丁慶峰，張慶華

（1、廣東省工程勘察院 廣州 510510；2、廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院 廣州 510060；3、廣東省城市感知與監(jiān)測預(yù)警企業(yè)重點實驗室 廣州 510060）

0 引言

實施粵港澳建設(shè)，是我國立足全局和長遠做出的重大謀劃，是國家重大發(fā)展戰(zhàn)略［1］。隨著粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟高速發(fā)展，惠州市作為粵港澳大灣區(qū)的核心城市之一，城市也得以迅速發(fā)展。而基礎(chǔ)作為建筑關(guān)鍵部分，是上部建筑結(jié)構(gòu)和下部地基之間的連接體，發(fā)揮著將上部結(jié)構(gòu)荷載傳遞給下部地基的功能。因此設(shè)計初期基礎(chǔ)的選型對建筑物的安全性有著十分重要的影響［2-3］。經(jīng)濟上，基礎(chǔ)工程占整個建筑的建設(shè)費用比例相當(dāng)大。多層建筑采用淺基礎(chǔ)的基礎(chǔ)造價一般占建筑造價的15%～20%左右［4］，而采用深基礎(chǔ)的高層建筑基礎(chǔ)其工程造價高達總建筑費用的比例為20%～30%左右。正確選擇合理的基礎(chǔ)形式對節(jié)省工期有重要意義［5］。故有眾多學(xué)者對建筑基礎(chǔ)選型進行了研究［6］。

楊光華等人［7］結(jié)合某巖溶地區(qū)的建筑群，采用原位載荷試驗確定地基承載力后采取了以粉質(zhì)黏土層為持力層的筏形基礎(chǔ)方案；王霄志［8］結(jié)合廣州市某高層住宅施工，研究了樁基礎(chǔ)施工對周邊建筑物的影響；毛宗原等人［9］通過調(diào)查北京某16層住宅工程建筑場地的地質(zhì)條件后，在其基底持力層的承載力特征值不滿足設(shè)計的情況下，進行深寬修正；郭紅梅［10］分別采用了原位試驗、數(shù)值模擬等手段，對工程關(guān)鍵技術(shù)問題如基坑支護問題及地下水控制等進行分析。上海的華城大廈通過復(fù)合樁支護技術(shù)，較好地解決了軟土基礎(chǔ)的塌陷以及地下水的滲透等問題［11］；王博等人［12］從工程的建造成本、時間周期、環(huán)保性及施工經(jīng)驗作為評價因子，運用模糊數(shù)學(xué)理論中的模糊綜合評判方法，將某工程的高層地基基礎(chǔ)方案設(shè)計作為研究對象，構(gòu)建了以地基基礎(chǔ)方案優(yōu)選為評判結(jié)果的模型；胡巍巍等人［13］通過工程實例研究場地勘察質(zhì)量優(yōu)劣和勘察資料分析處理技術(shù)水平直接決定基礎(chǔ)選型和設(shè)計的準(zhǔn)確性、合理性和經(jīng)濟性。

鑒于此，本文采用室內(nèi)收集資料、野外踏勘、鉆探取芯、原位測試、取土器取樣、地下水位測量、室內(nèi)巖土試驗等勘查手段查明惠州某化工綜合體項目的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件、地層結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成、不良地質(zhì)現(xiàn)象，對擬建工程地基基礎(chǔ)做出施工圖設(shè)計階段的工程地質(zhì)評價。并根據(jù)設(shè)計提供的建筑物及構(gòu)筑物概況及平面圖中各類建筑及構(gòu)筑物的設(shè)計，室外地坪標(biāo)高數(shù)據(jù)情況，為地基基礎(chǔ)及基坑支護設(shè)計提供巖土參數(shù)及建議。

