對某高級中學擬建場地中軟土地基設計的探討和研究

秦朋俊

摘要：本文在對某高級中學的擬建場地進行巖土工程勘察的基礎上，即通過了解場地的工程地質條件和水文地質特征，查明場地勘探深度范圍內巖土體單元劃分和確定地基設計參數，分析地基土的工程特性，設計經濟合理的地基基礎設計方案，并對其進行探討和研究并提出結論和建議，從而提高建設工程質量，獲得良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：巖土工程特性，中軟土地基，持力層，承載力，柱下條形基礎

前言

巖土工程勘察在現代建筑設計中所占的比例越來越大，國家明確規定在各種工程建設前都要進行巖土工程勘察，尤其是對于那種軟土和中軟土地基來說，沒有一個好的基礎，上層建筑都無法保證其穩定性，因此地基與基礎處理的好壞，不僅關系到工程建設的速度，而且關系到工程建設的質量。本文對擬建場區進行巖土工程勘察分析的基礎上分析地基土的工程特性，然后對擬建場區進行穩定性和適宜性進行評價，以及地基地震效應評價與抗震設防，根據所得土的巖土參數、室內試驗及現場測試的資料成果，設計地基設計參數，最后提出經濟合理的地基基礎設計方案。

一、場地地質環境

1.1區域地質構造

擬建場地上覆土層為平整場地的雜填土、粉質粘土及圓礫，下伏基巖為白堊紀惠水組泥質砂巖。場地內及附近無斷裂通過，巖層產狀為300°∠30°，呈單斜產出。

1.2 水文地質條件

場地地下水主要為孔隙水，主要賦存于第四系沖洪積圓礫層孔隙中，圓礫層孔隙度大，含水豐富，具有一定的承壓性。

由于擬建場地及附近無廠礦，結合地方經驗，水為當地居民的生活飲用水，擬建場地主要受生活用水影響，場地內地下水和土層具微腐蝕性，對鋼結構具微腐蝕性。

1.3不良地質現象

擬建建筑物場地地勢平整、開闊、四周無高危邊坡存在，場地及附近無滑坡、崩塌、泥石流等地質災害現象。

1.4場地活動及地震設防烈度

場地處于地質構造活動尚處在相對穩定期，建筑場地類別為Ⅲ類，適宜建設，場區屬于抗震設防烈度小于6度地區，所以場地相應地震基本烈度為Ⅵ度。

二 巖土體工程特性及其地基參數設計

2.1巖土體單元的劃分

將擬建場地巖土劃分為雜填土、粉質粘土、圓礫、泥質砂巖層4個基本單元，其中粉質粘土層又分為硬塑、可塑和軟塑3個亞單元。

2.2巖土體物理力學指標及地基設計參數

（1）粉質粘土層承載力的確定

表1是取鉆探孔內12件原狀土樣進行室內試驗的物理力學指標：

根據上表的統計計算,用C、φ值按規定確定粉質粘土承載力特征值為?ak=Mbγb+Mdγmd+Mcck，

硬塑粉質粘土：式中取γ=19.18 KN/m3,γm=20.0 KN/m3,假定b=3.00m，d=0.50m,采用插入法查表Mb=0.17,Md=1.69,Mc=4.12。計算得:

?ak=Mbγb+Mdγmd+McCk

=0.17×19.18×3.0+1.69×20×0.5+4.12×32.48

=160.50Kpa

可塑粉質粘土：式中取γ=18.95KN/m3,γm=20.0 KN/m3,假定b=3.00m，d=0.50m,采用插入法查表Mb=0.15,Md=1.58,Mc=3.97。計算得:

?ak=Mbγb+Mdγmd+McCk

=0.15×18.95×3.0+1.58×20×0.5+3.97×30.26

=136.78Kpa

根據表A.0.2-2及結合地方經驗，建議本場地硬塑粉質粘土地基承載力特征值取?ak= 160KPa；可塑粉質粘土地基承載力特征值取?ak= 135KPa。

（2） 圓礫層承載力的確定

經過對圓礫層進行重型動力觸探原位測試，按一震擊的慣入量計算出10㎝的實測擊數，通過地下水影響修正，按N63.5=1.1 N′63.5+1.0得其修正擊數，進行統計計算，并參考鄰近地質資料，結合地區建筑經驗，得各巖土層物理力學指標建議值如下：

1、硬塑粘土層（試驗值）：

r=19.18 KN/m3，Es=6.75MPa，fak =160KPa。

2、可塑粘土層（試驗值）：

r=18.95 KN/m3，Es=5.63MPa，fak =135KPa。

3、軟塑粘土層（建議值）：

r=19.0KN/m3，Es=4.00MPa，fak =80Kpa。

4、圓礫層（試驗值）：

r=20.0KN/m3，Eo=18.6Mpa，fk=400.0Kpa；

5、中風化泥質砂巖層（經驗值）：

r=24.8 KN/m3，fa=960Kpa。

三、地基基礎方案分析與設計

3.1地基穩定性評價

擬建教學實驗綜合樓及辦公、圖書樓建場地土體地基內無土洞、不良人工洞穴出現，場地地基穩定性較好；但應該防止基礎開挖時破壞該排水管道，滲漏的水對地基土層造成軟化，導致地基承載力降低。

3.2 地基變形分析

根據《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）分析，擬建場地巖土層由雜填土、粉質粘土、礫巖、泥質砂巖構成，根據《建筑地基基礎設計規范》（GB5007－2002）第5.3.7條按Zn=b(2.5-0.4lnb)進行地基變形計算深度為：取b=3.0m，Zn=6.18 m，本次勘察上覆雜填土、粉質粘土厚度4.2～9.7 m，平均厚度為6.41 m，其部分土層厚度小于Zn，局部有軟塑粉質粘土（淤泥）存在，因此，擬建場地為不均勻地基，建議基礎設計時對地基進行變形驗算。

3.3 基礎方案設計

據上述地基條件分析、并結合擬建物特征、場地巖土工程條件、施工工藝、基礎造價等因素，建議擬建物持力層的選定及地基基礎方案如下：

（1）擬建教學實驗綜合樓采用粉質粘土層作地基持力層，基礎型式可采用柱下條形基礎。

（2）擬建辦公、圖書樓采用粉質粘土層作地基持力層，基礎型式可采用柱下條形基礎。

（3）擬建學生宿舍樓采用粉質粘土層作地基持力層，基礎型式可采用柱下條形基礎。

4 結論與建議

1、擬建建筑物場地地勢開闊，地形平坦，屬于中軟土地基，選粉質粘土為持力層，四周無高危邊坡存在，場地穩定性較好，適宜建設。

2、擬建學生宿舍樓場地在施工的中，對有城市排水管道穿過場地的位置，建議對該排水管網改道，避開擬建物基礎，基礎設置埋深大于該管道底面。

3、建議對排水管道采取防治措施，防止基礎開挖時破壞該排水管道，滲漏的水對地基土層造成軟化，導致地基承載力降低。

4、建議擬建教學實驗綜合樓，辦公、圖書樓，學生宿舍樓采用粉質粘土層作地基持力層，基礎型式可采用柱下條形基礎。

5、建議設計時對地基進行變形驗算，若不能滿足地基變形要求，選基巖作持力層，基礎型式采用樁基礎。

參考文獻

【1】《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）【2009年版】.

【2】《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）.

【3】《貴州建筑地基基礎設計規范》（DB22/45-2004）.

【4】《土工試驗方法標準》（GB/T50123-1999）.

【5】 黃紹銘，高大釗.中軟土地基與基礎工程[M].北京.中國建筑工業出版社，2005.

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。