宿州市場地巖土工程綜合評價研究

張海濤 馮松寶 丁點點

摘 要：對宿州市綜合檢測中心進行了巖土工程勘察研究，通過工程地質測繪、勘探和取樣、原位測試與室內實驗等勘察方法，得到地基巖土構成、地基巖土層的物理力學性質和水文地質條件等信息，并對場地巖土工程作出綜合評價。結果表明：場地地基巖土共分為6層，天然地基設計參數和樁基設計參數是地基基礎設計的依據，擬建場地內特殊性巖土主要為雜填土，上部填土厚度不均，下部填土厚度穩定，性質較好但均勻性一般。

關鍵詞：巖土工程勘察；物理力學性質；水文地質條件；基礎設計參數

中圖分類號：TU470 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）22-0132-03

Comprehensive Evaluation of Site Geotechnical Engineering in Suzhou

ZHANG Haitao1 FENG Songbao2 DING Diandian2

（1. Suzhou University Anhui Coal Mine Exploration Engineering Technology Research center， Suzhou Anhui 234000；2. College of Resources and Civil Engineering， Suzhou University，Suzhou Anhui 234000）

Abstract： Geotechnical engineering investigation and research were carried out in Suzhou Comprehensive Inspection Center. By means of engineering geological surveying and mapping， exploration and sampling， in-situ testing and laboratory experiments， the geotechnical composition， physical and mechanical properties and hydrogeological conditions of the foundation were obtained， and the site rocks were analyzed. The results showed that the ground was divided into six layers. The design parameters of natural foundation and pile foundation were the basis of foundation design. The special rock and soil in the proposed site were mainly miscellaneous fill， the thickness of upper fill was uneven， the thickness of lower fill was stable， and the properties were good but uniform.

Keywords： geotechnical engineering investigation；physical and mechanical properties；hydrogeological conditions；basic design parameters

1 研究區區域概況

宿州市綜合檢測中心該擬建工程項目位于宿州市銀河四路南側，銀河三路北側，宿州萬達東北角地塊，南臨玄凱·水木清華三期[1]。四周臨近主干道，交通便利。附近有宿州壹號酒店和金釜山等餐飲場所，也靠近達琳花園。具體位置見圖1。

2 試驗方法

試驗方法包含工程地質測繪、勘探取樣及原位測試和室內實驗三種。工程地質測繪的目的是要查明擬建區域和附近的工程地質條件，并預測建筑物與地質環境之間的互相作用。工程地質測繪在各種勘察方法中是第一

圖1 研究區位置圖

個進行的，在勘察過程中是一項基礎性工作。進行勘探工作是為了野外試驗、取樣、檢驗和檢測，并詳細研究擬建區域的水文地質條件、巖土體和地質構造等。在勘探過程中，要保持巖土的天然結構和濕度，降低人為擾動的破壞，并選用一些特殊的勘察技術，以準確查明巖土的物理學性質。對擬建筑場地主要采用鉆探這種直接勘探方法，利用的鉆探方法主要有沖擊鉆探、回轉鉆探和震動鉆探等。取樣在勘察過程中是不可或缺的，起是一項普遍性工作。為確保工程經濟效益及所取試樣具有代表性，就要從技術和經濟這兩方面來考慮，進而確定取樣所需的數量。而原位測試和室內試驗的主要目的是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術參數，包括土體原位測試、巖體原位測試、水文地質原位測試等以及分別所需的不同試驗，根據工程所需選取合適的測試方法。

3 場地巖土工程綜合評價

3.1 地基巖土構成

①層雜填土（Qml）。色雜，濕，疏松與稍密狀之間，主要為黏性土夾雜建筑垃圾回填。此層土的性質較差，屬于高壓縮性和濕陷性土。此外，其厚度變化較大，層厚1.50～3.60m，層底標高16.43～18.78m，層底埋深1.50～3.60m。

②層粉質黏土（Q4al+pl ）。呈褐黃、灰黃色，稍濕，可塑與硬塑狀態之間，含鐵錳結核及少量高嶺土，局部夾薄層粉土，其干強度較高，韌性中等。該層在場地內分布廣泛，層厚4.00～6.70m，層底標高11.63～13.71m，層底埋深6.60～8.60m。