1 工程概況

惠州市某項目主廠區(qū)占地面積約為3 152 295.07 m2，主要建筑及構(gòu)筑物包括有機電儀維修站、消防及氣防站、全廠性倉庫、化學(xué)品倉庫、總變電站、PP 立體庫、2 號循環(huán)水場、第一給水及消防泵站、空壓站、高壓低密度聚乙烯、除鹽水站、汽電聯(lián)產(chǎn)單元、1號循環(huán)水場、聚烯烴包裝、化學(xué)品庫、聚丙烯PP、線性低密度聚乙烯、LLDPE 立體庫、低溫乙烯罐區(qū)、壓力罐區(qū)、石腦油罐區(qū)、污水預(yù)處理場、雨水泵站及事故水池等。主廠區(qū)詳細勘察階段范圍內(nèi)污水預(yù)處理場、雨水泵站及事故水池還有罐區(qū)可能存在地下水池類等建筑/構(gòu)筑物，基坑開挖深度可能為2.0～8.0 m，地基變形允許值應(yīng)根據(jù)建筑物及構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)、類型等滿足《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范：GB 50007—2011》［14］的相關(guān)要求。

2 惠州某項目地質(zhì)條件分析

本項目通過鉆探全孔取芯，原位測試及原狀土樣分析等綜合勘察方法查明該項目的地質(zhì)構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)、巖土物理力學(xué)性質(zhì)等信息。本節(jié)將介紹惠州某項目的地形地貌、地質(zhì)特征、水文氣象等信息。

2.1 地形地貌

惠州某項目原地貌形態(tài)屬海陸交互，整個場地地形起伏較大，整體為西高東低，北高南低。原場地中、西及中東部為剝蝕殘丘、山丘，南部為低洼濱海海灘，南邊灶河從西北角向東南方向流入項目附近海域，項目勘察區(qū)原始地貌如圖1所示。

圖1 惠州某項目原始地貌Fig.1 Original Landform of a Project in Huizhou

2.2 地層巖性

根據(jù)綜合巖土層的種類及其工程地質(zhì)特征、成因類型、地層時代等，可將惠州某項目主區(qū)巖土層自上而下劃分為五大類，各巖土層特征簡述如下：

⑴人工填土層（Qml）：〈1-1〉素填土層、〈1-2〉雜填土層，地基承載力較低，一般不宜直接作為擬建建筑/構(gòu)筑物的基礎(chǔ)持力層?！?-4〉素填土層（老填土）已基本完成自重固結(jié)，地基承載力較低。

⑵海相沉積層（Qm）：〈2-1〉淤泥質(zhì)粉細砂層，、為液化土層且承載力較低，不宜選作基礎(chǔ)持力層；〈2-2〉淤泥質(zhì)土層，承載力低，不宜選作基礎(chǔ)持力層。

⑶沖洪積層（Qal+pl）：〈3-1〉粉質(zhì)黏土層，呈可塑狀，承載力一般，可選作天然地基基礎(chǔ)持力層；〈3-2〉粉細砂層，為液化土層且承載力較低，不宜選作基礎(chǔ)持力層；〈3-3〉中粗砂層，為液化土層且承載力一般，不宜選作基礎(chǔ)持力層；〈3-4〉卵石層，承載力較高，可選作部分建筑/構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層。

⑷殘積層（Qel）：〈4〉粉質(zhì)黏土層，承載力較高，可選作部分建筑/構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層。

⑸風(fēng)化基巖（K）：〈5-1〉全風(fēng)化砂礫巖，具有較高的地基承載力，可作為擬建建筑/構(gòu)筑物淺基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)樁端持力層?！?-2〉強風(fēng)化砂礫巖，地基承載力高，可作為擬建建筑/構(gòu)筑物淺基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)樁端持力層。〈5-3〉中風(fēng)化砂礫巖，地基承載力高，可作為擬建建筑/構(gòu)筑物淺基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)樁端持力層?！?-4〉微風(fēng)化砂礫巖，承載力高，可作為擬建建筑/構(gòu)筑物淺基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)樁端持力層。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，影響場地的主要斷裂為霞涌斷裂和澳頭斷裂，如圖2所示。

圖2 惠州某項目區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造Fig.2 Regional Geological Structure of a Project in Huizhou

