工程地質(zhì)勘察在工程施工中的應(yīng)用

［關(guān)鍵詞］工程勘察;工程施工;蒙城

蒙城高速時代首府項目位于安徽省亳州市蒙城縣，濮水路以南，望月路以東，三友路以北，場地用地總面積64770.8 m²，總建筑面積約167772.42 m²。擬建物擬采用框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式根據(jù)勘察成果確定。本次勘察擬建地下室埋深為5.0 m?？辈炱陂g基坑邊線場地標(biāo)高約為26.5 m，預(yù)計地下室開挖深度為3.5 m，重要性系數(shù)γ₀為1.0～0.9。本工程重要性等級、場地復(fù)雜程度及地基復(fù)雜程度等級均為二級，經(jīng)綜合分析確定擬建區(qū)巖土工程勘察等級應(yīng)為乙級。

1. 項目場地工程地質(zhì)條件背景

擬建項目區(qū)位于華北地臺，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造差異較大，主要表現(xiàn)為地殼介質(zhì)及深部構(gòu)造特征的差異、新構(gòu)造和現(xiàn)代構(gòu)造活動的差異、歷史地震活動空間和強(qiáng)度的差異。大致以黃石-九江-屯溪-寧波一線把中國東部劃分為華北地震區(qū)和華南地震區(qū)。華北地震區(qū)的強(qiáng)震活動主要集中在北緯34.5°以北，其南部是中等地震活動區(qū)，實際上也是華北、華南過渡區(qū)。區(qū)域范圍內(nèi)，按其地震活動的特點可進(jìn)一步劃分地震帶。以郯-廬深斷裂為界，以西劃分為許昌-淮南地震帶，以東為長江中下游地震帶。長江中下游地震帶中強(qiáng)震活動主要集中在南黃海海域，許昌-淮南地震帶中強(qiáng)震主要集中在大別山山麓。屬華北地震區(qū)南部的許昌-淮南地震帶，但距該地震帶強(qiáng)震區(qū)較遠(yuǎn)。

1.1地層結(jié)構(gòu)

本場區(qū)勘察深度范圍內(nèi)，地基土自上而下分為如下8層。

第①層填土：灰黃色，松散，以粉質(zhì)黏土為主，局部含植物根莖及生活、建筑垃圾。厚度：0.20～3.50 m，平均0.71 m；層底標(biāo)高：35.45～38.88 m，平均37.80 m；層底埋深：0.20～3.50 m，平均0.71 m。

第②層粉質(zhì)黏土：灰黃-褐黃色，可塑-硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部富集。厚度：1.60～3.50 m，平均2.51 m；層底標(biāo)高：23.04～23.84 m，平均23.51 m；層底埋深：2.00～4.00 m，平均2.77 m。

第③層粉土夾粉質(zhì)黏土：黃褐色，飽和，稍密-中密，粉質(zhì)黏土，可塑-硬塑，局部混黏土，局部含粉砂薄層，含云母片，搖振反應(yīng)中等-迅速，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低。場區(qū)普遍分布。厚度：1.10～2.90 m，平均1.83 m；層底標(biāo)高：20.40～22.40 m，平均21.74 m；層底埋深：4.00～6.70 m，平均4.52 m。

第④層粉質(zhì)黏土：黃褐色，可塑-硬塑，含姜石、鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部富集，姜石粒徑1～5 cm不等，個別最大達(dá)10 cm左右，局部混黏土，局部含粉土薄層。厚度：4.10～7.70 m，平均5.88 m；層底標(biāo)高：14.43～17.79 m，平均15.51 m；底層埋深：8.70～13.50 m，平均10.97 m。

第⑤層粉土：黃褐色，飽和，中密-密實，含云母片、少量姜石，具水平層理，搖振反應(yīng)中等-迅速，切面稍光滑，干強(qiáng)度低，韌性低。場區(qū)普遍分布。厚度：1.60～6.10 m，平均3.18m；層底標(biāo)高：11.11～14.23 m，平均13.01 m；層底埋深：11.29～15.40 m，平均13.56 m。

