東鳳鎮(zhèn)市政工程黏性土地層控制性勘探孔深度計算方法探討

謝雙賢

(廣東明利工程勘察設(shè)計有限公司,廣東 中山 528400)

0 引言

市政建筑物地基是承載上部建筑物的土層,在設(shè)計、建造市政建筑物工程之前,一般都要對市政工程建筑物的地基構(gòu)造情況進行認真的勘探,了解其土層分布情況、地下水文情況等。為了做好這項工作,在設(shè)計、建造市政建筑物之前,通常都要對建筑物覆蓋區(qū)域的地下土層,用控制性勘探孔的形式進行勘察,以有針對性地對地基情況進行有效地處理[1]。至于控制性勘探孔的深度從理論上講,應(yīng)該是越深越好,但從實際操作情況來看,只要能揭示建筑物地基土層的實際情況即可以。以廣東東鳳鎮(zhèn)市政工程為例,對該工程粘性土地層控制性勘探孔深度的確定方法進行探討。

1 東鳳鎮(zhèn)市政建設(shè)工程概況

東鳳鎮(zhèn)市政工程屬民樂安置配套工程。主要工程項目為道路工程、排水工程、橋涵工程。其中:(1)道路工程。主要為路基工程,為城市支路,規(guī)劃寬度 6～15 m不等,為一般路基;路面設(shè)計標準軸載:BZZ—100;道路起終點標高順接周圍路網(wǎng)。道路設(shè)計為新建水泥混凝土路面。(2)排水工程采用 dn400～800 混凝土排水管和 dn400 雙壁波紋管,采用明挖法施工。(3)橋涵工程,主要在跨越河流處設(shè)置箱涵[2]。

2 粘性土地層控制性勘探孔深度的一般計

算方法

粘性土地層控制性勘探孔深度的計算方法有多種,但常用的計算方法主要有兩種。

2.1 應(yīng)力比法

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001) (2009年版)第4.1.19條規(guī)定,地基變形計算深度,對中、低壓縮性土而言,可取附加壓力等于上覆上層有效自重壓力20%的深度;對于高壓縮性土層,可取附加壓力等于上覆上層有效自重壓力10%的深度[4]。

2.2 經(jīng)驗公式法

根據(jù)《高層建筑巖土工程勘察標準》(JGJ/T 72-2017 )第4.2.2條規(guī)定,控制性勘探點深度,對于箱型基礎(chǔ)或筏型基礎(chǔ),在不其備變形深度計算條件時,可按公式(1)計算:

H=d+ac1βb

(1)

式中:H為考慮變形計算深度的勘探孔深度(m );d為基礎(chǔ)埋置深度(m) ;ac為與土的壓縮性有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù),根據(jù)基礎(chǔ)下的地基主要土層按相關(guān)經(jīng)驗取值;β為與建筑物層數(shù)或基底壓力有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù);b為基礎(chǔ)寬度(m)[5]。

3 工程場地地質(zhì)勘察成果分析

3.1 勘探設(shè)計要求

路基工程勘探孔設(shè)計深度,為鉆孔進入軟弱土層以下相對硬土層不小于 5 m; 橋涵工程勘探孔設(shè)計深度,為鉆孔進入中風化巖不小于 5 m。

3.2 工程場地地質(zhì)勘探成果

根據(jù)勘察部門揭露的土層情況來看,東鳳鎮(zhèn)市政工程區(qū)域內(nèi)有人工填土、第四系海陸交互沉積層,下伏基巖為燕山期花崗巖。按其成因、巖性特征及物理力學性質(zhì),自上而下的順序依次描述如下。

3.2.1 人工填土(Q4m1)

素填土(層號:①):灰褐色,松散,主要由黏粒及砂粒組成,含少量碎石,土質(zhì)均勻性 差,近期回填,欠固結(jié)。各孔均有揭露。

3.2.2 第四系海陸交互相沉積層(Q4mc)

1)淤泥質(zhì)土(層號:②1):深灰色、灰黑色,飽和,流塑,主要成分由黏粒組成,局部含較多粉砂粒,具滑膩感和腥臭味。場地內(nèi)廣泛分布。

2)粉砂(層號:②2):灰色,飽和,松散,主要成分為石英顆粒,含淤泥質(zhì),局部夾淤泥 質(zhì)土薄層,級配差。各鉆孔均有揭露。

3)淤泥質(zhì)土(層號:②3):深灰色、灰黑色,飽和,流塑,主要成分由黏粒組成,局部含 較多粉砂粒,具滑膩感和腥臭味。各孔均有揭露。

4)粉質(zhì)黏土(層號:②4):淺黃色、灰白色,可塑,主要成分由黏粒組成,含少量砂粒和 粉粒,稍有光澤,干強度及韌性中等。場地內(nèi)廣泛分布。

5)細砂(層號:②5):灰黃色,飽和,中密,主要成分為石英顆粒,級配差。場地內(nèi)廣泛 分布。

6)中砂(層號:②6):灰白色、灰黃色,飽和,中密,主要成分為石英顆粒,黏粒含量低,級配較好。場地內(nèi)廣泛分布。

7)圓礫(層號:②7):褐黃色、淺灰色,飽和,中密,局部夾少量卵石,圓礫主要成份為 石英,圓礫重量約占 55%～60%,粒徑為 5～20 mm,呈亞圓狀為主,圓礫間有中粗砂充填,級 配良好。部分鉆孔有揭露。

