論述某商住樓建筑工程地質勘察

簡學亮

（貴州開磷設計研究院，貴州 貴陽 550004）

建筑地基勘察的主要目的在于查明建筑場地及附近不良物理地質現象以及對擬建建筑物的影響程度,查明諸如場地地層時代、巖性、結構及分布情況,查明地下水埋藏條件,并對其腐蝕性作出評價、查明場地土的類型,建筑場地類別,對地基進行評價,提供地基處理方法,推薦經濟合理的地基基礎方案。因此,現場勘察時工作量的布置遵循有關勘察設計、抗震等方面的規范,結合建筑物性質,以鉆探、井探等多種手段綜合勘察、綜合評價,確保數據的科學準確合理,為基礎設計提供科學依據和參考。

1 工程實例

某商住樓工程,主體建筑18層,高度為70.2m,地下 2層,裙房 3層,建筑面積為29600.5m2,基礎結構型式為鋼筋混凝土框架-剪力墻結構。為了查明該建筑基礎的工程地質情況,采用了鉆探、物探、動力觸探等綜合勘探技術,經過了初勘、詳勘兩個階段,對該高層建筑場地進行勘察,詳勘鉆孔布置見圖1。

圖1 勘察鉆孔平面布置圖

工程除采用鉆探與超重型觸探外,還進行了標貫、微貫及波速等原位測試。室內進行了常規土分析、固結試驗、剪切試驗、顆粒分析、基巖天然單軸抗壓強度試驗、水質分析等。通過這些勘察及試驗手段,為查明巖土層分布及其工程特性以取得必要的數據。完成的工作量具體如下:

①控制性鉆孔3個,孔號為ZK4、ZK5、ZK7,穿透卵石層,進入基巖1.60m～3.23m后終孔,合計進尺137.52m;②探井4個,編號為T1、T3、T6、T10,合計進尺84.20m;③超重型動力觸探試驗在控制性鉆孔和專門動力觸探孔中進行,共32次,純進尺40.10m。專門動力觸探孔共完成3個,為取心鉆進,孔號為 DT2、DT8、DT9,進入穩定礫石層6.25 m～8.31 m后終孔,合計進尺119.94m;④標準貫入試驗18次;⑤取原狀土樣28組,其中固結快剪樣5件;⑥取基巖樣3組;⑦取顆粒分析樣3組;⑧波速測試2個孔,工程量92.62m;⑨工程測量:共引放、終孔測量10個勘探點各一次。

2 地層巖性及水文地質條件

2.1 地層巖性

根據勘察結果分析,場地內地質地層分布如下:

1 )雜填土。褐灰色,含約20%磚砼等建筑垃圾,俗稱火燒土,濕-飽和,松散狀態。厚1.20m～4.10m;

2 )淤泥質粉質粘土。黑灰色,含有機質,濕-飽和,軟塑-流塑狀態粉質粘土,粉質粘土呈透鏡體分布,厚0.2m～1.5m;

3 )粉質粘土。淺黃色,夾灰白斑紋,底部含少量細砂,可塑狀態,厚0.6m～1.5m;

4 )砂礫層。褐灰、灰黃色,成份主要為石英質,不均勻混約20%細砂及粘粒,亞圓形,粒徑一般0.2cm～4cm,大者﹥6cm,飽和,中密狀態。層厚0.4m～200m;

5 )殘積粉質粘土。棕紅色,夾灰綠色斑點,系泥質粉砂巖風化殘積而成,原巖結構明顯,不均勻夾約20%強風化巖塊,稍濕,硬塑-堅硬狀態;

6 )強風化泥質粉砂巖。褐紅色,大部分礦物已風化變質,節理裂隙極發育,巖芯呈土柱及土夾碎塊狀。該層在場地內均有分布,揭露層厚0.50m～11.70m。

2.2 水文地質條件

地下水賦存于砂礫層層中,為孔隙潛水,水位埋深3.10m～5.00m,主要由大氣降水、地下徑流補給,水位年變化幅度為1m～3m。勘探時對T-6號鉆孔進行了抽水試驗,計算得卵石層滲透系數K=2112m/d。通過取鉆孔水化驗,確定地下水類型為HCO3-Ca2+型,根據《巖土工程勘察規范》按Ⅱ類環境判定地下水對混凝土鋼筋混凝土結構中的鋼筋無腐蝕性,對鋼結構具有弱腐蝕性。

