李向群，張 杰，李宗效

吉林建筑大學(xué) 測繪與勘查工程學(xué)院,長春 130118

伴隨中國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,中國的基建工程也如火如荼地進(jìn)行著,隨之而來的就是勘察設(shè)計(jì)在基建工程中的作用日益凸顯.本文結(jié)合工程實(shí)例,探討了勘察在工程中的作用.

1 工程概況

本次工程位于杭州市蕭山區(qū),為重要性二級(jí)工程,場地復(fù)雜程度等級(jí)為二級(jí),場地地基為二級(jí)場地基地復(fù)雜,巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí).根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)[1]及《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50123-2019)[2],采用鉆探取樣,原位測試(標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),動(dòng)力觸探)和室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合的勘探方法,取樣采用靜壓法,室內(nèi)土工試驗(yàn)做土常規(guī)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn).

2 地質(zhì)條件

2.1 地質(zhì)背景

此項(xiàng)工程地處錢塘臺(tái)褶帶,附近有3條斷裂帶分別通過,分別為球川-蕭山,昌化-普陀和孝豐-三門斷裂帶.

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

球川-蕭山斷裂帶形成時(shí)間長,涉及深度大,延續(xù)時(shí)間長和活動(dòng)頻率頻繁的斷裂帶.斷裂帶的走向方向?yàn)楸睎|,北西方向?yàn)榇藬嗔褞У臄嗝娣较?傾角最小為60°,最大為70°,逆沖斷裂成群成帶展布為此斷裂帶在地表上的表現(xiàn).

昌化-普陀斷裂帶形成時(shí)期為晉寧運(yùn)動(dòng)晚期,樣式為對(duì)褶皺,此斷裂帶的規(guī)模較為巨大,延續(xù)的時(shí)間也較長,此斷裂帶對(duì)形成白堊紀(jì)盆地及姚江盆地有著較為直接的影響.斷裂帶的走向呈東西方向,斷面傾角成體朝北,地表由一系列平行斷裂組成數(shù)公里寬的斷裂帶.

孝豐-三門斷裂帶的走向?yàn)楸蔽髯呦?全長250 km.該斷裂帶對(duì)新生代火山噴發(fā)、巖漿侵入、盆地沉積和成礦作用等都具有控制作用.此斷裂帶的走向大致為北西方向,傾向的方向?yàn)闁|方向,右行張剪性斷裂為此斷裂帶的主要組成部分.

2.3 土層信息

第 ① 層雜填土. 色雜,松散,以建筑垃圾為主,含有混凝土塊、拋石等,其余以粉性土充填.全場分布,層厚1.00 m～4.20 m,層底標(biāo)高1.39 m～4.93 m.

第 ② -1層粘質(zhì)粉土(mQ43). 灰黃色、稍密、濕、含少量氧化鐵錳質(zhì)斑點(diǎn),層狀構(gòu)造,切面較為粗糙,搖震反應(yīng)輕微,局部粘性土含量高,相變?yōu)榉圪|(zhì)粘土,干強(qiáng)度中等,韌性中等偏低.局部缺失,層厚0.60 m～2.10 m,層底埋深2.50 m～3.70 m,層底標(biāo)高1.82 m～3.53 m.

第 ⑩ -1層全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖. 灰黃色、硬可塑,結(jié)構(gòu)構(gòu)造基本破壞,已風(fēng)化成粘土或含角礫粘性土狀,呈厚層狀,泥質(zhì)膠結(jié),干強(qiáng)度高,韌性高.全場分布,層厚1.10 m～4.20 m,層頂埋深52.10 m～56.50 m,層底標(biāo)高-50.65 m～-46.29 m.

第 ⑩ -3層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖. 淺紅色,泥質(zhì)膠結(jié),巨厚層狀構(gòu)造巖芯呈短柱狀,柱長一般5 cm～20 cm,裂隙較發(fā)育,裂隙中可見多量鐵質(zhì)氧化物,巖質(zhì)較硬,錘擊聲啞,易擊碎,鉆進(jìn)時(shí)鉆機(jī)平穩(wěn),干鉆較難鉆進(jìn).

