張輝，薛浩

（1.濱州市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東　濱州　256600；2.濱州市誠信建設(shè)工程檢測(cè)有限公司，山東　濱州　256600）

濱州市某軟土場(chǎng)地巖土工程勘察實(shí)例分析

張輝1，薛浩2

（1.濱州市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東濱州256600；2.濱州市誠信建設(shè)工程檢測(cè)有限公司，山東濱州256600）

文章針對(duì)某軟土場(chǎng)地地基土的工程地質(zhì)性質(zhì)，主要涉及土體的特性、物理力學(xué)性質(zhì)、地震效應(yīng)及液化判別等方面，對(duì)地基處理、持力層的選擇等方面進(jìn)行了深入分析，最后通過地基基礎(chǔ)驗(yàn)收試驗(yàn)進(jìn)行了地基基礎(chǔ)承載力的驗(yàn)證，確保了巖土勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。

物理力學(xué)性質(zhì)；液化判別；地基基礎(chǔ)方案

1　自然條件

1.1地理位置

濱州市位于山東省北部、黃河三角洲腹地、渤海灣西南岸，北通大海，東臨東營市，南連淄博市，西南與濟(jì)南市交界，西與德州市接壤，全市境遇橫跨黃河兩岸，地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°15′27″～118°37′3″，北緯36°41′19″～38°16′14″，東西最大跨徑120km，南北最大跨徑175km，總面積9444.67km2。

1.2區(qū)域地質(zhì)地貌

濱州市地處華北新生代沉降區(qū)東南部的濟(jì)陽凹陷中，新生代的下覆基巖是古生代的沉積地層和前震旦紀(jì)變質(zhì)巖系，由數(shù)條北東東向斷裂分割成幾個(gè)小斷塊，基本上無中生代地層，斷塊凹陷形成新生代凹陷盆地，沉積了全套巨厚的新生代地層，該地層為海相、湖相和沖積相碎屑的互層沉積，含有大量有機(jī)物，除鄒平南部山區(qū)外，全市表層大部分為第四紀(jì)沉積覆蓋，小清河以南處于魯中山區(qū)北麓沖積地層厚度一般在100m～200m，小清河以北屬于黃河沖積沉積，厚度多在200m～400m。濱州市地勢(shì)南高北低，大致上由西南向東北傾斜，依次過渡到大海。以小清河為界，全境呈現(xiàn)南北兩種不同類型的地貌特征。小清河以南的鄒平南部長白山脈屬泰沂山脈北麓的低山丘陵區(qū)，地勢(shì)高峻，最高海拔為826.8m，小清河以北為黃河沖積平原，總體上地勢(shì)低平，由于歷史上黃河多次改道和決口泛濫，造成沉積物交錯(cuò)分布，加上河流沖刷、海潮內(nèi)侵、自然侵蝕和人類活動(dòng)的影響，形成了低臺(tái)、緩坡、淺洼相間、微地貌差異明顯的大平小不平的地貌特征［1］。

2　擬建工程概況

該軟土場(chǎng)地位于濱州市長江一路南，新立河?xùn)|，場(chǎng)區(qū)形狀大致為一個(gè)銳角形狀，南北長460m，東西長384m，本項(xiàng)目占地面積0.08km2，共9棟樓房，其中11層2棟（B9#樓、H8#樓），6層3棟（H9#樓、H10#樓、H11#樓），5層的3棟（H6#樓、H7#樓、H12#樓），3層1棟（H13#樓）結(jié)構(gòu)類型全為框架結(jié)構(gòu)。

3　勘察目的及方案布置

本次勘察的主要任務(wù)包括：①查明建筑場(chǎng)地及附近有無影響本工程穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用；②查明場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)及其土的物理力學(xué)性質(zhì)，提供地基承載力和變形參數(shù)；③查明場(chǎng)地地下水的埋藏條件，評(píng)價(jià)水和土對(duì)建筑材料的腐蝕性；④確定建筑場(chǎng)地類別，對(duì)場(chǎng)地的地震效應(yīng)作出評(píng)價(jià)，提供抗震設(shè)計(jì)有關(guān)參數(shù)；⑤論證地基基礎(chǔ)方案，推薦最優(yōu)方案。

