巖土工程勘察與地基設計分析

劉傳遠

(貴州省地質礦產勘查開發局112地質大隊，貴州 安順 561000)

0 引 言

隨著高層建筑的不斷修建，對各類建筑場地的勘察任務也變得越來越多。對與場地的勘察設計是后期建設前提以及施工安全和建筑的正常使用保障。本文將結合某工程實例對該場地地基進行分析。

1 擬建工程概況

擬建場地位于安順市大西橋鎮正在建設的“貴安大道北側”，交通十分便利。該工程分為A、B、C、D、E等5區，結構類型為框架結構，擬采用基礎形式為獨立柱基或樁基，單柱荷載3 600 kN，基礎對沉降及差異沉降敏感。

2 場地工程地質條件

2.1 自然地理氣候

場區屬典型的高原型濕潤亞熱帶季風氣候，雨量充沛，年平均降雨量1 360 mm，年平均氣溫14℃，歷史最高氣溫34.3°，最低氣溫-7.6°。

2.2 地形地貌

擬建場地地處長江水系烏江流域和珠江水系北盤江流域的分水嶺地帶，位于溶蝕殘丘——洼地地貌區，通過洼地及溶蝕殘丘、斜坡洼地地帶，地形總體呈北西側、南東側兩端高，中間低，自然地形起伏相對較小。

2.3 地質構造

據區域地質資料及現場調查，場地內未見斷層通過，地層分布連續，基巖巖性為三疊系下統安順組(T1a)白云巖，巖層呈單斜產出，據基巖露頭測得，基巖巖層產狀為傾向120°，傾角5°；主要有兩組節理，其中一組產狀為傾向205°，傾角81°，間距為1.0 m左右；另一組節理產狀為傾向265°，傾角85°，間距為2.0～3.0 m；節理面均為鈣質、鐵質膠結，膠結程度一般，節理連通性約為60 %左右。

2.4 地層巖性

本次勘察范圍內的地層自上而下劃分為：第四系素填土(Qml)、第四系坡洪積紅粘土(Qdl+pl)(分為硬塑狀和可塑狀)、三疊系下統安順組(T1a)白云巖(分為強風化和中風化)，根5個巖土單元(土質單元3個、巖質單元2個)。

3 場地工程地質條件評價

3.1 土質單元

3.1.1 素填土

場地中的素填土，為近期場平施工所致，成份較單一，主要由粘土組成，任意堆填，結構松散，未完成自重固結，力學性質差。因此，該層無實際工程意義。

3.1.2 硬塑狀紅粘土

本次勘察在場地中的取10件硬塑狀紅粘土土樣試驗結果，按照規范對試驗結果進行統計計算。根據統計計算結果，按公式fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck計算硬塑狀紅粘土承載力特征值。取γm=16.0 kN/m3，假定b=3.00 m，d=0.50 m；由土的內摩擦角標準值φ=7.8°，查表5.2.5內插法取：Mb=0.134，Md=1.526，Mc=3.897，計算得：

fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck

=0.134×17.48×3.0+1.526×16.5×0.5+3.897×43.56

=189.37 kPa

建議本場地硬塑狀紅粘土地基承載力特征值取fa=180 kPa。

3.1.3 可塑狀紅粘土

同上在場地內取10件可塑狀紅粘土土樣作室內試驗，按照規范對試驗結果進行統計計算。經過公式fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck計算可塑粘土承載力特征值。取γm=16.0 kN/m3，假定b=3.00 m，d=0.50 m；由土的內摩擦角標準值φ=6.0°，查表5.2.5得，Mb=0.10，Md=1.39，Mc=3.71，計算得：

fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck

=0.10×17.01×3.0+1.39×16.0×0.5+3.71×36.0

=149.7 kPa

根據場地實際情況，結合地方經驗，建議本場地可塑狀紅粘土地基承載力特征值取fak= 149 kPa。

3.2 巖質單元

3.2.1 強風化白云巖

強風化白云巖為破碎巖體、軟質巖石，巖芯呈砂狀，按行業規范地基承載力特征表，結合巖體的特征，并參考擬建場地所在地區市建筑經驗，取：r=24 kN/m，fak=500 kPa，E0=29 MPa

