砂巖地區(qū)巖土工程勘察實(shí)例分析

成 健 顏 慶

(河海大學(xué)基建處，江蘇 南京 211100)

砂巖地區(qū)巖土工程勘察實(shí)例分析

成 健 顏 慶

(河海大學(xué)基建處，江蘇 南京 211100)

針對(duì)某學(xué)生公寓建筑場(chǎng)地地基土的工程性質(zhì)，主要涉及土性的特征、物理力學(xué)性質(zhì)、地震效應(yīng)及液化判別等方面，對(duì)地基處理、持力層的選擇等進(jìn)行了分析，通過(guò)各種鉆探、原位測(cè)試和土試手段，為工程場(chǎng)地的建設(shè)提供了科學(xué)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

巖土工程，工程地質(zhì)條件，地震效應(yīng)，液化判別

近年來(lái)隨著我國(guó)工程建設(shè)的飛速發(fā)展,許多工程項(xiàng)目都會(huì)遇到砂巖及其上覆土層的巖土工程問(wèn)題,因此,加強(qiáng)對(duì)這一問(wèn)題的研究是促進(jìn)我國(guó)工程建設(shè)的需要,也是推動(dòng)巖土工程發(fā)展的需要。本文結(jié)合南京地區(qū)河海大學(xué)學(xué)生公寓高層建筑物地基勘察的一個(gè)實(shí)例,對(duì)砂巖地區(qū)的巖土工程勘察進(jìn)行初步的分析。

1 工程概況

本項(xiàng)目基地南北長(zhǎng)約350 m，東西長(zhǎng)約180 m，總占地約63 000 m2，場(chǎng)地隸屬于崗地地貌單元。場(chǎng)地內(nèi)現(xiàn)西北側(cè)為園木林，地勢(shì)較高，有一定起伏，南側(cè)為草坪區(qū)，地勢(shì)北高南低，緩坡。東側(cè)為道路，西南角分布一水塘，勘探期間進(jìn)行了抽水、清淤。擬建1號(hào)～3號(hào)本科生樓、食堂、4號(hào)博士生樓、5號(hào)留學(xué)生樓等學(xué)生公寓和輔助用房，框架、剪力墻和框剪結(jié)構(gòu)，總計(jì)地上約10 萬(wàn)m2。

本次勘察旨在結(jié)合調(diào)查研究鄰近場(chǎng)區(qū)地質(zhì)環(huán)境，按規(guī)范和設(shè)計(jì)院有關(guān)技術(shù)要求來(lái)進(jìn)行。勘察點(diǎn)主要沿建(構(gòu))筑物周邊線及柱網(wǎng)布設(shè)，共布設(shè)勘察孔52個(gè)，其中控制性技術(shù)孔26個(gè)，一般性技術(shù)孔26個(gè)。詳細(xì)查明擬建場(chǎng)地巖土體工程地質(zhì)條件，評(píng)價(jià)場(chǎng)地及地基穩(wěn)定性，為擬建物施工圖設(shè)計(jì)提供各項(xiàng)地質(zhì)資料，具體任務(wù)為：

1)查明擬建場(chǎng)區(qū)內(nèi)巖土體巖性、結(jié)構(gòu)、成因、類型、埋藏分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)，提供各巖土層承載力。2)評(píng)價(jià)場(chǎng)區(qū)地震效應(yīng)，判別砂性土液化、建筑場(chǎng)地類別，劃分抗震地段。3)查明場(chǎng)區(qū)地下水類型、埋藏條件、滲透性和水、土對(duì)建筑材料腐蝕性作出評(píng)價(jià)。4)提出經(jīng)濟(jì)合理、安全可行的地基基礎(chǔ)方案，提供各項(xiàng)巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)。

2 地質(zhì)條件分析

2.1 場(chǎng)地地質(zhì)層的劃分

根據(jù)巖土體巖性、結(jié)構(gòu)、成因類型、埋藏分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的異同性，可將勘察深度范圍內(nèi)巖土體劃分為4個(gè)工程地質(zhì)層，10個(gè)亞層。各層工程地質(zhì)特征分述如下：

①-1雜填土、①-2素填土、②粉質(zhì)粘土、③粉質(zhì)粘土、④-1a泥質(zhì)砂巖(強(qiáng)風(fēng)化)、④-1砂巖(強(qiáng)風(fēng)化)、④-2ap破碎狀泥質(zhì)砂巖(中風(fēng)化)、④-2p破碎狀砂巖(中風(fēng)化)、④-2a泥質(zhì)砂巖(中風(fēng)化)、④-2砂巖(中風(fēng)化)。