第⑥層粉質(zhì)黏土夾粉土：黃褐色，可塑，含姜石、鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部姜石富集， 姜石粒徑1～5 cm不等，個別最大達(dá)10 cm 左右，夾較多粉土薄層，局部呈互層狀態(tài)。厚度：7.10～12.70 m，平均9.22 m；層底標(biāo)高：1.14～5.50 m，平均4.05 m；層底埋深：21.50～27.40 m，平均22.19m。

第⑦層粉質(zhì)黏土：黃褐色，可塑-硬塑，夾有粉土薄層，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及姜石，局部夾黏土，局部姜石富集， 姜石粒徑1～5 cm不等，個別最大達(dá)10 cm左右，無搖振反應(yīng)，切面稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性中等。厚度：3.70～10.30 m，平均9.40 m；層底標(biāo)高：-5.96～ -4.16 m，平均-4.88 m；層底埋深：30.20～34.20 m，平均32.80 m。

第⑧層粉質(zhì)黏土：黃褐色，硬塑，含有黏土薄層，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及姜石，無搖振反應(yīng)，切面稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性高。該層未穿透。

1.2場地地下水

蒙城縣屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫14.8 ℃，年平均降水量732.63mm，主要集中在6、7、8三個月。

擬建場地按地下水的賦存形式可分為上層滯水、孔隙性潛水、微承壓水。補(bǔ)給來源主要為大氣降水和地表水體補(bǔ)給。地下水主要受大氣降水和地表水影響，水位波動較大，枯水季節(jié)地下水位埋深約3.00 m，雨季時地下水位接近地表。本工程勘測時間為2020年11月，為枯水季節(jié)，勘測期間鉆孔地下水位埋深在3.40～4.40 m之間。

上層滯水主要分布在第①層填土中，第②層粉質(zhì)黏土第④層粉質(zhì)黏土、第⑥層粉質(zhì)黏土夾粉土、第⑦層粉質(zhì)黏土、第⑧層粉質(zhì)黏土為弱透水層，含少量孔隙型潛水，水量貧乏；第③層粉土夾粉質(zhì)黏土、第⑤層粉土為透水層，具有微承壓性。

2. 勘察方法及勘察工作布置

本次勘察采用鉆探取土鑒別及試驗、標(biāo)貫及靜探試驗，勘探點布置沿擬建物周邊、中心、拐點，沿地庫邊線、中間。根據(jù)場地土層及上部荷載情況，擬建商業(yè)、物業(yè)、地庫深度不小于20 m，基坑邊線孔不少于15 m，幼兒園一般性孔深不小于30 m，控制性孔深不小于35 m，擬建高層建筑（10F～11F）一般性孔深不小于30 m，控制性孔深不小于35 m，擬建高層建筑（24～26F）一般性孔深不小于45 m，控制性孔深不小于50 m。本項目坐標(biāo)系統(tǒng)為2000年國家大地坐標(biāo)系，高程為1985國家高程基準(zhǔn)。

2.1鉆探及取樣

外業(yè)采用GXY-150回轉(zhuǎn)型鉆機(jī)鉆進(jìn)，水位以上采取干鉆鉆進(jìn)，水位以下則采取泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。取樣時，要求硬塑土采用厚壁取土器配合重錘少擊法取原狀土試樣，而軟土則是采用薄壁取土器以靜壓法取原狀土試樣。

2.2標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗采用φ42 mm鉆桿，貫入錘外徑51 mm、內(nèi)徑35 mm，刃口角度為19°7'，貫入錘的質(zhì)量為63.5 kg，落距為76 cm。根據(jù)標(biāo)貫擊數(shù)確定地基土的承載力和判定砂土層的密實程度等。