霞涌斷裂F1：該斷裂走向約95°～110°，傾向南，傾角50°，為正斷層，該斷裂活動性弱，最新的活動時期為晚更新世，全新世以來無明顯活動趨勢。

澳頭斷裂F2：分布于南西部澳頭一帶，由南北兩支斷裂組成，在澳頭以西近東西走向，往西延出圖外，澳頭以東呈北西走向延伸入海，夾持于兩斷裂間的為南山村組流紋巖，具有多期次活動的特征

2.4 氣象水文

本項目所在區(qū)域位于南亞熱帶海洋性氣候區(qū)，夏長無酷暑，冬暖偶有陣寒。各地累年平均氣溫在21.1～22.2 ℃之間。本地區(qū)雨季為5～9 月，雨季降雨量占全年降雨量的80%；平均年降雨量為1 545.2～1 989.4 mm。影響該區(qū)域的熱帶氣旋年均9.3個，平均相對濕度為78%。

2.5 地下水概況

該地區(qū)地下水類型主要為第四系孔隙水及基巖風(fēng)化構(gòu)造裂隙承壓水。場地裂隙水主要賦存于強風(fēng)化巖（半巖半土狀、碎塊狀）和中、微風(fēng)化巖破碎帶中，基巖裂隙水補給主要來源于外圍基巖裂隙水，并接受上部土層孔隙水越流補給。水位受潮汐變化影響，地下水位年變幅約在2～3 m。

3 惠州某項目地基基礎(chǔ)方案

本節(jié)將根據(jù)設(shè)計提供的建筑物及構(gòu)筑物概況及平面圖中各類建筑及構(gòu)筑物的設(shè)計室外地坪標(biāo)高數(shù)據(jù)情況，以及鉆探等勘查手段揭露的地層情況，對建筑物及構(gòu)筑物的基礎(chǔ)形式進行分析，并給出惠州某項目主區(qū)不同擬建建筑的基礎(chǔ)選型建議。

3.1 地基基礎(chǔ)方案分析

根據(jù)構(gòu)筑物荷載要求，結(jié)合本場地周圍環(huán)境、工程地質(zhì)情況及本地區(qū)經(jīng)驗，場地素填土及雜填土層含碎、塊石、建筑垃圾較多，對于場地存在厚填土區(qū)域，不宜采用天然地基基礎(chǔ)，應(yīng)進行地基處理或采用樁基礎(chǔ)。場地填土層較薄且持力層埋深較淺區(qū)域，可采用天然地基基礎(chǔ)；對于持力層埋深較大、建構(gòu)物荷載大的區(qū)域，可選擇灌注樁及管樁基礎(chǔ)；對于持力層埋深較大、建構(gòu)物荷載不大的區(qū)域，可選擇灌注樁、管樁或注漿、CFG 樁、碎石樁、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁等復(fù)合地基基礎(chǔ)。具體建筑基礎(chǔ)選型如表1所示。

表1 惠州某項目各擬建建筑基礎(chǔ)選型建議Tab.1 Suggestions on Foundation Selection of Proposed Buildings of a Project in Huizhou

3.2 地基基礎(chǔ)方案建議

3.2.1 天然地基基礎(chǔ)方案

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，場地局部區(qū)域強、中風(fēng)化巖出露或埋深小于2 m 的地段，可采用天然地基基礎(chǔ)，淺挖后以強、中風(fēng)化巖作為基礎(chǔ)持力層。

如化學(xué)品倉庫區(qū)域素填土層厚度0.90～7.40 m，強風(fēng)化巖埋深2.00～35.60 m；PP 立體庫素填土層厚度0.50～6.80 m，強風(fēng)化巖埋深0.60～21.00 m；高壓低密度聚乙烯填土層厚度0.50～6.10 m，強風(fēng)化巖埋深0.00～24.30 m；1 號循環(huán)水場填土層厚度0.50～7.40 m，強風(fēng)化巖埋深0.50～33.50 m；聚烯烴包裝填土層厚度0.50～3.50 m，強風(fēng)化巖埋深0.00～8.00 m；化學(xué)品庫填土層厚度0.50～3.50 m，強風(fēng)化巖埋深0.50～24.40 m；聚丙烯PP 填土層厚度0.50～9.10 m，強風(fēng)化巖埋深0.00～39.10 m；線性低密度聚乙烯填土層厚度0.50～8.20 m，強風(fēng)化巖埋深0.50～33.10 m；乙烯分離/丁烯-1填土層厚度0.50～9.10 m，強風(fēng)化巖埋深0.00～37.30 m；LLDPE立體庫填土層厚度0.50～10.10 m，強風(fēng)化巖埋深0.00～25.00 m；這些裝置大部分或局部區(qū)域表層填土厚度薄，中強風(fēng)化巖面埋藏較淺，可依據(jù)裝置的荷載情況部分區(qū)域考慮不同地基形式造成的不均勻沉降，建議采用地基處理或復(fù)合地基基礎(chǔ)方案。