根據(jù)擬建建筑物性質(zhì)和場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，本次勘察采用鉆探、取水（土）試樣、室內(nèi)土工試驗(yàn)、標(biāo)慣試驗(yàn)、靜力觸探測(cè)試、波速測(cè)試等勘察手段。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）、《高層建筑巖土工程規(guī)范》（JGJ72-2004）、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）有關(guān)規(guī)定。結(jié)合場(chǎng)區(qū)附近工程地質(zhì)資料，本次勘察沿建筑物周邊及角點(diǎn)不知勘探孔52個(gè)（取土孔12個(gè)，標(biāo)貫孔8個(gè)，取土標(biāo)貫孔7個(gè)，靜力觸探孔25個(gè)）。

4　勘察數(shù)據(jù)分析

4.1土層結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)

在勘察范圍內(nèi)，場(chǎng)地地層為第四系全新統(tǒng)黃河沖積層，主要由粉土、粉質(zhì)粘土、粘土和粉砂組成，地表為耕土及人工填土，具體如下。

①層耕土：黃褐色，稍濕，稍密，成分為粉質(zhì)粘土為主，含少量植物根系。

①-1層雜填土：雜色，稍密，稍濕，主要成分為碎磚塊、混凝土塊、填充少量粘性土。

①-2層素填土：黃褐色，可塑，主要成分為粘性土，含少量碎磚塊。

②層粘土：黃褐色～褐色，可塑～軟塑，無搖振反應(yīng)，光澤反應(yīng)強(qiáng)，干強(qiáng)度高，韌性高，含少量氧化物，局部夾粉土、粉粘薄層。含水率w為40.1%，容重R為17.8，孔隙比e為1.141，液限WL為46.6%，塑性指數(shù)Ip為21.3，液性指數(shù)I1為0.66，壓縮系數(shù)α1-2為0.38，壓縮模量Es為5.57MPa，內(nèi)摩擦角為27.5°，粘聚力C為21.2kPa，標(biāo)慣試驗(yàn)錘擊數(shù)N為5。

③層粉質(zhì)粘土：黃褐色～灰褐色，可塑，局部軟塑，無搖振反應(yīng)，稍具光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，含少量氧化鐵，局部夾粉土薄層。含水率w為26.1%，容重R為19.2，孔隙比e為0.752，液限WL為31.3%，塑性指數(shù)Ip為12.5，液性指數(shù)Il為0.57，壓縮系數(shù)α1-2為0.37，壓縮模量Es為5.1MPa，內(nèi)摩擦角為15.4°，粘聚力C為35.3kPa，標(biāo)慣試驗(yàn)錘擊數(shù)N為6。

④層粉土：灰黃色～褐黃色，很濕，稍密～中密，搖振反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，含云母片，局部夾粉砂薄層。含水率w為23.4%，容重R為19.7，孔隙比e為0.659，液限WL為28.5%，塑性指數(shù)Ip為8.7，液性指數(shù)Il為0.41，壓縮系數(shù)α1-2為0.24，壓縮模量Es為6.9MPa，內(nèi)摩擦角為26.2°，粘聚力C為19.8kPa，標(biāo)慣試驗(yàn)錘擊數(shù)N為11。

⑤層粉質(zhì)粘土：黃褐色～黃灰色，可塑，無搖振反應(yīng)，稍具光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，含少量氧化鐵和高嶺土條紋，夾粉土薄層。含水率w為23.1%，容重R為20.0，孔隙比e為0.627，液限WL為29.5%，塑性指數(shù)Ip為11.7，液性指數(shù)Il為0.53，壓縮系數(shù)α1-2為0.31，壓縮模量Es為5.6MPa，內(nèi)摩擦角為9.7°，粘聚力C為32.1kPa，標(biāo)慣試驗(yàn)錘擊數(shù)N為9。

⑥層粉土：灰黃色～褐黃色，很濕，中密，搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，含云母片，局部夾粉砂薄層。含水率w為21.8%，容重R為20.1，孔隙比e為0.615，液限WL為28.9%，塑性指數(shù)Ip為8.4，液性指數(shù)Il為0.25，壓縮系數(shù)α1-2為0.20，壓縮模量Es為 8.1MPa，內(nèi)摩擦角為26.9°，粘聚力C為18.7kPa，標(biāo)慣試驗(yàn)錘擊數(shù)N為20。

⑦層粉質(zhì)粘土：黃褐色，局部灰褐色，可塑，無搖振反應(yīng)，稍具光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，含少量鐵錳氧化物及貝殼碎片。含水率w為24.8%，容重R為19.6，孔隙比e為0.701，液限WL為32.3%，塑性指數(shù)Ip為13.0，液性指數(shù)Il為0.51，壓縮系數(shù)α1-2為0.29，壓縮模量Es為6.10MPa，內(nèi)摩擦角為13.6°，粘聚力C為28.5kPa，標(biāo)慣試驗(yàn)錘擊數(shù)N為11。

