住宅區(qū)詳查階段巖土工程分析與評(píng)價(jià)

陳振全

摘 要：新密市劉寨鎮(zhèn)某住宅區(qū)由24棟13層住宅樓、開閉所及地下車庫(kù)等附屬建筑物組成。利用鉆孔標(biāo)貫試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、波速測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)等手段，查明了該住宅區(qū)巖土工程地質(zhì)條件。本文對(duì)場(chǎng)區(qū)巖土工程進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，對(duì)住宅樓采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)適宜性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：巖土工程;地質(zhì)條件;地基評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TU195文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）08-0096-03

Analysis and Evaluation of Geotechnical Engineering

in the Detailed Investigation Phase of Residential District

CHEN Zhenquan

（Henan Water Conservancy Survey.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450008）

Abstract： A residential area in Liuzhai town of Xinmi City is composed of 24 13 storey residential buildings， switching station， underground garage and other ancillary buildings. By means of drilling standard penetration test， static cone penetration test， wave velocity test and indoor test， the geotechnical engineering geological conditions of the residential area were found out. This paper analyzed and evaluated the geotechnical engineering of the site， and analyzed and evaluated the suitability of bored pile foundation for residential buildings.

Keywords： geotechnical engineering;geological conditions;foundation evaluation

1 巖土工程勘察概況

擬建的建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地位于新密市劉寨鎮(zhèn)東南，工程由24棟13層住宅樓、開閉所及地下車庫(kù)等附屬建筑物組

成，整個(gè)場(chǎng)地有一層地下車庫(kù)。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范（2009版）》（GB 50021—2001）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）標(biāo)準(zhǔn)，本工程地基按中等地基復(fù)雜程度考慮。勘探點(diǎn)按建筑物周邊、角點(diǎn)布置，鉆孔間距一般為15.0～27.4 m，共布置勘探孔263個(gè)。根據(jù)場(chǎng)區(qū)附近資料，本場(chǎng)地住宅樓按復(fù)合地基或樁基礎(chǔ)考慮，住宅樓孔深度取25.0～40.0 m，開閉所、地下車庫(kù)孔深均取15.0 m，另外布置取方塊樣探井23個(gè)。

2 地形地貌及地層巖性

勘察場(chǎng)地位于新密市劉寨鎮(zhèn)東南，地貌單元屬丘陵區(qū)，地面標(biāo)高為189.4～197.4 m。場(chǎng)區(qū)在勘探深度70.0 m范圍內(nèi)地層為第四系土層及第三系軟巖層，具有土巖雙層結(jié)構(gòu)。地層巖性上部覆蓋層主要為雜填土、粉土、粉質(zhì)黏土，下部巖層主要為砂巖、黏土巖。依其時(shí)代、巖性和工程地質(zhì)特征，自上而下分為10個(gè)巖土體單元，分述如下。

第①層雜填土（Q）：褐黃～褐紅色，濕，結(jié)構(gòu)松散，成分主要為粉土、粉質(zhì)黏土，含有磚塊、石塊等雜物。該層為2010 年后平整場(chǎng)地堆填，揭露厚度一般為0.6～25.4 m，層底埋深為0.6～25.4 m。

第②層粉土（Q）：黃褐色，稍濕，稍密～中密，搖振反應(yīng)中等，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，土質(zhì)不均，含有鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑一般在2 cm左右，見有灰白色鈣質(zhì)網(wǎng)紋及蝸牛殼碎片。該層?xùn)|厚西薄，局部缺失，揭露厚度一般為0.8～7.7 m，層底埋深為3.0～8.6 m。

第③層粉土（Q）：黃褐色，稍濕，稍密～中密，搖振反應(yīng)中等，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，土質(zhì)不均，含有鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑一般為1～3 cm，見有灰白色鈣質(zhì)網(wǎng)紋。該層?xùn)|厚西薄，局部缺失，揭露厚度一般為1.0～4.9 m，層底埋深為7.4～13.0 m。

