天津市某地鐵站上蓋樓群的場地條件評價

馬連強

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

1 工程概況及勘察方法

1.1 工程概況

擬建建筑物性質為酒店、辦公樓及住宅樓、綜合商業裙樓及地下車庫，占地面積約15 600 m2，建筑面積260 000 m2。基坑支護擬采用地下連續墻加內支撐形式，建筑物有關性質及參數如表1。根據《高層建筑巖土工程勘察規程》(JGJ 72—2004)規定，本工程勘察等級為甲級。

表1 擬建建筑物有關性質及參數

1.2 勘察方法

在分析擬建建筑物特征和相鄰工程巖土工程勘察資料的基礎上，結合擬建建筑物的位置，合理布置勘探孔，采用鉆探取樣、標準貫入試驗、靜力觸探、十字板剪切試驗、扁鏟側脹試驗、剪切波測試和場地微振動試驗、現場水文地質試驗等綜合勘察方法，并對采集到的地質信息進行綜合分析。地面沉降速度的獲取、地基持力層及基礎形式的確定、場地土層動力特征的把握是本次勘察的主要任務。

2 場地的工程地質條件

2.1 地質構造背景

(1)近場及場區內主要發震斷裂背景

工程場地位于滄縣隆起(二級構造)西側的三級構造單元雙窯凸起上，近場區主要有NW向的海河斷裂、NE向天津北斷裂、天津南斷裂、大寺斷裂、漢溝斷裂和滄東斷裂等。這幾條斷裂均為本地區規模最大、活動性最強的斷裂，特別是場區離海河斷裂與天津北斷裂交匯部位較近。近場區的潛在地震危險及次生的地質災害影響將主要來自這些斷裂的活動。近場區內的NW與NE方向兩組斷裂，將近場區劃為多個次級構造單元。在這兩組斷裂帶上，特別是斷裂的交匯部位或三級構造單元的邊界，往往是5～6級中強地震發生的場所。

結合歷史地震分析認為，近場區本地地震活動水平不發育，今后50年內地震活動水平不會太高，震級大于5.9級的可能性不大。

(2)地層巖性特征

工程場地范圍內地層主要為第四系全新統人工填土層(人工堆積層)、第I海相層(第四系全新統中組淺海相沉積層)、第II陸相層(第四系全新統下組沼澤相沉積層及河床—河漫灘相沉積層)、第III陸相層(第四系上更新統五組河床—河漫灘相沉積層)、第Ⅳ海相層(第四系上更新統四組濱海—潮汐帶相沉積層)、第Ⅳ陸相層(第四系上更新統三組河床—河漫灘相沉積層)[1]。巖性主要為雜填土、黏性土、淤泥質土、淤泥、粉土、粉砂及細砂。代表性地層剖面圖見圖1。

圖1 代表性地層剖面

2.2 土層的固結特征

根據高壓固結試驗結果計算分析，本場地地層除表層填筑土和新近沉積層之外，均屬正常固結或微超固結土層，OCR>1.0，如表2。

表2 場地土的固結特征

2.3 地基土的承載力特征值

地基土承載力特征值采用物理指標、靜力觸探平均值、標準貫入試驗修正錘擊數，依據天津市工程建設標準《巖土工程技術規范》(DB 29—20—2000)分別查表，結合地區建筑經驗綜合取值，最后得出地基各土層的承載力參數，如表3。

表3 地基各土層承載力特征值

2.4 地面沉降特性

地面沉降對基坑結構的危害較大，過大的地面沉降將導致地下結構變形和滲漏。地下水位的下降是引起地面沉降的主要原因，歷史資料表明，伴隨著地下水的開發，天津市地面沉降相應發生，解放前年沉降僅幾個毫米；解放后隨著工農業的發展，地下水開采量逐漸增加，地面沉降越來越嚴重，1950～1957年沉降速率為7～12.0 mm/a，1958～1966年沉降速率為30～46 mm/a，沉降中心逐步形成；1967～1985年沉降速率達80～100 mm/a，這期間沉降急劇發展。1986年后進入沉降治理階段，大部分地區沉降明顯減緩，市區沉降速率降低到10～15 mm/a。市區及近郊540 km2監測范圍內，1959～2000年最大累計沉降值已達2.85 m，位于河北區小王莊京津橋附近，累計沉降量2.0～2.5 m的面積已達37 km2。因此，天津市地面沉降情況較為嚴重，設計時應考慮使用過程中地面沉降對地下結構的長期影響。

2.5 特殊土

(1)填土

以雜填土為主，底部偶夾素填土，主要由磚頭、碎石、灰渣、黏性土等組成，成分復雜，土質不均，結構松散，工程性質較差，在表層普遍分布，層厚1.5～5.1 m。填筑年限大于10年。

(2)淤泥質土

主要分布在新近堆積層②3層中，該層壓縮系數α0.1-0.2=0.74～1.15 MPa-1，固結快剪Cc=17.0～26.0 kPa，φc=6.2°～12.3°，靜力觸探端阻力qc=0.38 MPa，十字板剪切不排水抗剪強度Cu=20.67 kPa，屬高壓縮性土，具靈敏度高、強度低等特點，極易發生蠕動和擾動，工程性質差。