3.2.3 燕山期花崗巖(γ52)

1)強風化花崗巖(層號:③1):主要礦物成分為長石、少量云母和石英,中等粗粒結(jié)構(gòu),構(gòu)造塊狀,大部分礦物成分已明顯風化,原巖結(jié)構(gòu)清晰,裂隙十分發(fā)達,巖心為土碎石,破碎程度高,巖石可用手破碎,極碎,極軟,基本質(zhì)量等級為巖石Ⅴ。橋涵工程部分鉆孔已揭露。

2)中風化花崗巖(層數(shù):③2):主要成灰白色,主要礦物成分為少量云母、石英和長石,中等粗粒結(jié)構(gòu),塊狀結(jié)構(gòu),部分礦物風化明顯,節(jié)理裂隙發(fā)育,裂紋表面多為鐵、錳染棕色,巖心多為塊狀短柱狀,巖石由軟至硬,巖體相對破碎,巖體基本質(zhì)量為Ⅳ級。橋涵工程鉆孔是裸露的,不是揭穿的。巖土層的具體分層參數(shù)如表1所示。

表1 東鳳鎮(zhèn)市政工程區(qū)域內(nèi)巖土層分層參數(shù)表

3.3 黏性土地層控制性孔深度計算方法比選分析

(1)應(yīng)力比法是通過附加應(yīng)力與上層的有效自重應(yīng)力的比值來確定地基變形計算深度,其考慮了基礎(chǔ)的長寬與埋置深度、基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力以及上層的有效自重應(yīng)力的影響,但未考慮各上層壓縮性的影響。采用此方法計算時,需要收集上部荷載大小、各上層有效重度、地基承載力,以及估算基礎(chǔ)長度與寬度可進行計算。用于估算時,相關(guān)計算參數(shù)均可采用經(jīng)驗值。

(2)經(jīng)驗公式法是建立在大量的實測資料上形成的公式,其綜合考慮了基礎(chǔ)的埋置深度與寬度、基底壓力、上層壓縮性等指標的影響。采用此方法計算時,所需參數(shù)主要是建筑物層數(shù)、基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)寬度等基本信息以及基本地層資料,該方法所需參數(shù)均可在勘察前收集,可很好地用于勘察方案的制定。

(3)沉降比法是通過計算地基變形量來確定變形計算深度,其綜合考慮了基礎(chǔ)的長寬與埋置深度、基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力、地基上的物理力學指標等諸多因素的影響,該方法的計算結(jié)果較為準確。采用此法計算時,需要收集上部荷載大小、各上層有效重度、地基承載力,估算基礎(chǔ)長寬,并通過土工試驗獲取地基上的物理力學指標方可進行計算。該方法計算精度較高,可在進行了部分野外勘察工作后,根據(jù)采集的相關(guān)數(shù)據(jù)更精確地確定變形計算深度,并及時調(diào)整控制性勘探孔深度,以滿足設(shè)計驗算的要求。

根據(jù)勘探結(jié)果,在分析比較的基礎(chǔ)上,本文認為確定應(yīng)用應(yīng)力比法和經(jīng)驗公式法是比較適宜東鳳鎮(zhèn)市政工程勘探粘性土地層控制性孔深度的。

3.4 確定計算參數(shù)

當采用應(yīng)力控制計算方法和變形控制計算方法時,應(yīng)了解Po、b、l和地基的工程地質(zhì)條件。采用應(yīng)力控制計算方法和變形控制計算方法時,需要根據(jù)上部延伸結(jié)構(gòu)的具體情況和超前貫通孔揭示的土壤條件,初步確定基礎(chǔ)的類型、埋深和基本尺寸,然后根據(jù)應(yīng)力控制計算方法和變形控制計算方法進行計算。由于一般勘探孔揭示的工程地質(zhì)不能完全反映控制勘探孔揭示出的工程地質(zhì),因此初步確定的基礎(chǔ)形式、埋深和基礎(chǔ)尺寸不是最終結(jié)果。在今后的設(shè)計中,應(yīng)根據(jù)控制勘探孔揭示的工程地質(zhì)條件進行適當調(diào)整。因此,這種計算方法存在一定的誤差。為了快速估算,可根據(jù)超前貫通測量孔揭示的土層,將每一土層轉(zhuǎn)換為均質(zhì)等效土層,進行比較簡化計算。為了根據(jù)控制測量孔揭示的工程地質(zhì)條件快速、準確地進行計算,可編制相應(yīng)的計算機計算程序,對測量現(xiàn)場進行跟蹤動態(tài)計算。

4 結(jié)語

綜上所述,本文以東鳳鎮(zhèn)市政工程為實際案例,在對該工程區(qū)域進行地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)上,依據(jù)國家驗收規(guī)范標準、行業(yè)規(guī)范標準、地區(qū)驗收規(guī)范標準,按照黏性土地層控制性勘探孔深的常用計算方法,結(jié)合東鳳鎮(zhèn)地質(zhì)勘探的實際情況,研究了東鳳鎮(zhèn)市政工程勘探黏性土地層控制性孔深度的方法,確定了黏性土地層控制性孔深度的計算參數(shù)。本論文研究對同類課題研究具有借鑒價值。