.2 m，未揭穿.工程地質(zhì)剖面圖見圖1.

圖1 工程地質(zhì)剖面Fig.1 Engineering geological section

3 巖土參數(shù)的統(tǒng)計評價

3.1 巖土參數(shù)的統(tǒng)計

(1)

式中，xi為巖土指標(biāo)實測值;n為巖土指標(biāo)的統(tǒng)計數(shù)量.

指標(biāo)的標(biāo)準差σ為:

(2)

由于地基土的各向異性以及在取樣,運輸和試驗過程中難以避免的人為擾動等原因,加之各組鉆探工藝,取樣方法的差別,從而造成一些指標(biāo)的失真和離散度偏大,在使用各指標(biāo)時,當(dāng)統(tǒng)計頻數(shù)n<6時按不利組合采用最大或最小平均值,當(dāng)統(tǒng)計頻數(shù)n>6時,按不利組合采用下式對平均值進行修正后的標(biāo)準值:

φk=rsφm

(3)

(4)

式中，φk為巖土參數(shù)標(biāo)準值;rs為統(tǒng)計修正系數(shù)；φm為巖土參數(shù)平均值;n為統(tǒng)計頻數(shù)；δ為變異系數(shù)；±為按不利組合取“+”號或“-”號.

3.2 原位測試及室內(nèi)土工實驗

根據(jù)鉆孔資料,場地內(nèi)主要分布的土層有:② ③粉土,④粉質(zhì)粘土:主要進行了標(biāo)準貫入試驗及室內(nèi)土工試驗;由巖土參數(shù)的統(tǒng)計計算,據(jù)土層原位測試及室內(nèi)土工試驗結(jié)果,場地各土層主要物理力學(xué)指標(biāo)成果見表1～表3.

表1 原位測試成果統(tǒng)計Table 1 Statistics of in situ test results

表2 室內(nèi)土工實驗 物理力學(xué)統(tǒng)計指標(biāo)Table 2 Physical and mechanical statistical indexes of indoor geotechnical experiment

續(xù)表2

3.3 地基土承載力及壓縮模量參數(shù)的確定

通過對比分析原位測試成果和室內(nèi)試驗結(jié)果以及地區(qū)經(jīng)驗,提供各層地基土承載力及壓縮模量參數(shù)取值見表3.

表3 地基土承載力及壓縮模量評價Table 3 Evaluation of bearing capacity and compression modulus of foundation soil

4 場地建筑條件評價和地基處理建議

4.1 持力層選取及地基基礎(chǔ)方案分析

根據(jù)建筑場地工程地質(zhì)條件,結(jié)合工程經(jīng)驗,考慮施工條件對周圍環(huán)境的影響、材料供應(yīng)、地區(qū)工程抗震設(shè)防烈度等因素進行分析[4].

4.1.1 天然地基

① 層雜填土層,為不均勻土層,不適宜做建筑物地基持力層;② 層粉土呈中密狀態(tài),具濕陷性,未經(jīng)處理不適合做為建筑物天然地基持力層;③ 層粉土中密狀態(tài),但厚度較小,不適合做為建筑物天然地基持力層;④ 層粉質(zhì)粘土承載力高,變形量小,適宜作為持力層或下臥層,但埋藏較深.本場地采用淺基礎(chǔ)方案,需進行換填或夯實等方法進行處理.

4.1.2 樁基礎(chǔ)

(1) 采用樁基礎(chǔ)的適宜性[5]. 本工程場地內(nèi)粉質(zhì)粘土層,厚度較大,性質(zhì)穩(wěn)定,是較理想的樁端持力層.建議樁長不小于12 m,樁長應(yīng)以持力層和樁端標(biāo)高控制,根據(jù)樁端阻力與樁側(cè)阻力大小的不同來選擇摩擦端承樁或者端承摩擦樁,各樁樁長或樁端進入持力層深度建議設(shè)計根據(jù)各樓地層情況計算其樁長以滿足樁基承載力要求.

表4 樁的極限端阻力和極限側(cè)阻力標(biāo)準值Table 4 Standard values of ultimate end resistance and ultimate lateral resistance of piles

(2) 成樁可行性分析. 通過場地環(huán)境條件分析,場地較開闊,交通便利,適于各類樁基施工機械進場并施工作業(yè).

長鏍旋鉆孔灌注樁施工工藝不受地下水位限制,鉆進成樁過程中無需泥漿護壁,鉆渣隨排出隨裝運,對環(huán)境污染小;成孔與成樁相結(jié)合,一機一次完成單樁施工作業(yè),施工簡便,快捷,高效;與泥漿護壁灌注樁相比,無樁身泥皮與孔底沉渣,其側(cè)阻力與端阻力相對較高.但人工填土將會對成樁造成一定影響.樁基施工時,應(yīng)按相關(guān)規(guī)范嚴格控制成樁速度,混凝土澆灌質(zhì)量及后插鋼筋籠垂直度等,確保成樁質(zhì)量[6].

5 結(jié)論及建議

(1) 場地穩(wěn)定性及適宜性:該場地地形平坦,周圍無崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用,無地質(zhì)災(zāi)害痕跡,無不穩(wěn)定邊坡.場地和地基較穩(wěn)定,基本適宜工程建設(shè).

(2) 本地區(qū)地震基本烈度為7度,地震動峰值加速度為0.10 g.場地類別為Ⅱ類,該場地內(nèi)及其周圍未見地震災(zāi)害遺跡.

(3) 地基基礎(chǔ)方案建議:根據(jù)建筑場地工程地質(zhì)條件,結(jié)合工程經(jīng)驗,考慮施工條件對周圍環(huán)境的影響,材料供應(yīng),地區(qū)工程抗震設(shè)防烈度等因素,建議基礎(chǔ)方案如下:以③粉土或④粉質(zhì)粘土層為地基持力層,若基礎(chǔ)埋深小于該層層頂深度,以②粉土層做持力層,可對該層做部分清除后,換填三七灰土等方式進行處理,換填厚度,壓實系數(shù)需滿足設(shè)計和規(guī)范要求.

(4) 報告中地基承載力等指標(biāo)是根據(jù)標(biāo)貫,動探及室內(nèi)試驗等手段確定的,依據(jù)國家現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范,須進行靜載荷試驗,建議基礎(chǔ)設(shè)計之前做靜載荷試驗以確定地基承載力,變形模量及單樁承載力或復(fù)合地基承載力,并最終以該試驗結(jié)果為準.