淺部①-1層雜填土、①-2層素填土，堆填時(shí)間約10年，松散，不均質(zhì)，不能直接利用；②層粉質(zhì)粘土，中壓縮性，中低強(qiáng)度，工程地質(zhì)條件相對(duì)較差；③層粉質(zhì)粘土，中壓縮性，中高強(qiáng)度，工程地質(zhì)條件良好。底部基巖為砂巖、泥質(zhì)砂巖，風(fēng)化層厚度變化較大，其中④-1a層泥質(zhì)砂巖(強(qiáng)風(fēng)化)及④-1層砂巖(強(qiáng)風(fēng)化)，中高強(qiáng)度，遇水易軟化，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)；④-2a層泥質(zhì)砂巖(中風(fēng)化)，為軟化巖石，軟化系數(shù)為 0.30，巖體較完整，局部夾砂質(zhì)泥巖，基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，為擬建物較好的樁基持力層；④-2ap層破碎狀泥質(zhì)砂巖(中風(fēng)化)，裂隙極發(fā)育，遇水易軟化、崩解；④-2層砂巖(中風(fēng)化)，為軟化巖石，軟化系數(shù)為0.44，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)，為擬建物較好的樁基持力層；④-2p層破碎狀砂巖(中風(fēng)化)，裂隙極發(fā)育，遇水易軟化、崩解。

2.2 土層透水性評(píng)價(jià)

根據(jù)地下水的賦存、埋藏條件，本場(chǎng)地的地下水類型主要為孔隙潛水，其次為基巖裂隙水。孔隙潛水主要賦存于淺部①-1層雜填土、①-2層素填土、②層粉質(zhì)粘土中，含水介質(zhì)為黏性土，其滲透性差，含水量貧乏。

基巖裂隙水主要賦存于④-1a，④-1，④-2ap，④-2p層裂隙中，富水性和透水性不均一，連通性差。勘察期間，對(duì)J22，J26，P14孔采用套管隔水進(jìn)行基巖裂隙水量測(cè)，均未測(cè)到水位。根據(jù)鄰近工程施工經(jīng)驗(yàn)，局部基巖裂隙水發(fā)育，水量較大。

據(jù)室內(nèi)滲透系數(shù)測(cè)試并結(jié)合地區(qū)實(shí)踐，各土層滲透性詳見(jiàn)表1。

表1 地基土滲透性評(píng)價(jià)一覽表 cm/s

2.3 地下水和土對(duì)建筑材料的腐蝕性評(píng)價(jià)

1)場(chǎng)地水腐蝕性評(píng)價(jià)。

本次勘察取地下水2組，根據(jù)水質(zhì)分析成果，各離子含量詳見(jiàn)表2；按環(huán)境類型水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評(píng)價(jià)詳見(jiàn)表3。

表2 地下水主要離子含量一覽表 %

2)場(chǎng)地土腐蝕性評(píng)價(jià)。

本次勘察在J7,J17號(hào)鉆孔，地下水位以上取土作易溶鹽檢測(cè)分析，各離子含量見(jiàn)表4，按環(huán)境類型土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評(píng)價(jià)見(jiàn)表5。

3 地基土承載力特征值

依據(jù)土工試驗(yàn)及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)指標(biāo)查DGJ 32/J 12—2005南京地區(qū)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范及按GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.5公式，利用抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)成果進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合地區(qū)勘察經(jīng)驗(yàn)，綜合確定各層地基土的承載力特征值，見(jiàn)表6。

表3 按環(huán)境類型水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評(píng)價(jià)

表4 主要離子含量一覽表

表5 按環(huán)境類型土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性評(píng)價(jià)

表6 地基土承載力特征值綜合確定一覽表

4 場(chǎng)地與地基的地震效應(yīng)分析

4.1 抗震設(shè)防烈度及場(chǎng)地類別的劃分及設(shè)計(jì)特征周期

按GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，本地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g。

表7 抗震設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表

根據(jù)擬建物的結(jié)構(gòu)層次及抗震設(shè)防類別特點(diǎn)，結(jié)合場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，選取鉆孔進(jìn)行了波速測(cè)試，根據(jù)波速報(bào)告中土層實(shí)測(cè)波速平均值，選取擬建食堂地段不利鉆孔進(jìn)行等效剪切波速估算。場(chǎng)地覆蓋層厚度大于5 m，小于50 m(中風(fēng)化巖以淺)，按最不利因素考慮，場(chǎng)地地震設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表7。