此外，如果采用天然地基淺基礎(chǔ)，應(yīng)進行施工驗槽，必要時做平板載荷試驗，核對地基承載力、變形模量等。開挖至基底后應(yīng)及時封底，防止積水浸泡降低地基承載力。

3.2.2 復(fù)合地基基礎(chǔ)方案

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，在場地填土層較厚或填土層厚度不大但其底下存在淤泥質(zhì)土地段，對于荷載較小的建筑/構(gòu)筑物和道路、地坪等，可采用復(fù)合地基來提高地基承載力以滿足設(shè)計要求。因填土為近期回填，若采用復(fù)合地基，尚需對填土進行進一步加固處理。若填土厚度較薄，可采用強夯法；若填土厚度較厚，可采用灌漿法等。

地基處理可采用素混凝土樁、CFG 樁、碎石樁、高壓旋噴樁等，采用素混凝土樁、CFG 樁、碎石樁、高壓旋噴樁時樁端須穿過人工填土層，并以承載力較好的巖土層作樁端持力層，預(yù)計樁長約6.0～27.0 m。復(fù)合地基應(yīng)進行單樁靜載荷試驗或復(fù)合地基載荷試驗，并考慮不同土層的壓縮沉降和建筑物、構(gòu)筑物的變形差異問題。

素混凝土樁、CFG 樁、碎石樁復(fù)合地基的設(shè)計可按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范：JGJ 79—2012》［15］進行，單樁豎向承載力特征值Ra和復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fa宜通過現(xiàn)場荷載試驗確定，相關(guān)參數(shù)如表2所示。

表2 天然地基基礎(chǔ)及復(fù)合地基基礎(chǔ)力學(xué)參數(shù)建議值一覽Tab.2 List of Recommended Mechanical Parameters of Natural Foundation and Composite Foundation

3.2.3 樁基礎(chǔ)方案

根據(jù)勘探成果，場地未發(fā)現(xiàn)埋藏的河道、墓穴、防空洞、孤石等不利埋藏物，但巖體呈碎裂塊狀，風(fēng)化均勻性差。本地區(qū)常采用的樁型有：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、旋挖/鉆（沖）孔灌注樁及人工挖孔灌注樁，各樁型的優(yōu)缺點如表3所示。

表3 不同樁型優(yōu)缺點對比Tab.3 Comparison of the Advantages and Disadvantages of Different Pile Types

根據(jù)地層揭露情況，場地普遍存在較厚素填土層或雜填土層，目前灌注樁施工工藝成熟，在成孔過程中應(yīng)能克服場地淺部土層易坍塌且含較大塊石等成樁不利因素。綜上所述，旋挖/鉆（沖）孔灌注樁適宜用作本場地樁基礎(chǔ)，成樁造價較高。采用旋挖/鉆（沖）孔灌注樁方案時，應(yīng)以強風(fēng)化巖帶〈5-2〉、中風(fēng)化巖帶〈5-3〉及微風(fēng)化巖帶〈5-4〉相結(jié)合作為旋挖、鉆（沖）孔灌注樁的樁基持力層，樁長及樁徑根據(jù)設(shè)計單樁承載力大小而定。