2.3波速測試

波速測試采用單孔測層法，信號采集儀器為RS-1616K（S）型測試儀，鉆孔內(nèi)設(shè)置三分量檢波器?？字袑崪y深度：各孔點距20 m以淺設(shè)計為1.0 m，每個測點用加壓的振源板激發(fā)剪切波，以便利用剪切波的震相準(zhǔn)確識別橫波傳播時間。目的是劃分建筑場地類型，計算巖土動力學(xué)參數(shù)，配合其他方法綜合評價場地土的工程力學(xué)性質(zhì)。

3. 工程勘察成果分析

3.1場地土地震效應(yīng)

擬建場地土由第四系覆蓋層組成。根據(jù)鉆孔剪切波速試驗資料，該場地等效剪切波速為194.2～222.6 m/s，場地土類型屬中軟場地土，根據(jù)鉆孔地質(zhì)資料，該區(qū)覆蓋層厚度大于50 m，綜合判定該建筑場地類別為Ⅲ類場地[1]。本區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05 g，設(shè)計地震分組為第二組，場地特征周期為0.55 s。

3.2巖土分析

第①層填土耕土，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不均勻，高壓縮性，工程性質(zhì)差，不宜作為基礎(chǔ)持力層。

第②層粉質(zhì)黏土，可-硬塑狀，物理力學(xué)性質(zhì)一般，埋深較淺，可作為層數(shù)不高及荷載不大的建筑物及一般低、多層建筑物天然地基基礎(chǔ)持力層。

第③層粉土夾粉質(zhì)黏土，可-硬塑狀、稍密-中密，物理力學(xué)性質(zhì)一般，可作為低層、多層擬建物天然地基基礎(chǔ)持力層。

第④層粉質(zhì)黏土，可-硬塑狀，物理力學(xué)性質(zhì)一般，場地內(nèi)該層埋深較淺的地段可作為層數(shù)不高及荷載不大的高層建筑物及一般低、多層建筑物天然地基基礎(chǔ)的持力層。該層埋深較大地段，不建議作為擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

第⑤層粉土，中密-密實，物理力學(xué)性質(zhì)一般，場地內(nèi)該層埋深較大。不建議作為擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

第⑥層粉質(zhì)黏土夾粉土，硬塑狀，物理力學(xué)性質(zhì)一般，夾有較多粉土薄層，分布均勻，厚度較大，可作為擬建建筑物的深基礎(chǔ)持力層。

第⑦層粉質(zhì)黏土，可-硬塑狀，分布均勻，可根據(jù)荷載情況考慮是否作為深基礎(chǔ)的持力層。

第⑧層粉質(zhì)黏土，硬塑，場地穩(wěn)定分布，可根據(jù)荷載情況考慮是否作為深基礎(chǔ)的持力層。

3.3其他特征分析

根據(jù)蒙城區(qū)域地質(zhì)資料及附近工程地質(zhì)資料，擬建場地?zé)o全新活動斷裂構(gòu)造、地裂縫、土洞和塌陷等其他不良地質(zhì)現(xiàn)象，區(qū)域穩(wěn)定性較好，適宜進(jìn)行本工程建設(shè)。場地地基土在平面上部分地層分布不連續(xù)，有土層缺失現(xiàn)象，總體土層層面坡度小于10%，為均勻地基。場地原地貌內(nèi)分布建筑拆遷遺留建筑垃圾，局部分布0.2～3.5 m 的填土、耕土，本工程有地下車庫，基坑開挖深度超過3 m。以上不利因素對工程建設(shè)存在一定工程安全風(fēng)險[2]。

4. 勘察成果的應(yīng)用

4.1地基基礎(chǔ)方案的選擇

擬建幼兒園，商業(yè)配套等低層建筑物，無地下室，根據(jù)地層分布情況，可采用天然基礎(chǔ)，以第②層粉質(zhì)黏土作為基礎(chǔ)持力層，局部填土較深的地方應(yīng)采用換填處理。同時應(yīng)對持力層進(jìn)行承載力驗算，不滿足要求時可考慮采用樁基礎(chǔ)，以第⑥層或第⑦層作為樁基礎(chǔ)的持力層，或者采用CFG樁復(fù)合地基，以第⑥層為CFG樁基礎(chǔ)持力層。