③層粉土夾粉砂（Q4al+pl ）。呈灰黃色，濕潤到飽和之間，中等密實到密實之間的狀態，其干強度和韌性都較低。該層在場地內普遍分布，層厚5.40～11.00m，層底標高1.83～7.29m，層底埋深13.00～18.00m。

④層粉質黏土（Q4al+pl ）。呈青灰、灰黑色，稍濕，可塑～硬塑狀態，含少量鐵錳結核，其干強度和韌性都為中等。此層土在場地內分布廣泛，部分夾雜著粉土夾層，且呈密實狀。層厚1.50～3.80m，層底標高-1.32～0.33m，層底埋深19.60～21.20m。

⑤層粉細砂（Q4al+pl）。呈灰黃色，較濕，中等與密實狀之間。此層土在場地內分布廣泛，部分夾雜著薄層粉土和礫石等。層厚5.10～6.50m，層底標高-6.42～5.08m，層底埋深25.90～26.30m。

⑥層粉質黏土（Q3al+pl）。呈褐黃、灰黃色，稍濕，硬塑狀，部分夾雜著薄層粉土，含少量鐵錳結核和姜石，其干強度和韌性都較高。該層未穿透，最大揭露厚度9.00m。

3.2 場地和地基的地震效應

根據現場勘察結果資料可知，場地覆蓋層厚度大于100m。按相關規范規定判定，土的類型為中軟場地土，建筑的場地類別為Ⅱ類。場地內地基土層分布較為均勻，因此場地屬對建筑抗震的一般地段。通過多種規范規定判定，擬建場地抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，設計地震分組為第三組，場地反應譜特征周期Tg=0.45s。場地20m以內分布的③層粉土夾粉砂、⑤層粉細砂均為中密至密實狀態，可不進行液化判別。

3.3 場地地基基礎評價

3.3.1 天然地基設計參數。綜合原位測試和室內土工試驗成果，結合本地資料，擬建場地各層土的地基承載力特征值fak、壓縮模量ES1-2和基床系數建議值可取表1值。

表1 天然地基設計參數表

[層號 巖土名稱 地基承載力特征值

fak/kPa 壓縮模量

ES1-2/MPa 基床系數

K（kN/m3） 2 粉質黏土 220 9.0 4.2×104 3 粉土夾粉砂 240 13.0 2.5×104 4 粉質黏土 210 8.5 4.0×104 5 粉細砂 280 18.0 - 6 粉質黏土 250 11.0 - ]

3.3.2 樁基設計參數。現行樁基礎設計規范要求樁基礎設計必須由樁承擔所有上部結構荷載，因此設計過程中必須認真進行。單樁承載力設計的計算公式為：

[Quk=uqskili+qpkAp] （1）

式中：[Quk]表示單樁豎向極限承載力標準值（kN）；[u]表示樁身周長（m）；[qski]表示單樁第i層土極限側阻力標準值（kPa）；[li]表示第i層土厚度（m）；[qpk]表示持力層端阻力極限標準值（kPa）；[Ap]表示樁身截面積（m2）。

樁深強度設計值的計算公式為：

[N≤0.9ΨApfc+A′sf′s] （2）

式中：N表示軸向壓力設計值（kN）；[Ψ]表示鋼筋混凝土構件的穩定系數；[fc]表示混凝土軸心抗壓強度設計值；[Ap]表示構件截面面積；[f′s]表示鋼筋（HRB335）軸心抗壓強度設計值；[A′s]表示全部縱向鋼筋的截面面積。

該擬建筑物屬于一級建筑物，對抗拔和抗水平荷載能力要求較高，要按公式（3）來計算配筋率

[N≤0.9×Ψ×fcAcr+f′yA′s] （3）

式中，[Acr]表示核心混凝土的面積；[f′y]表示縱向鋼筋抗壓強度設計值，取值為300N/mm2。

通過計算并整理歸納數據得出表2：

表2 樁基設計參數表

[層號 巖土

名稱 混凝土預制樁 干作業鉆孔樁 泥漿護壁鉆孔灌注樁 qsik/kPa qpk/kPa qsik/kPa qpk/kPa qsik/kPa qpk/kPa 2 粉質

