文云芝

(山西省建筑設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030013)

1 概述

隨著建筑工程的不斷發(fā)展，建筑高度越高，其埋置深度也就越深，基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)要求越來越高。做好深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)工作，首先必須做好深基坑工程的勘察工作。深基坑工程的勘察既是保證深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案正確的基礎(chǔ)，又是指導(dǎo)正確施工、避免事故發(fā)生的必要措施。目前很多建筑既是高層建筑，又是深基坑工程。所以工程勘察時既要保證高層建筑的勘察，又要保證深基坑工程的勘察。此類型工程勘察的重點(diǎn)有4點(diǎn):第一，巖土工程條件分析;第二，周圍環(huán)境分析;第三，基坑邊坡穩(wěn)定性分析;第四，地基基礎(chǔ)方案分析。請看以下工程實(shí)例。

2 工程概況

擬建建筑物包括6棟高層住宅樓、商業(yè)樓、地下車庫。高層住宅樓地上33層，地下3層，基礎(chǔ)埋深16.5 m，剪力墻結(jié)構(gòu)，樁基基礎(chǔ)。商業(yè)樓地上6層，地下3層?；A(chǔ)埋深16.5 m，框架結(jié)構(gòu)。地下車庫為地下3層，框架結(jié)構(gòu)，筏片基礎(chǔ)?；映叽?80 m×220 m。其擬建場地位于太原市長治路的東側(cè)，寇莊南街的南側(cè)，王村北街的北側(cè)。

3 巖土工程條件分析

本次勘察深度和范圍既要滿足基坑側(cè)壁穩(wěn)定性評價、穩(wěn)定性計(jì)算及支護(hù)設(shè)計(jì)，并且還要保證高層建筑基底壓力估算的壓縮層深度及抗震評價所需深度。

了解清楚工程地質(zhì)條件，是保證基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案正確的基礎(chǔ)，是引導(dǎo)正確施工，避免事故發(fā)生的基礎(chǔ)。根據(jù)土層特性、水位變化幅度，正確選擇基坑支護(hù)方案，正確確定施工設(shè)備和施工工藝。

3.1 完成工作量

本次勘察一共完成了56個鉆孔，其中26個取土鉆孔，26個標(biāo)貫孔，4個分層測水位孔。在其中6個鉆孔內(nèi)做了波速試驗(yàn);另外還有8個靜力觸探試驗(yàn)孔?？刂菩钥碧娇椎纳疃葹?0.0 m;一般性勘探孔深度為20.0 m～70.0 m。

3.2 地層巖性

根據(jù)野外鉆探，室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，本次勘探深度范圍內(nèi)，場地地基土自上而下依巖性可劃分為12層。

第①1層:雜填土。雜色，含磚塊，灰渣，建筑垃圾和生活垃圾，結(jié)構(gòu)松散。該層平均層厚1.53 m。該層平均層底埋深1.53 m。

第①2層:素填土。褐黃色，含磚屑、煤屑、云母、石英，結(jié)構(gòu)松散，土質(zhì)不純。該層平均層厚0.89 m。該層平均層底埋深2.42 m。

第②1層:粉土褐黃色，含少量云母、煤屑等，夾有少量的砂質(zhì)成分。在18號、26號鉆孔該土層含砂量較大。很濕，稍密狀態(tài)，具中等壓縮性，壓縮系數(shù)a1-2=0.243，標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測錘擊數(shù) N值平均4.0擊。雙橋靜探比貫入阻力 Ps加權(quán)值為0.6 MPa ～1.35 MPa。fak=60 kPa。該層平均層厚 4.69 m。該層平均層底埋深7.11 m。

第②2層:細(xì)砂該層主要位于場地的西北角。褐黃色，礦物成分以石英、長石及云母為主，顆粒均勻，飽和，稍密狀態(tài)。標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測錘擊數(shù)N值平均8.5擊。fak=90 kPa。該層平均層厚2.83 m。該層平均層底埋深9.94 m。

第③1層:粉質(zhì)粘土褐黃色，含少量云母、煤屑等，夾有大量砂質(zhì)成分?？伤軤顟B(tài)，具中等壓縮性，壓縮系數(shù)a1-2=0.241，標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測錘擊數(shù)N值平均11.7擊。雙橋靜探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為1.5 MPa。fak=140 kPa。該層平均層厚2.81 m。該層平均層底埋深2.64 m。該層平均層底埋深12.58 m。

第③2層:中砂褐黃色，礦物成分以石英、長石及云母為主，顆粒均勻，局部地段夾有粉土。飽和，稍密狀態(tài)。標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測錘擊數(shù)N值平均12.7擊。雙橋靜探比貫入阻力Ps加權(quán)平均值為8.0 MPa。fak=160 kPa。該層平均層厚1.37 m。該層平均層底埋深13.95 m。

第⑤1層:中砂。褐灰，含云母、石英，砂質(zhì)較純，顆粒均勻，飽和，中密狀態(tài)。標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測錘擊數(shù)N值平均23.0擊。fak=200 kPa。該層平均層厚8.35 m。該層平均層底埋深27.30 m。

第⑤2層:中粗砂褐灰，含云母、石英，夾有礫砂，顆粒均勻，飽和，中密狀態(tài)。標(biāo)貫試驗(yàn)實(shí)測錘擊數(shù)N值平均30.7擊。重型動力觸探實(shí)測錘擊數(shù)N63.5值平均18.6擊。該層底部局部夾有層厚3.10 m～6.00 m的卵石透鏡體。fak=250 kPa。該層平均層厚8.10 m。該層平均層底埋深35.40 m。