擬建高層住宅樓，設(shè)計10～11 F，有一層地下室，埋深5.0 m，根據(jù)荷載情況及地層分布情況，不建議采用天然基礎(chǔ)，建議以第⑥層或第⑦層作為樁基礎(chǔ)的持力層?；蛘卟捎肅FG樁復(fù)合地基，以第⑥層為CFG樁基礎(chǔ)持力層。

擬建高層住宅樓，設(shè)計24～26 F，有一層地下室，根據(jù)荷載情況及地層分布情況，可考慮采用樁基礎(chǔ)，以第⑦層或第⑧層作為樁基礎(chǔ)持力層。

擬建配套設(shè)施，設(shè)計2 F；商業(yè)樓，設(shè)計2 F，無地下室，根據(jù)地層分布情況，可采用天然基礎(chǔ)，以第②層粉質(zhì)黏土作為基礎(chǔ)持力層。

4.2CFG樁復(fù)合地基方案的選擇

CFG樁復(fù)合地基具有施工速度快、工期短、工程造價低廉等特點，本場地地基土質(zhì)較好，經(jīng)CFG樁處理能獲得較大的承載力，可考慮作為荷載不大的高層建筑基礎(chǔ)形式，以第⑥層中粉質(zhì)黏土夾粉土作為CFG樁復(fù)合地基持力層。

場地地層含粉土，CFG樁成孔時易塌孔，且水中粉土易擾動，不易完全發(fā)揮樁端阻力而影響樁的承載力從而影響復(fù)合地基承載力。

場地第⑤層土富含地下水，會影響CFG樁施工質(zhì)量。

當(dāng)采用CFG樁（復(fù)合地基）基礎(chǔ)時，其單樁承載力發(fā)揮系數(shù)及樁周土承載力發(fā)揮系數(shù)可按地區(qū)經(jīng)驗取值，初步估算時分別按0.8、0.9取值。

4.3基坑工程施工方案的選擇

擬建場地除擬建商業(yè)樓、幼兒園及配套、部分高層建筑沒有地下室外，有一層地下室，根據(jù)±0.00標(biāo)高，預(yù)計本場地地下室底板底標(biāo)高22.45～23.15 m，勘察期間場地標(biāo)高為26.5 m，推測預(yù)計地下室開挖深度為3.0～4.0 m，基坑側(cè)壁安全等級為二～三級，重要性系數(shù)γ0為1.0～0.9。根據(jù)場地土層分布狀況，預(yù)計被開挖的土層主要為第①層填土耕土、第②層粉質(zhì)黏土、第③層粉質(zhì)黏土夾粉土、第④層粉質(zhì)黏土，物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)一般，開挖面積大，深度大，需進(jìn)行支護(hù)。建議采用放坡結(jié)合復(fù)合土釘墻進(jìn)行支護(hù)，各土層放坡坡率第①層1∶1.50，第②層1∶1.00，第③層1∶1.25，第④層1∶1.00。

5. 結(jié)論及建議

根據(jù)工程重要性等級、場地復(fù)雜程度等級和地基復(fù)雜程度等級，綜合劃分本次巖土工程勘察等級為乙級。根據(jù)蒙城縣域地質(zhì)資料及附近工程地質(zhì)資料，擬建場地?zé)o全新活動斷裂構(gòu)造、地裂縫、土洞和塌陷等其他不良地質(zhì)現(xiàn)象，區(qū)域穩(wěn)定性較好，適宜進(jìn)行本工程的建設(shè)。

建議進(jìn)行試樁，以便驗證參數(shù)及場地沉樁可行性，為設(shè)計部門提供CFG單樁承載力和復(fù)合地基承載力設(shè)計依據(jù)。當(dāng)采用CFG樁基礎(chǔ)時，其單樁承載力發(fā)揮系數(shù)及樁周土承載力發(fā)揮系數(shù)可按地區(qū)經(jīng)驗取值，初步估算時分別按0.8、0.9取值。