黏土 80 - 75 - 78 - 3 粉土夾

粉砂 65 2 300（10m≤L） 60 1 400（5m黏土 75 2 100（10m

3.3.4 基坑工程評價。基坑支護工程是典型的土與結構相互作用的問題。擬建工程設有單層地下室，開挖深度約4.0m。基坑側壁土層為①雜填土、②粉質黏土，基坑底部土層為②粉質黏土。基坑東北兩側距離場地紅線9.00～13.00m，西南兩側距離場地紅線1.00～4.00m。綜合勘察揭露的地層條件、基坑周邊環境，基坑開挖應進行支護，并進行專項設計，建議東西兩側可采用自穩放坡，坡面掛鋼筋網噴錨加固，西南兩側可采用排樁支護。表3和表4為基坑支護設計參數。

表3 放坡系數參數表

[土層編號 坡坡度允許值 ①雜填土 1∶2.5 ②粉質黏土 1∶2.0 ]

表4 基坑設計參數表

[土層

編號 巖土

名稱 靜止側壓力系數k0 天然重度[γ]（kN/m3） 直接剪切 三軸剪切 擋土墻基底摩擦系數[μ] 黏聚力標準值Ck/kPa 內摩擦角標準值[Φuu]

/° 黏聚力標準值Ck/kPa 內摩擦角標準值[Φuu] /° ① 雜填土 - 18.0* 5.0* 8.3* - - - ② 粉質黏土 0.4 19.3* - - 56.0 10.6 0.26* ③ 粉土夾

粉砂 0.5 19.3* 28.3* 15.5* - - 0.28* ]

由以上參數提供基坑防排水措施和基坑監測建議。措施：沿基坑坡頂應做好向外排水的散水坡或設置截水溝，防止地表水流入基坑。基坑開挖到設計要求標高后，應沿著基坑底部周邊設置排水溝和集水井，及時降排坑底積水（宜將地下水位降至坑底標高下不小于0.5m）。特別是在強降水的極端天氣條件下，應確保基坑內積水及時排出，防止積水快速上升，危及基坑側壁或地下室。監測：為避免或減少基坑開挖對基坑支護體系和基坑周邊環境的不利影響，建議進行基坑支護體系的變形監測；基坑周邊環境的變形、位移、沉降、開裂、傾斜等監測；擬建物施工階段及使用階段的沉降觀測。

3.4 場地穩定性和各土層工程性能評價

根據勘探揭露的地層和區域地質資料分析，擬建場地內特殊性巖土主要為雜填土。該場地內無構造斷裂帶通過，場地內不良地質作用不發育，勘察深度范圍內未見古河道、暗塘、人工洞穴等對工程不利的埋藏物，也沒有地面塌陷、沉降、崩塌和滑坡等事件。因此，無對工程建設有影響的不良地質作用。可見，本場地屬穩定場地。對擬建場地內的填土采取適當處理措施后，適宜擬建項目建設。擬建場地上部第四系覆蓋地層結構簡單，上部填土厚度不均，層厚1.50～3.60m，均勻性較差，下部第四紀土層分布連續，厚度穩定，性質較好。綜合評價場地巖土層均勻性一般。

4 結論

①層雜填土：屬高壓縮性土。場地內普遍分布，厚度不一，結構松散，成分復雜。工程性能評價為差，不可直接使用在工程中。

②層粉質黏土：屬中硬土。場地內全區分布，厚度適中，呈硬塑狀態，土質均勻性一般。工程性能評價為良，該層可作為裙房及地下車庫的基礎持力層。

③層粉土夾粉砂：屬中硬土。場地內全區分布，厚度適中，埋深較深，土質均勻，承載力一般。工程性能評價為較好，難以作為樁基的持力層。

④層粉質黏土：屬中硬土。場地內全區分布，厚度較薄，呈硬塑狀態，局部夾粉土夾層，承載力一般。工程性能評價為較好，難以作為樁基的持力層。

⑤層粉細砂：屬中硬土。場地內全區分布，厚度適中，埋深較深，土質均勻，承載力良好。工程性能評價為良好，該層中密至密實，一般預制樁難以穿透，但可作為鉆孔樁的樁基持力層。

⑥層粉質黏土：屬堅硬土。場地內全區分布，厚度大，壓縮性低，承載力較高，工程性能評價為好，是良好的樁端持力層。

參考文獻：

[1]孫巍，沈小克，張在明.巖土工程勘察今后十年發展趨勢[J].工程勘察，2001（3）：66-69.