2.6 場地的水文地質條件

(1)地下水類型及特征

場地內表層地下水類型為第四系孔隙潛水。賦存于第Ⅱ陸相層及以下粉砂、粉土中的地下水具有微承壓性，為微承壓水。

潛水賦存于人工填土層①層、新近堆積層②層、第Ⅰ陸相層③層、第Ⅰ海相層④層以及第Ⅱ陸相層上部湖沼相沉積層⑤1，該層水以⑤1粉質黏土為隔水底板。潛水地下水位埋藏較淺，勘測期間，受地鐵站疏散廳基坑施工降水等環境影響，地下水位埋深變化較大，范圍在0.7～3.5 m，一般埋深1.50 m左右，平均穩定水位高程2.288 m。潛水位年變化幅度的多年平均值約0.80 m。根據本工程的勘測結果：勘測期間微承壓水頭埋深5.99 m，高程為-1.77 m；滲透系數為0.62 m/s，屬弱透水層。

(2)地下水腐蝕性評價

本次勘察在場地內采取了8組地下水樣，水質分析結果表明：地下水對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋不具腐蝕性；對鋼結構具弱—中等腐蝕性。

3 場地的地震響應分析

3.1 地震危險性概率分析

采用概率法給出不同概率水準的基巖加速度。根據地震地質(大地構造、活斷層)、地球物理參數(重力場、地磁場、變形場)及地震活動(古地震、歷史地震、現代地震)確定潛在震源區及最大震級，地震活動性參數以及強震資料或烈度資料進行地震危險性分析，得到相應于50年三個概率水平基巖水平加速度峰值結果(如表4)。

表4 不同概率水平基巖水平加速度峰值計算結果

3.2 地震動參數評價

由地震危險性分析得到基巖地震動反應譜，然后通過人工合成得到模擬的地震動時程，進而采用適當的方法計算地震反應分析模型中有關點的加速度峰值和反應譜等有關參數，結果如表5。

表5 50年不同超越概率水平下的地震動參數評價結果

根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306—2001)和《建筑抗震設計規范》(GB50011—2010)，確定本工程場地抗震設防烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第一組，場地特征周期值為0.45 s，為抗震不利地段。

4 場地土類型及類別的評價

本場地在四個超高層建筑范圍內分別選取1個勘探孔(DH1、BH2、BH1和BH3)，進行現場剪切波速測試，測試孔深20～100 m，依據《巖土工程技術規范》(DB29—20—2000)計算場地埋深20 m范圍內的等效剪切波速Vse=142～148 m/s(見表6)，該區覆蓋層厚度大于50 m。依據《巖土工程技術規范》(DB29—20—2000)及《建筑抗震設計規范》(GB50011—2010)判定，場地土類型為中軟土(見表7)，建筑場地類別為Ⅲ類，場地復雜程度為中等復雜場地。

表6 代表性鉆孔等效剪切波速

表7 場地土類型劃分

5 地基土液化評價

根據《建筑抗震設計規范》(GB50011—2001)和天津市工程建設標準《巖土工程技術規范》(DB29—20—2000)的有關規定和方法，對地面下20 m范圍內分布的飽和粉土及砂土進行液化判定。本項目以剪切波速判別法對地基進行液化評價。

根據天津市工程建設標準《巖土工程技術規范》(DB29—20—2000)的規定，判別20.0 m以上飽和粉土層液化可能性。

臨界剪切波速：Vscr=Kv(ds/d1-0.013 3(ds/d1)2)1/2

其中，Kv為臨界剪切波速，7度區取42 m/s，ds為飽和粉土剪切波速測試點深度，d1=1 m。

經計算， BH1、BH2、BH2和DH1四孔內飽和粉土層和粉細砂層實測剪切波速Vse均大于臨界剪切波速Vscr，綜合判定本場地在地震烈度為7度地震力作用下不發生液化。

6 結束語

采用綜合勘探方法對該工程區進行了勘察，結合現有的各種規范對工程所在區的場地條件進行了評價，得到了如下結論：

(1)近場區地震活動水平不發育，今后50年內地震活動水平不會太高，震級大于5.9級的可能性不大。

(2)場地地層結構復雜，地基土承載力特征值約為150～360 kPa。

(3)工程場地內地面沉降速率約為15～20 mm/a，設計時應考慮使用過程中地面沉降對地下結構的長期影響。

(4)地震危險性概率分析表明：三種超越概率水平下的基巖水平地震動加速度峰值分別為24.986 cm/s2、128.047 cm/s2、262.766 cm/s2。不同概率水平下的地震動參數結果表明：該工程場地抗震設防烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第一組，場地特征周期值為0.45 s，為抗震不利地段。

(5)現場波速測試結果表明：該場地土類型為中軟土，建筑場地類別為Ⅲ類，場地復雜程度為為中等復雜場地。場地在地震烈度為Ⅶ度地震力作用下不發生液化。

參考文獻

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