第④層粉質(zhì)黏土（Q）：褐紅色～黃褐色，可塑～硬塑狀，無(wú)搖振反應(yīng)，稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等，土質(zhì)不均，局部夾有粉土薄層。揭穿厚度為1.3～5.7 m，層底埋深為11.5～15.9 m。

第⑤層砂巖（N1L）：淺黃～黃褐色，局部棕黃色，強(qiáng)～全風(fēng)化，為軟質(zhì)巖，成巖差，巖芯多呈散砂狀，局部泥質(zhì)含量較高，巖芯呈薄餅狀或碎塊狀，見較多灰白色鈣質(zhì)團(tuán)塊，巖性不均，局部相變?yōu)轲ね临|(zhì)砂巖。揭露厚度一般為13.4～15.2 m，層底埋深為18.7～20.1 m。

第⑥層黏土巖（N1L）：棕黃色、淺棕紅色雜灰綠色，為軟質(zhì)巖，成巖差，多呈堅(jiān)硬土狀，含有灰白色鈣質(zhì)團(tuán)塊，巖心呈柱狀，巖性不均，局部相變?yōu)樯百|(zhì)黏土巖或泥質(zhì)砂巖。揭露厚度一般為5.7～7.4 m，層底埋深為22.7～24.1 m。

第⑦層黏土巖（N1L）：棕黃色、淺黃色、淺棕紅色雜灰綠色，為軟質(zhì)巖，成巖差，多呈堅(jiān)硬土狀，見較多灰綠色黏土礦物及灰白色鈣質(zhì)團(tuán)塊，巖心呈柱狀，巖性不均，局部相變?yōu)樯百|(zhì)黏土巖或泥質(zhì)砂巖。該層在東部加深揭穿，揭穿厚度一般為15.2～19.0 m，層底埋深為38.2～40.5 m。

第⑧層砂巖（N1L）：淺黃～黃褐色，強(qiáng)化，為軟質(zhì)巖，成巖較差，巖芯多呈碎塊狀，局部散砂狀，局部泥鈣質(zhì)含量較高巖芯呈短柱狀或柱狀，見較多灰白色鈣質(zhì)團(tuán)塊，巖性不均，局部相變?yōu)轲ね临|(zhì)砂巖。該層在東部加深揭露，揭露厚度一般為10.4～15.2 m，層底埋深為51.2～54.3 m。

第⑨層黏土巖（N1L）：棕黃色、淺黃色、淺棕紅色雜灰綠色，為軟質(zhì)巖，成巖差，多呈堅(jiān)硬土狀，見較多灰綠色黏土礦物及灰白色鈣質(zhì)團(tuán)塊，巖心呈柱狀，巖性不均，局部相變?yōu)樯百|(zhì)黏土巖或泥質(zhì)砂巖，易干縮，切面光滑。該層在東部加深揭露，揭露厚度一般為10.4～13.2 m，層底埋深為65.3～66.5 m。

第⑩層泥灰?guī)r（N1L）：灰白色、淺黃色、淺棕紅色雜灰綠色，為較軟巖，成巖較差，見較多灰綠色黏土礦物及灰白色鈣質(zhì)團(tuán)塊，巖心呈柱狀，巖性不均，局部相變?yōu)樯百|(zhì)黏土巖或鈣質(zhì)砂巖，易干縮，切面較粗糙。該層揭露最大厚度為4.7 m（未揭穿），揭露最大深度為70.0 m。

3 場(chǎng)區(qū)各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，各土體單元室內(nèi)試驗(yàn)物理、力學(xué)指標(biāo)建議值如表1所示。為評(píng)價(jià)巖石的強(qiáng)度，對(duì)巖石進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，各巖層抗壓強(qiáng)度建議值如表2所示。

4 巖土工程分析與評(píng)價(jià)

4.1 地基土的承載力和壓縮性評(píng)價(jià)

經(jīng)試驗(yàn)可得，各土層的地基承載力特征值（用fak 表示）及各土體單元壓縮性指標(biāo)建議值如表3所示。

4.2 黃土狀土濕陷性評(píng)價(jià)