4.2 地基土液化判別與抗震地段劃分

場(chǎng)地20 m以淺無(wú)飽和砂(粉)性土分布，可不考慮土的液化影響。擬建場(chǎng)地地形西北側(cè)為園木林，地勢(shì)較高，起伏較大，東側(cè)為道路，西南側(cè)分布一水塘。勘探揭示淺部填土厚度較大,分布不均，基巖面起伏大，巖性不一，綜合判定該場(chǎng)地屬對(duì)建筑抗震不利地段，但根據(jù)野外調(diào)查，本場(chǎng)地未見(jiàn)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，基底巖層穩(wěn)定。因此，從地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)分析，本場(chǎng)地為相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，適宜本工程建設(shè)。

5 地基基礎(chǔ)建議方案

根據(jù)勘探揭示地層，淺部3層土中壓縮性，中高強(qiáng)度，可作為小高層建筑的淺基持力層。埋藏較淺的強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化巖均可作為建筑物淺基礎(chǔ)持力層。根據(jù)各建筑物所處地段揭示地層，結(jié)合建筑物基底設(shè)計(jì)標(biāo)高，分別評(píng)述天然地基可行性：

擬建1號(hào)本科生樓，根據(jù)建筑物基礎(chǔ)埋置深度，基底分布地層主要為③層、④-1層、④-2層、局部④-1a層、④-2p層，雖巖土性質(zhì)不均，但均為中高強(qiáng)度地基土，各巖土層的強(qiáng)度、壓縮性不一，差異沉降不易控制。可考慮以③層、④-1層、④-2層、局部④-1a層、④-2p層為持力層，建議采用筏板基礎(chǔ)。應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)整體剛度，進(jìn)行地基變形驗(yàn)算，并采取必要的結(jié)構(gòu)措施。

擬建2號(hào)、3號(hào)本科生樓，根據(jù)建筑物基礎(chǔ)埋置深度，基底分布地層主要為①-1層、①-2層、局部②層。東南角分布②層，厚度最大約6 m，其強(qiáng)度不滿足荷載要求，其余下臥層均為中高強(qiáng)度地基土。基巖面起伏大，差異沉降不易控制，故不宜采用天然地基，需進(jìn)行地基土加固處理后采用筏板基礎(chǔ)。

擬建食堂，±0設(shè)計(jì)標(biāo)高為20.3 m，北側(cè)及東側(cè)道路需回填約4 m。勘探揭示局部填土較厚，淺部無(wú)整體分布穩(wěn)定，性質(zhì)良好的天然地基持力層，故不宜采用天然地基，需進(jìn)行地基土加固處理后采用筏板基礎(chǔ)。

擬建4號(hào)博士生樓、5號(hào)留學(xué)生樓，根據(jù)建筑物基礎(chǔ)埋置深度，基底分布地層主要為③層、④-1a層、④-1層。由于擬建物荷載較大，③層、④-1a層、④-1層承載力均不能滿足荷載要求，故不宜采用天然地基。建筑規(guī)模大，加上巖土分布不均，沉降差不易控制，可考慮采用樁基礎(chǔ)。因最大柱下荷載較大，基巖面起伏大，埋藏淺，預(yù)制樁難以貫入，單樁承載力難以滿足要求，可考慮采用鉆孔灌注樁，以④-2層砂巖(中風(fēng)化)、④-2a層泥質(zhì)砂巖(中風(fēng)化)為樁端持力層，設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)荷載需要，確定入巖深度或樁數(shù)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)地質(zhì)條件、地基承載力及地基基礎(chǔ)方案分析，對(duì)巖土工程勘察所需提供的設(shè)計(jì)參數(shù)重要性有所理解，在充分了解和領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)要求和經(jīng)濟(jì)合理的前提下，有針對(duì)性的通過(guò)各種鉆探、原位測(cè)試和土試手段，提供科學(xué)合理、符合工程場(chǎng)地條件的設(shè)計(jì)參數(shù)，為其他工程建設(shè)提供了參考依據(jù)。

[1] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JGJ 72—2004，高層建筑巖土工程勘察規(guī)程[S].

[3] 王璐華.建筑工程地質(zhì)勘察與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010(4)：86.

[4] 陳立龍.淺談巖土工程勘察中的基礎(chǔ)地質(zhì)技術(shù)應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2011(22)：133.

[5] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Geotechnical engineering survey case analysis on sandstones area

Cheng Jian Yan Qing

(HohaiUniversityConstructionOffice,Nanjing211100,China)

According to foundation soil engineering properties of student apartment buildings， mainly related to the soil characteristics， physical and mechanical properties， earthquake responses and liquefaction distinguishing and other aspects， this paper made in-depth analysis on foundation treatment， bearing stratum selection and other aspects， through various drilling, in-situ testing and soil testing methods, it has provided scientific design parameters for engineering field construction.

geotechnical engineering， engineering geological condition， seismic effect， liquefaction distinguishing

2015-05-23

成 健(1987- )，男，助理研究員

1009-6825(2015)22-0092-03

TU195.2

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