3.3 基坑支護方案建議

擬建基坑主要為基槽、水池、管溝、高聳建筑基礎(chǔ)等基坑的開挖，基坑開挖深度約2.0～8.0 m?；娱_挖巖土層自上而下分別為人工填土、淤泥質(zhì)粉細砂、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉細砂、中粗砂、卵石、殘積土、全風(fēng)化巖、強風(fēng)化巖等，根據(jù)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)程：廣東省標(biāo)準(zhǔn)DBJ/T15-20—2016》［16］，基坑支護結(jié)構(gòu)安全等級為二～三級；基坑支護結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)二級為1.0，基坑支護結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)三級為0.9。因場地較平整開闊，淺基坑（開挖深度不超過3 m）建議采用放坡+掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土支護或放坡+土釘墻支護的型式；深基坑建議采用復(fù)合土釘墻、支護樁或地下連續(xù)墻+錨索或內(nèi)支撐等支護型式，基坑周邊應(yīng)設(shè)置截水帷幕（可采用高壓旋噴樁、咬合樁等）?；涌觾?nèi)的積水采用集水明排或設(shè)置降水井的方式進行處理，基坑內(nèi)結(jié)構(gòu)施工須考慮地下水抗浮?；釉O(shè)計參數(shù)如表4所示。

表4 基坑支護設(shè)計巖土參數(shù)建議值Tab.4 Recommended Values of geotechnical Parameters for Foundation Pit Supporting Design

4 結(jié)論

本文采用室內(nèi)收集資料、野外踏勘、鉆探取芯、原位測試、取土器取樣、地下水位測量、室內(nèi)巖土試驗等勘查手段揭露的地層情況以及設(shè)計提供的建筑物及構(gòu)筑物概況和平面圖中各類建筑及構(gòu)筑物的設(shè)計室外地坪標(biāo)高數(shù)據(jù)情況，主要結(jié)論如下：

⑴惠州某項目主區(qū)巖土層自上而下可劃分為人工填土層、第四系海相沉積層、第四系沖洪積層、殘積層、白堊系基巖共五大類。

⑵惠州某項目場地大多區(qū)域素填土及雜填土層含碎、塊石、建筑垃圾較多，對于場地存在厚填土區(qū)域，不宜采用天然地基基礎(chǔ)，應(yīng)進行地基處理或采用復(fù)合地基基礎(chǔ)及樁基礎(chǔ)等基礎(chǔ)方案。

⑶ 對于化學(xué)品倉庫等裝置區(qū)域表層填土厚度薄，中強風(fēng)化巖面埋藏較淺，可依據(jù)裝置的荷載情況部分區(qū)域考慮采用天然地基基礎(chǔ)，但由于巖面起伏較大，建議采用地基處理或復(fù)合地基基礎(chǔ)方案。

⑷對于持力層埋深較大、建構(gòu)物荷載不大的區(qū)域，可選擇灌注樁、管樁或注漿、CFG 樁、碎石樁、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁等復(fù)合地基基礎(chǔ)。但因該項目區(qū)域填土為近期回填，若采用復(fù)合地基，尚需對填土進行進一步加固處理。若填土厚度較薄，可采用強夯法；若填土厚度較厚，可采用灌漿法等。

⑸本地區(qū)常采用的樁型有：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁、旋挖/鉆（沖）孔灌注樁及人工挖孔灌注樁。目前灌注樁施工工藝成熟，在成孔過程中應(yīng)能克服場地淺部土層易坍塌且含較大塊石等成樁不利因素。故選擇旋挖/鉆（沖）孔灌注樁作本場地樁基礎(chǔ)選型。

⑹根據(jù)文獻［16］，惠州某項目基坑支護結(jié)構(gòu)安全等級為二～三級；基坑支護結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)二級為1.0，基坑支護結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)三級為0.9。因場地較平整開闊，該項目的淺基坑（開挖深度不超過3 m）建議采用放坡+掛鋼筋網(wǎng)噴混凝土支護或放坡+土釘墻支護型式；深基坑建議采用復(fù)合土釘墻、支護樁或地下連續(xù)墻+錨索或內(nèi)支撐等支護型式，基坑周邊應(yīng)設(shè)置截水帷幕。基坑坑內(nèi)的積水采用集水明排或設(shè)置降水井的方式進行處理，基坑內(nèi)結(jié)構(gòu)施工須考慮地下水抗浮。