2.4 水文地質(zhì)條件

擬建工程場地的地下水分別為第四系孔隙潛水,基巖裂隙水.場地淺部 ① 層雜填土以及 ② 大層土中為第四系孔隙潛水含水層,具有較差的富水性,透水性能相當(dāng)差.工程勘察時(shí)分別測得各勘探孔水位在0.90 m～2.00 m,相對(duì)應(yīng)黃海標(biāo)高為3.922 m～4.27 m,大氣降水的滲透為地下水位補(bǔ)充的主要來源,主要水位降低途徑為自然蒸發(fā),水位變化隨季節(jié)變化,其每年變化幅度在0.5 m～1.5 m左右.基巖裂隙水賦存于巖石裂隙中,但由于裂隙泥質(zhì)充填,基巖裂隙水連續(xù)性差,其富水性和透水性較差.

3 巖土工程分析評(píng)價(jià)

3.1 場地穩(wěn)定性和適宜性

長江三角洲徐緩沉降區(qū)為擬建工程的方位,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的態(tài)勢并不明顯,該地區(qū)具有微弱的地震活動(dòng),而且活動(dòng)斷裂帶沒有經(jīng)過該地區(qū),故設(shè)6度為此項(xiàng)工程的抗震設(shè)防烈度,且具有較好的區(qū)域穩(wěn)定性.場地地貌屬蕭紹淤積平原,第四紀(jì)覆蓋層厚度56 m～58 m,場地地勢開闊平坦,因距山區(qū)較遠(yuǎn),故滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)作用在此區(qū)域不存在,區(qū)域內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地面沉降,地下水不存在開采的降落漏斗及地下水咸水入侵情況,屬于地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性小的區(qū)域.場地存在軟弱土,該建筑場地屬對(duì)建筑抗震不利地段,可通過樁基以下部性質(zhì)較好土層作為樁端持力層,以消除沉陷等不良作用.

3.2 場地類別

本次勘察進(jìn)行了的單孔波速試驗(yàn)的孔號(hào)分別為Z 7,Z 10,Z 27,Z 32,Z 44,Z 55,Z 58,根據(jù)勘察場地的土層結(jié)構(gòu),以及根據(jù)單孔波速試驗(yàn)最終得到的數(shù)據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011-2010)[3]中4.1.5條中公式:

“為了避免三腳架在長曝光過程中沉入細(xì)沙，我把百諾旅游天使FTA28C三腳架的橡膠腳擰下來，再把廢棄的舊CD擰上?！?/p>

(1)

式中,vse為土層等效剪切波速,m/s;d0為計(jì)算深度,m;取覆蓋層厚度和20 m二者的較小值;t為剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間,s;di為計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度,m;vsi為計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速,m/s;n為計(jì)算深度范圍內(nèi)土層分層數(shù).

根據(jù)計(jì)算土層的等效剪切波速,其中Z 7,Z 10,Z 27,Z 32,Z 55孔中場地20 m深度范圍內(nèi)等效剪切波速均小于150 m/s,根據(jù)數(shù)據(jù)得出土的類型為軟弱土;Z 44,Z 58孔中場地20 m深度范圍內(nèi)等效剪切波速大于150 m/s且小于250 m/s,根據(jù)數(shù)據(jù)可知土的類型為中軟土.

3.3 室內(nèi)土工試驗(yàn)

按文獻(xiàn)[2]進(jìn)行室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1、表2所示.

表1 粘質(zhì)粉土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics on physical and mechanical properties of clay silt

表2 粉質(zhì)粘土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics on physical and mechanical properties of silty clay

4 基礎(chǔ)方案分析及評(píng)價(jià)

4.1 天然地基分析及評(píng)價(jià)

根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)荷載特點(diǎn)和場地巖土工程條件,基礎(chǔ)方案分析如下:

本場地淺部第 ②-1層粉質(zhì)粘土和 ②-2層粘質(zhì)粉土整體性質(zhì)較差,② 大層粘質(zhì)粉土可作為無地下室的一般輕型建筑物天然地基持力層,但擬建建筑物設(shè)計(jì)柱荷載較大,本工程整體下設(shè)一層和二層地下室.