3.2.2 中風化白云巖

采集場地中的15件巖樣試驗結果，對巖樣進行室內試驗結果進行統計整理，計算結果見表1。

依據規范并結合場地實際情況，取折減系數φ=0.12，計算得場地中風化白云巖地基承載力特征值為： fa=φ×frk=0.12×30.97=3.716 MPa=3 716 kPa綜合考慮到開挖和風化影響，同時結合地區特點和已有建筑經驗，建議本場地中風化白云巖地基承載力特征值fa=3 700 kPa。

擬建場地主要巖土單元的地基設計參數建議使用值見表2。

表1 巖樣室內試驗主要指標統計表

表2 各巖土單元地基設計參數表

4 場地穩定性和適宜性及地基均勻評價

4.1 場地穩定性評價

擬建場地相對較緩，無斷層通過，場地及周邊無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質現象存在，場地地層連續，產狀穩定，場地穩定。

4.2 地基穩定性評價

擬建場地的素填土為近期平場的非壓實新填土，未完成自重固結，力學強度低，不具備承載力，穩定性差，不能作為地基持力層；紅粘土層無不良土洞及人工洞穴，作為地基持力層穩定性較好；場地下伏基巖屬碳酸鹽巖石，溶溝、溶槽和溶蝕微溶孔較發育及風化差異性明顯，但通過超挖處理后，巖質地基穩定。但場地內局部地段地坪底板的巖土混合產生不均勻沉降會對其產生不利影響，因此，地坪底板需要采取切實可行的地基處理與構造措施。

4.3 地基均勻性評價

4.3.1 土質地基均勻性評價

本場地土質地基為素填土和紅粘土，其中素填土為近期平場的非壓實新填土，厚度分布不均，其均勻性差；紅粘土層主要分布在場地東側C區的C4單元、D區、E區，厚度較厚，平均厚7.84 m。

根據技術規范可知：

單獨基礎：Z(m)=Z1p1+1.5

式中Z1取0.003 m/kN，單獨基礎的總荷載P1取3 600 kN/柱，計算得：

單獨基礎：Z(m)=12.30 m

由于場地東側C區C4單元、D區、E區紅粘土層平均厚度為7.84 m，小于以上計算的Z(m)，所以本場地的紅粘土地基變形均勻性分類為Ⅱ類，為變形不均勻地基。查表可得：

Ir=wL/wp，Ir’=1.4+0.006 6 wL。將實測wL和wp代入上述公式得：

①硬塑狀紅粘土：Ir=1.97>Ir’=1.91

②可塑狀紅粘土：Ir=1.96>Ir’=1.88

本場地紅粘土的復浸水特性分類Ⅰ類，收縮后浸水膨脹，能恢復到原位。

4.3.2 巖質地基均勻性評價

本場地巖質地基分為強風化白云巖和中風化白云巖，其中強風化白云巖部分鉆孔沒有分布，且厚度分布不均勻，作為地基的均勻性較差；中風化白云巖分布連續、穩定，承載力高，本次鉆探范圍內未揭穿，層厚度大，作為地基穩定性、均勻性好。

5 結 語

通過結合區域地質條件和工程地質條件，對場地各巖土單元地基承載力計算和地基設計分析主要有以下幾點結論①擬建場地類別為II類，屬抗震一般地段，擬建場地穩定。②擬建場地主要不良地質現象為巖溶中等發育，其特征造成基巖面標高起伏較大對地基穩定性的影響。③擬建場地采用硬塑狀紅粘土和巖石作為基礎持力層滿足擬建物的荷載要求，但要考慮土巖組合地基對地基穩定性的影響。④為了避免大開大挖，甲方及設計因地制宜，根據地形的起伏，按照不同的±0.00標高平整場地開挖施工后，不會形成難于處理的高陡邊坡及增加地基處理難度。綜上所述，采取有效合理措施防治后能確保地基及邊坡穩定性，場地適宜于建筑。