表1 按壓縮層內各土層的壓縮模量評價地基土的均勻性

3 場地土的類型和建筑場地類別分析

3.1 建筑場地類別

巖土勘察中,采用地面折射波法、瑞利面波法以及地震測井法在ZK4、ZK5、ZK7鉆孔中進行了壓縮波和剪切波波速的測定。計算地層小應變的剪切模量彈性模量和泊松比;據此劃分場地土類型,并計算場地的卓越周期。土層橫波平均波速Vsm:ZK4為488m/s;ZK5為495m/s;ZK7為470m/s。Vsm值均在250m/s～500m/s范圍內。根據《建筑抗震設計規范》(GB500112008)的有關規定,確定該建筑場地的場地土類型為中硬場地土,建筑場地類別為Ⅱ類。根據地震波波速測試得到場地地基土卓越周期T:ZK4為0.31s,ZK5為0.28s,ZK7為0.30 s,地基土卓越周期T=0.28s～0.31s。

4 場地工程地質勘察結果分析與判定

該建筑所在區內無斷裂構造和地震活動,歷史上從未發生過地震,從地殼的穩定性來看應屬穩定區。在開挖范圍內,地層以中密-密實砂礫層為主,厚度較大,砂層僅以透鏡體的形式存在于局部范圍。場地內巖土體穩定,無不良地質,適宜修建高層建筑物。

4.1 地基均勻性評價

1 )按地基持力層層面坡度評價地基均勻性地基持力層層面坡度小于2°，地下室頂板埋深為78m,天然基礎基坑開挖深度在9m左右,在這一深度,土體為中密-密實的砂卵石。但在場地內還分布呈透鏡狀的砂層,埋藏深度在9.30 m～26.10m,厚0.40m～2.00m,就地基持力層層面坡度考慮,該地基為均勻地基。

2 )按持力層和第一下臥層厚度差評價地基均勻性,根據勘探,在 ZK4、ZK5T1、T3、T6、T10、DT2、DT8、DT9等號孔內均有砂層揭露,砂層不均勻分布于場地的西北側區域,但在基礎寬度上,砂層的厚度差均小于0.05b(b為基礎寬度),因此該地基屬于均勻地基。

3 )按壓縮層內各土層的壓縮模量評價地基土的均勻性主要依據建筑物4個角點的鉆孔在基礎寬度方向上、壓縮層范圍內以及壓縮模量按厚度加權平均值的相互關系進行評價。

由表1可知,該地基屬于不均勻地基,設計時應計算橫向傾斜是否滿足要求。從建筑基礎4個角點的沉降量分析可以看出,基礎橫向傾斜均小于基礎的允許傾斜。

4.2 基坑地下水排降

地下水水位埋深在810～800m之間,水位年變化幅度為1m～3m?；A開挖深度約為9 m,砂礫卵石層為強滲透地層 (K=212m/d),降水深度要求在3m～5m,可采用管井降水。

4.3 地基基礎方案分析與評價

建筑地基基礎形式的選擇,應結合地質情況、擬建建筑物特點、場地環境條件、施工方法的難易程度及工程造價等綜合考慮確定。常見的高層建筑基礎類型有:板式基礎、箱型基礎、筏形基礎、樁基及擴底墩基。本工程地基屬于不均勻地基,板式基礎適合于上部荷載較大或地基土為非均質場地。該基礎開挖深度約為9m,在該深度范圍,基底為中密或密實卵石,但是場地內分布透鏡狀砂層,板式基礎達不到要求,可將板式基礎加上肋梁形成筏形基礎。因為筏形基礎整體剛度大,抗不均勻沉降性能大于板式基礎,能調整各柱子間的不均勻沉降。建議采用筏形基礎,也可采用箱形基礎。

結束語

建筑工程巖土地質勘察設計是最基礎的工作,其勘測數據及分析評價對建筑設計與施工起到關鍵作用。本文結合該工程實例,分析了商住樓巖土勘察施工內容,并在對地基地層土性、水文地質條件分析的基礎上,采用綜合勘探技術對地基進行勘察判斷和評價,通過試驗和計算提出了科學合理的基礎設計方案和建議。

[1]陳雄震.建筑工程地質勘察相關問題的分析.科學之友，2010年12期.

[2]馬榮權.建筑工程地質勘察有關問題的探討.中國新技術新產品，2010年13期.