一層地下室基礎(chǔ)開挖深度約5 m,二層地下室基礎(chǔ)開挖深度約9 m～10 m,底板絕大部分位于 ③-1層淤泥質(zhì)粘土上,③-1層淤泥質(zhì)粘土為高壓縮性、高靈敏度、低承載力的軟弱土,本工程無淺基礎(chǔ)條件, 需采用樁基礎(chǔ).

(1) 預(yù)制樁. 預(yù)制樁可選擇分布較穩(wěn)定的 ⑥-1層粉質(zhì)粘土或 ⑧ 層粉質(zhì)粘土作為樁基礎(chǔ)持力層,該樁型具有施工速度快、經(jīng)驗(yàn)成熟、造價(jià)便宜、樁身質(zhì)量有保證的特點(diǎn).缺點(diǎn)是樁基貫入持力層能力有限.本場地持力層上部土層性質(zhì)總體較差,觸變性較強(qiáng),本工程的樁基工程量較大,群樁的擠土效應(yīng)對(duì)周邊建筑物影響較大,采用該方案時(shí)必須采取有效的防擠土效應(yīng)措施,以確保周邊建筑物、道路、管線的安全.

綜上所述,建議本工程擬建建筑采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ),以底部 ⑩-3層中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖作為樁基礎(chǔ)持力層,樁端進(jìn)入持力層深度不宜小于1D(D為樁徑),有效樁長以最終鉆進(jìn)速率及返渣情況確定.對(duì)于低層商業(yè)用房及純地下室區(qū)域也可采用預(yù)制樁基礎(chǔ),以 ⑥-1層粉質(zhì)粘土或 ⑧ 層粉質(zhì)粘土作為樁基礎(chǔ)持力層,有效樁長以壓樁力和標(biāo)高雙控制,同時(shí)需考慮地下室施工及純地下室后期使用期間的抗拔問題.

4.2 單樁豎向承載力特征值估算

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007- 2011)[4]規(guī)定,單樁豎向承載力特征值可由單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定,由此得到最適合的數(shù)據(jù),以確保工程設(shè)計(jì)合理,避免資金浪費(fèi).單樁豎向承載力特征值估算依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007-2011)中經(jīng)驗(yàn)公式:

R=qpaAP+uP∑qsili

(2)

式中,R為單樁豎向承載力特征值,kN;qpa,qsi為樁端端阻力樁,側(cè)阻力特征值,kPa;AP為樁底端橫截面面積,m2;uP為樁身周邊長度,m;li為按土層劃分的各段樁長,m.

5 結(jié)論

(1) 本次勘察對(duì)擬建場地的巖土工程條件進(jìn)行了研究,為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工提供了數(shù)據(jù),為下一步工程提供了資料.

(2) 由勘察報(bào)道可知,擬建工程具有較好的整體穩(wěn)定性,非常適合工程的建設(shè),而且在勘察范圍內(nèi)并沒有發(fā)現(xiàn)滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用.

(3) 擬建工程的地下水類型兩種,分別為孔隙潛水和孔隙承壓水.地下水可對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)微腐蝕,并且也會(huì)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性,場地土同樣會(huì)對(duì)其有微腐蝕性,在施工過程中應(yīng)注意對(duì)混凝土構(gòu)建的保養(yǎng).

(4) 擬建工程場地具有良好的區(qū)域穩(wěn)定性,故設(shè)6度為擬建工程的抗震設(shè)防烈度,場地類別設(shè)為Ⅲ類,0.45 s為特征周期值,基本地震加速度值設(shè)計(jì)為0.05 g,這個(gè)地段對(duì)抗震不利.