住宅樓基底壓力均為220 kPa，濕陷性評(píng)價(jià)按300 kPa壓力進(jìn)行。根據(jù)本場(chǎng)區(qū)24個(gè)鉆孔原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)分析：場(chǎng)地東部老沖溝內(nèi)第①層雜填土存在Ⅰ級(jí)（輕微）～Ⅱ級(jí)（中等）濕陷性，濕陷系數(shù)[δS]=0.015～0.036，濕陷量為201.8～539.2 mm，濕陷起始?jí)毫?4～283 kPa。另外，第①層雜填土自重濕陷系數(shù)[δZS]=0.016，自重濕陷量為24.0～36.0 mm，自重濕陷量計(jì)算值小于70 mm，為非自重性濕陷黃土場(chǎng)地[1]。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合工程實(shí)際情況可知，如果采用復(fù)合地基或天然地基，建議采取強(qiáng)夯法消除上部土層濕陷性。

4.3 場(chǎng)區(qū)地基土腐蝕性評(píng)價(jià)

根據(jù)土的腐蝕性試驗(yàn)，按照《巖土工程勘察規(guī)范（2009版）》（GB 50021—2001）規(guī)范附錄G，擬建場(chǎng)地環(huán)境類型為Ⅱ類。通過分析場(chǎng)區(qū)地基土的腐蝕性試驗(yàn)成果可知，場(chǎng)區(qū)地基土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及混凝土中鋼筋均具有微腐蝕性[2]。

4.4 地基均勻性評(píng)價(jià)

當(dāng)?shù)叵萝噹?kù)基礎(chǔ)埋深在±0.00以下6.30 m時(shí)，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）的表3.0.2，判定本場(chǎng)地地基土為非均勻[3]。

4.5 場(chǎng)地土類型及建筑場(chǎng)地類別

本場(chǎng)地上部土層20.0 m深度范圍內(nèi)土層等效剪切波速為139.1～330.2 m/s。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探和區(qū)域資料，本場(chǎng)地覆蓋層厚度小于50 m，場(chǎng)地類別為Ⅱ～Ⅲ類。位于沖溝內(nèi)的建筑物，建議按Ⅲ類場(chǎng)地考慮，其余地段建筑物建議按Ⅱ類場(chǎng)地考慮。

4.6 場(chǎng)地穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，本場(chǎng)地?zé)o活動(dòng)性斷裂通過。場(chǎng)地地層主要由第四系土層組成，無(wú)軟弱土層，不存在震陷的可能性，場(chǎng)地穩(wěn)定性相對(duì)較好，適宜建筑建設(shè)。

按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011—2010）附錄A第A.0.14條，新密市抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為[0.10g]，設(shè)計(jì)地震分組屬于第二組。

4.7 住宅樓天然地基評(píng)價(jià)

地下車庫(kù)若采用獨(dú)立基礎(chǔ)，根據(jù)式（1）進(jìn)行地基強(qiáng)度驗(yàn)算。

[fa=fak+ηbγb-3+ηdγmd-0.5]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：[fa]為修正后的地基承載力特征值;[fak]為地基承載力特征值;[ηb]、[ηd]為基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù);[γ]為基礎(chǔ)底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度;[b]為基礎(chǔ)底面寬度，m，當(dāng)基寬小于3 m按3 m取值，大于6 m按6 m取值;[γm]為基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，地下水位以下取浮重度;[d]為基礎(chǔ)埋置深度，m。

根據(jù)設(shè)計(jì)資料，住宅樓基底壓力為220 kPa。由于場(chǎng)區(qū)有大面積地下車庫(kù)，深度修正應(yīng)從室內(nèi)地面算起，式（1）中，[d]取1.0 m;第②層粉土[γm]取18.4 kN/m3;第③層粉土[γm]取18.6 kN/m3;第⑤層砂巖[γm]取19.5 kN/m3。經(jīng)地基強(qiáng)度驗(yàn)算，若采用獨(dú)立基礎(chǔ)，7、8、9、22、23號(hào)住宅樓地基土強(qiáng)度均能夠滿足建筑物上部荷載要求，其余住宅樓地基土強(qiáng)度不能滿足建筑物上部荷載要求，建議采用樁基礎(chǔ)。