⑧層粉土：褐黃色，很濕，密實(shí)，搖振反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，含云母片，局部夾粉砂薄層。含水率w為22.4%，容重R為19.7，孔隙比e為0.650，液限WL為28.1%，塑性指數(shù)Ip為8.9，液性指數(shù)Il為0.33，壓縮系數(shù)α1-2為0.14，壓縮模量Es為12.3MPa，內(nèi)摩擦角為27.2°，粘聚力C為18.7kPa，標(biāo)慣試驗(yàn)錘擊數(shù)N為26。

⑨層粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑，無搖振反應(yīng)，稍具光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，好少量鐵錳氧化物，該層為穿透，最大揭露厚度為10.90m，最大揭露深度：40.00m。含水率w為23.3%，容重R為20.0，孔隙比e為0.643，液限WL為31.6%，塑性指數(shù)Ip為12.6，液性指數(shù)Il為0.33，壓縮系數(shù)α1-2為0.24，壓縮模量Es為8.3MPa，標(biāo)慣試驗(yàn)錘擊數(shù)N為12。

4.2場(chǎng)地地震效應(yīng)評(píng)價(jià)

按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）有關(guān)規(guī)定，濱州市城區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，設(shè)計(jì)基本地質(zhì)加速度值為0.10g［2］，按照GB50011-2010規(guī)范第4.3.2和4.3.4條及GB50021-2001規(guī)范第5.7.8和5.7.9條規(guī)定，對(duì)第④層和⑥層飽和粉土進(jìn)行液化判別。

依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）第4.3.4條規(guī)定，液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值可按公式計(jì)算［2］，判定結(jié)果為：第④層和⑥層飽和粉土不存在液化。

依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）有關(guān)規(guī)定，采用公式 pscr=ps0αwαuαp［3］、pccr=pc0αwαuαp［3］、αw=1-0.065（dw-2）［3］、αu=1-0.065（du-2）［3］計(jì)算，判定結(jié)果為：第④層和⑥層飽和粉土不存在液化。

綜合上述兩種判定，場(chǎng)地第④層和⑥層飽和粉土在地震烈度為7度時(shí)不會(huì)發(fā)生液化現(xiàn)象。

5　地基土承載力分析評(píng)價(jià)

根據(jù)土工試驗(yàn)、標(biāo)慣測(cè)試、靜力觸探指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，按照規(guī)范《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）的有關(guān)規(guī)定，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)各層巖土評(píng)價(jià)如下。

①層耕土：稍密，工程性質(zhì)較差，不經(jīng)處理不應(yīng)作為地基持力層。

①-1層雜填土：稍密，成分復(fù)雜，工程性質(zhì)較差，不經(jīng)處理不應(yīng)作為地基持力層。

①-2層素填土：稍密，成分復(fù)雜，工程性質(zhì)較差，不經(jīng)處理不應(yīng)作為地基持力層。

②層粘土：可塑～軟塑，屬中壓縮性土，分布不均勻，工程性質(zhì)一般。

③層粉質(zhì)粘土：可塑，局部塑軟，屬中壓縮性土，工程性質(zhì)一般。

④層粉土：稍密～中密，屬中壓縮性土，工程性質(zhì)一般。

⑤層粉質(zhì)粘土：可塑，屬中壓縮性土，工程性質(zhì)一般。

⑥層粉土：中密，屬低壓縮性土，分布均勻，工程性質(zhì)良好。

⑦層粉質(zhì)粘土：可塑，屬中壓縮性土，分布均勻，工程性質(zhì)一般。

⑧層粉土：密實(shí)，屬低壓縮性土，分布均勻，工程性質(zhì)較好。

⑨層粉質(zhì)粘土：可塑，屬中壓縮性土，分布均勻，工程性質(zhì)較好。以上地層中，第⑥粉土及以下各層均可作為樁基樁端持力層。

參照《工程地質(zhì)手冊(cè)》，結(jié)合濱州地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)，推薦地基土承載力特征值（fak）、壓縮模量（Es1-2）如下表。

各土層地基土承載力壓縮模量一覽表　表1

6　地基基礎(chǔ)方案評(píng)價(jià)