3.3 地下水

擬建場地水位較高，基礎(chǔ)埋深較深，我們在勘察過程中選了四個勘探點(diǎn)采用套管護(hù)壁，隔水頂、底板附近結(jié)合紅粘土搗實(shí)封堵的方法來分層測定地下水水位，現(xiàn)場操作比較難，故野外鉆探分層測水位是一個鉆探技術(shù)難題。準(zhǔn)確測量地下水位是制定基坑降水方案的基礎(chǔ)。

本場地第一層地下水為潛水，存賦于第②1層粉土中，靜止水位埋深3.6 m ～4.6 m，標(biāo)高775.90 m ～776.32 m;第二層地下水為承壓水，存賦于第③2層中砂和第⑤層中粗砂中④層粉土部分段缺失，導(dǎo)致③2層與⑤層貫通，隔水頂板為②1層粉土及③1層粉質(zhì)粘土，隔水底板為⑥層粉質(zhì)粘土。承壓水頭4.7 m～7.0 m，高程773.62 m～775.47 m?？碧狡陂g已進(jìn)入豐水期，根據(jù)調(diào)查了解，水位隨季節(jié)性變化幅度為0.5 m～1.0 m。

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)即常水頭試驗(yàn)方法，土的滲透系數(shù)可取6.0×10－4cm/s。不過我認(rèn)為滲透系數(shù)應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測試驗(yàn)為準(zhǔn)，采用井孔抽水試驗(yàn)，一個抽水井，兩個觀測井，滲透系數(shù)按公式k=即可得到。

4 評價的重點(diǎn)

4.1 周圍環(huán)境分析

該項(xiàng)工作是選擇基坑支護(hù)方案，確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移，基坑穩(wěn)定安全系數(shù)控制標(biāo)準(zhǔn)等工作的重要依據(jù)。

基坑外圍以調(diào)查研究、搜集資料為主;搜集相關(guān)鄰近建筑物和地下設(shè)施現(xiàn)狀的資料。

調(diào)查了解場地四周地下的管線如:煤氣管道、上下水管道、雨水管道、暖氣管道?；铀闹艿碾娏芫€如:電信、有線電視管線等。不僅要了解清楚管井的走線、位置、結(jié)構(gòu)，還要了解管道的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，為基坑開挖、施工采取什么工藝提供必要準(zhǔn)備。

調(diào)查了解場地周邊地上建筑情況:如地上建筑的位置(離基坑邊距離)，基礎(chǔ)埋深、基礎(chǔ)形式，這些資料對基坑支護(hù)方案，尤其是施工工藝的確定起決定性的作用。避免由于施工發(fā)生臨近建筑變形，引起雙方矛盾。

4.2 基坑邊坡穩(wěn)定性分析

勘察工作為基坑邊坡穩(wěn)定性分析提供準(zhǔn)確、真實(shí)數(shù)據(jù)，勘察工作必須通過外業(yè)鉆探嚴(yán)格控制土樣質(zhì)量，然后通過土工實(shí)驗(yàn)室對野外所取粉土土樣做直接剪切試驗(yàn)，對粉質(zhì)粘土土樣做了三軸剪切，對砂類土做了休止角試驗(yàn)。我們通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)認(rèn)真分析，準(zhǔn)確提供了基坑支護(hù)的巖土參數(shù)，為基坑邊坡穩(wěn)定性分析提供必要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

根據(jù)本場地巖土工程條件，抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值可參考表1取用。

表1 抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

砂類土一律提出休止角。第②2層 φ水下=39.0°;第③2層φ水下=38.0°;第⑤1層 φ水下=40.0°;第⑤2層 φ水下=39.0°。

以上這些數(shù)據(jù)對基坑邊坡穩(wěn)定的分析、計(jì)算是必不可少的。根據(jù)工程地質(zhì)條件和周邊環(huán)境，勘察應(yīng)該提出基坑支護(hù)方案的建議，建議采取的基坑支護(hù)方案是:即從地面到地下5.0 m以1∶1的坡度放坡開挖，上部采用土釘墻支護(hù)，下部采用灌注樁加錨索的支護(hù)。止水帷幕采用水泥深層攪拌樁加三管擺噴防滲墻。

經(jīng)過基坑支護(hù)設(shè)計(jì)單位計(jì)算分析，最后也采用了此基坑支護(hù)方案。

4.3 地基基礎(chǔ)方案分析

擬建工程為高層住宅樓、商鋪、地下車庫基礎(chǔ)相連，由于荷載不同，采用不同長度、類型樁基基礎(chǔ)是又一難點(diǎn)。

我們在現(xiàn)場鉆探過程中采取鉆探取樣、標(biāo)貫試驗(yàn)、靜力觸探及波速測試等多種原位測試方法。土工試驗(yàn)對所取土樣做了常規(guī)、高壓固結(jié)試驗(yàn)，快剪和三軸剪切;砂樣做了水上休止角、水下休止角、顆粒分析等多項(xiàng)試驗(yàn)。

綜合分析外業(yè)資料，分層統(tǒng)計(jì)土工試驗(yàn)成果資料，準(zhǔn)確提供各種樁型的樁端持力層和設(shè)計(jì)參數(shù)，使樁基基礎(chǔ)安全、經(jīng)濟(jì)合理。

5 結(jié)語

勘察工作是深基坑工程設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)，是保證深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案和地基基礎(chǔ)方案正確的基礎(chǔ)，是保證正確施工、避免事故發(fā)生的基礎(chǔ)，所以工程勘察工作在建筑工程中很重要，應(yīng)該引起社會足夠的重視。