4.8 地下車庫(kù)天然地基評(píng)價(jià)

地下車庫(kù)若采用筏板基礎(chǔ)時(shí)，根據(jù)式（1）進(jìn)行地基強(qiáng)度驗(yàn)算。車庫(kù)單位荷載[Pk]=50 kPa，超載折算的土厚作為基礎(chǔ)埋深，計(jì)算公式為：

[d=Pk÷γm]=50÷19.5=2.6 m? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

經(jīng)地基強(qiáng)度驗(yàn)算，地下車庫(kù)若采用筏板基礎(chǔ)，1、2、3號(hào)住宅樓地基土強(qiáng)度能夠滿足建筑物上部荷載要求，其余住宅樓地基土強(qiáng)度不能夠滿足建筑物上部荷載要求，建議采用樁基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

第一，擬建場(chǎng)地屬丘陵地貌，勘探深度范圍內(nèi)地層巖性為第四系土層及第三系砂巖、黏土巖層，場(chǎng)地構(gòu)造穩(wěn)定性較好，建筑環(huán)境優(yōu)越。勘探深度內(nèi)未見地下水，對(duì)基礎(chǔ)及基礎(chǔ)施工無(wú)影響。

第二，本場(chǎng)地東部老沖溝內(nèi)第①層雜填土存在Ⅱ級(jí)（中等）濕陷性，自重濕陷量計(jì)算值小于70 mm，為非自重性濕陷黃土場(chǎng)地。東部地下車庫(kù)填土較厚，如果采用復(fù)合地基或天然地基，建議先消除上部土層的濕陷性，也可以采用樁基礎(chǔ)進(jìn)行處理。11號(hào)樓東半部、14～20號(hào)樓位于沖溝內(nèi)填土較厚，建議進(jìn)行地基處理，也可以采用樁基礎(chǔ)。

第三，場(chǎng)區(qū)7、8、9、22、23號(hào)住宅樓地基土強(qiáng)度均能滿足建筑物上部荷載要求，可以采用天然地基筏板基礎(chǔ);其余住宅樓地基土強(qiáng)度不能夠滿足上部荷載要求或位于巨厚層填土中，應(yīng)進(jìn)行地基處理或采用樁基礎(chǔ)。如果場(chǎng)區(qū)地下車庫(kù)采用筏板基礎(chǔ)，1、2、3號(hào)樓地基土強(qiáng)度能夠滿足建筑物上部荷載要求，可以采用天然地基筏板基礎(chǔ)，但是4、5、6、10、12、13、21號(hào)樓地基土強(qiáng)度不能夠滿足建筑物上部荷載要求，應(yīng)進(jìn)行地基處理，或采用樁基礎(chǔ)。

第四，住宅樓采用載體樁方案或鉆孔灌注樁方案時(shí)，以第⑤層砂巖、第⑥層黏土巖、第⑦層黏土巖、第⑧層砂巖作為樁端持力層，均能滿足上部荷載要求。設(shè)計(jì)部門應(yīng)根據(jù)上部荷載的具體情況確定布樁形式、樁長(zhǎng)及樁距。樁基施工完成后應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)成果修正采用。

第五，本場(chǎng)地建筑物基坑開挖最大深度為自然地面下8.0 m。考慮周圍環(huán)境及地質(zhì)條件，建議本場(chǎng)地基坑工程安全等級(jí)取二級(jí)。開挖深度已超過允許直立邊坡高度，為非自穩(wěn)直立邊坡，應(yīng)進(jìn)行基坑邊坡支護(hù)或基坑邊坡土體加固。擬建場(chǎng)地開闊空曠，周邊無(wú)重要建筑物，具備一定的放坡空間，可采用放坡技術(shù)，同時(shí)結(jié)合土釘墻支護(hù)。支護(hù)方案應(yīng)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局.濕陷性黃土地區(qū)建筑標(biāo)準(zhǔn)：GB 50025—2018[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2018.

[2]建設(shè)部，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.巖土工程勘察規(guī)范（2009版）：GB 50021—2001[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[3]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50007—2011[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.