按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）規(guī)范第5.2.4條規(guī)定，擬建建筑物按筏板基礎(chǔ)考慮其地基承載力fa按如下公式計(jì)算：fa=fak+ηbγ（b-3）+ηbγm（d-0.5）［4］得出fa=102kPa，故每個(gè)樓按照筏板基礎(chǔ)考慮如下。

①H6#樓為4+1層，荷載約為100kPa，采用天然地基以第②層粉質(zhì)粘土為地基持力層可滿足荷載要求，可適當(dāng)加大基礎(chǔ)或增加基礎(chǔ)埋深，提高地基承載力，以保證安全。

②H7#和H12#樓為4+1層，荷載約為100kPa，第②層粉質(zhì)粘土能夠滿足荷載要求，但在第26#、27#、28#、30#、31#和32#孔處雜填土較深，經(jīng)調(diào)查此范圍原為水坑，坑深最深處約為4.9m。建筑物部分基礎(chǔ)位于雜填土中，故不能直接采用天然地基，可采用復(fù)合地基方案或樁基方案。

③H13#樓為幼兒園荷載約為60kPa，勘探期間盡量35#和53#東側(cè)為一水坑，坑深約為3.0～4.0m，51#孔位于東南側(cè)約為3.0m，52#孔位處為水坑，故建筑物基礎(chǔ)多位于水坑中，不能直接采用天然地基，建議采用復(fù)合地基方案或樁基方案。

④H9#～H11#樓南側(cè)為54#～60#孔位，且位于排水溝內(nèi)，溝深約2.5m，故建筑物部分基礎(chǔ)位于排水溝內(nèi)，不能直接采用天然地基。5+1層住宅樓荷載約為110kPa，天然地基強(qiáng)度略小于建筑物荷載，若采用天然地基可適當(dāng)加大基礎(chǔ)面積降低建筑物荷載或適當(dāng)加大基礎(chǔ)埋深，對(duì)局部基礎(chǔ)位于水溝內(nèi)科采用換填墊層法，用砂石回填，分層壓實(shí)，處理至設(shè)計(jì)標(biāo)高即可滿足要求。

⑤B9#和H8#樓為10+1層，無地下室，基地荷載約為190kPa，天然地基明顯不能滿足要求，建議采用復(fù)合地基方案或樁基方案。根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，可采用預(yù)應(yīng)力空心方樁或泥漿護(hù)壁鉆孔樁，選擇第⑥層粉土及以下各層作為樁端持力層，樁端入持力層不小于1.5d（d為樁徑）。建議本工程采用預(yù)應(yīng)力空心方樁，初步樁徑取d=400mm，樁長l= 20.00m，單樁豎向抗壓承載力特征值為800kN。

7　地基基礎(chǔ)靜載荷試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證

根據(jù)建設(shè)方的要求，本小區(qū)首先開始建設(shè)B9#和H8#樓，故在這2棟的設(shè)計(jì)中，均采用了預(yù)應(yīng)力空心方樁基礎(chǔ)形式，其中，預(yù)應(yīng)力空心方樁樁徑d= 400mm，樁長l=19.00m，單樁豎向抗壓承載力特征值為780kN，單樁抗壓靜載試驗(yàn)如圖1所示，根據(jù)《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ106-2014）中的規(guī)定，對(duì)于達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大加載值，樁頂沉降小于40mm，且達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，則樁的豎向抗壓極限值承載力宜取最大加載值［5］。從圖1可以看出，沉降為5.8mm，且沒有出現(xiàn)陡降，故取1700kN為單樁豎向抗壓極限承載力，滿足設(shè)計(jì)要求，接近勘察的樁型參數(shù)建議值。

圖1　靜載荷試驗(yàn)曲線圖

8　結(jié)語

通過以上分析，使我們對(duì)巖土工程勘察提供的設(shè)計(jì)參數(shù)有所了解，在充分理解和領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)對(duì)建筑物要求的前提下，在經(jīng)濟(jì)合理的指導(dǎo)原則下，有針對(duì)性的通過各種鉆探、原為測(cè)試技術(shù)和土工試驗(yàn)手段，提供科學(xué)合理、符合工程場(chǎng)地條件的設(shè)計(jì)參數(shù)。

［1］山東省區(qū)域地質(zhì)志［R］.

［2］GB50011-2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］GB50021-2009，巖土工程勘察規(guī)范［S］.

［4］GB50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］JGJ106-2014，建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

TU447

A

1007-7359（2016）04-0132-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.053

張輝（1984-），男，山東濱州人，畢業(yè)于河北水利水電大學(xué)，學(xué)士，助理工程師。