鄭州某環保能源項目基礎方案評價分析

軒吉善 XUAN Ji-shan

（中化地質河南局集團有限公司，鄭州 450000）

1 概述

近年來，隨著國民經濟的高速發展，國內工業化速度加快，對工業建筑的需求迫切，并且建設的地質環境越來越復雜。因此，這對工程地質勘查的理論和技術方法的要求也越來越高。基礎工程對建筑結構的安全與工程造價都有著至關重要影響，基礎方案是建筑結構設計中不可或缺的重要環節之一。建筑結構基礎形式與方案的確定是安全、施工工期、施工技術難易、工程造價等多因素綜合考慮的結果，工程中往往存在著單一目標的習慣性做法和規定性做法，使得建筑結構基礎方案既不經濟也不科學合理。隨著工程技術的不斷發展，應重視和提高工程勘察的質量，加強對建筑結構基礎工程的方案控制，達到最佳技術經濟目標的合理實現。本文借鑒了馬雄光[1]與聶維中[2]對住宅樓的工程地質條件的分析，對本場地工程地質條件進行分析。通常工業建筑應用樁基礎，尋求合適的樁基礎的設計形式和設計方法，使得建筑結構中的樁基礎設計達到最佳的效果，本文借鑒文獻[3-7]中的基礎設計方法，通過進行地基基礎方案分析與評價，提出經濟合理的地基基礎方案，為類似地質條件下的工程提供參考。

2 工程概況

2.1 工程概況

擬建工程為鄭州（南部）環保能源工程，工程位于鄭州新鄭市辛店鎮北約3公里賈咀村。本場地地貌單元區域上屬山前沖洪積平原，場地地形起伏較大，地勢整體南高北低，最大高差約28.5m。鉆孔孔口標高140.6-169.1m。現場地紅線外西側以及場地內北側存在一沖溝，溝頂底高差約20m。

2.2 巖土地層及參數

2.2.1 區域地質構造

根據鄭州市基巖地質圖（1∶100000（河南省地礦局，1988年）、鄭州市地震小區劃研究報告（河南省地震局，1989年）、鄭州市鄭東新區地震小區劃報告（中國地震局地質研究所，2003年）和豫北地區新構造活動特征及中長期地震預報研究（劉堯興等，2001年），近場區范圍內的主要斷層有老鴉陳斷裂、上街斷裂、須水斷裂、花園口斷裂、中牟北斷裂、中牟斷裂、古滎斷裂、郭小寨斷裂和尖崗斷層等，這些斷裂帶及斷層均距本場地較遠，且不屬于活動斷層，均為前第四紀斷裂，可不考慮其對場地穩定性的影響。

2.2.2 地層結構

根據野外靜探、鉆探揭示，場地勘探深度55m范圍內，除表層有少量的耕土、素填土及雜填土外，約12.0m以淺為第四紀上更新統沖洪積形成的粉土、粉質黏土，其下約12.0m-55.0m為二疊系上統泥巖、砂巖。勘察深度內的土層按其不同的成因、時代及物理力學性質差異劃分為8個工程地質單元層。

對場地現場實施勘察結果表明，擬建場地地下水水位埋深約10.6~38.6m，屬第四系松散巖類孔隙潛水。地下水的補給主要為大氣降水。本場地環境類別屬Ⅱ類，根據地下水水質簡分析報告判定擬建場地地下水對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性。現場勘察勘過程中未發現對工程安全有影響的諸如巖溶、滑坡、崩塌、塌陷、采空區、地面沉降、地裂等不良地質作用及古河道、溝浜、防空洞、古墓、孤石等對工程不利的埋藏物。場地西側、北側存在一沖溝，沖溝臨場地側邊坡，呈階梯狀，坡度較大，局部呈陡坎狀，基坑開挖應注意其對施工安全的影響。

2.2.3 地下水條件

本場地勘察期間地下水水位埋深約10.6~38.6m（標高約130.5m），屬第四系松散巖類孔隙潛水。地下水的補給主要為大氣降水。據調查，本場地地下水位年變幅1.0-2.0m，近3-5年最高地下水位埋深約5.0m（標高約136.00m）。考慮到本場地西側及北側為沖溝，預計溝底水位較高。預估設計基準期最高水位埋深0.0m（標高約142.00m），抗浮水位可按埋深0.0m（標高約142.00m）考慮。

“最主要的是你這個當爹的做好示范，不要動不動就跟人吵架，說話也不要這么大聲，做好榜樣比什么都強。”朝敏給周暄下了指令，“以后你要是沖動想干啥事，想想兒子，再權衡怎么做。”

2.2.4 地基土物理力學性質指標

為了較準確地獲得各土層的物理、力學性質指標，本次勘察采用鉆探、探井取原狀樣、室內土工試驗和標貫、重型動力觸探、靜探、波速等測試方法對場地進行綜合評價。根據現場地質勘探資料，各土層的物理力學性能指標見表1。

表1 場地主要土層的物理力學指標

3 基礎方案評價分析

3.1 地基土均勻性評價分析

根據設計方提供的擬建建（構）筑物基礎埋深及±0標高，結合場地地層條件，對擬建建（構）筑物地基土均勻性評價，各建（構）筑物地基土都不均勻。

3.2 人工換填地基強度驗算

由于擬建主控樓、門衛、滲瀝液處理站、工業消防水池、冷卻塔及綜合水泵房、地磅及地磅房、凈水站及旁濾車間、工業廢水處理站局部懸空，擬建管理用房及綜合樓整體懸空，且基礎底部局部為第（1）層耕土、第（1）-1素填土及第（1）-2層雜填土，需采用灰土或素土進行回（換）填處理至設計標高。回（換）填土壓實度滿足規范、設計要求，回（換）填土地基承載力通過地基檢測確定。

根據擬建建（構）筑物的基礎埋深及場地地層條件，使用公式（1）計算進行地基承載力修正。

式中，fak為承載力特征值，kPa；ηb和ηd為基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數；γ為基礎底面以下土的重度（或浮重度），kN/m3；γm為基底以上土的加權平均重度（或浮重度），kN/m3；b為基礎底面寬度，m；d為基礎埋置深度，m。

對擬建門衛、管理用房及綜合樓、地磅及地磅房、凈水站及旁濾車間、飛灰暫存間、工業廢水處理站、油庫油泵房及倉庫采用人工換填地基獨立基礎進行驗算；對擬建工業消防水池、冷卻塔及綜合水泵房、滲瀝液處理站采用人工換填地基筏板基礎方案進行驗算。對于回（換）填后土體地基承載力計算按照130kPa進行計算，實際地基承載力以現場靜載荷試驗為準，場地內擬建建（構）筑物進行人工換填地基評價見表2和表3，下臥層強度和人工換填地基強度均滿足要求。

表2 擬建建（構）筑物人工換填地基獨立基礎評價表

表3 擬建建（構）筑物人工換填地基筏板基礎評價表

3.3 天然地基強度驗算

根據擬建建（構）筑物的基礎埋深及場地地層條件，使用公式（1）進行地基承載力修正。對擬建綜合主廠房（垃圾池）、綜合主廠房（滲瀝液池）以及初期雨水池采用天然地基筏板基礎方案進行驗算，場地內擬建建（構）筑物進行天然地基評價見表4，下臥層強度和人工換填地基強度均滿足要求。擬建綜合主廠房（垃圾池）、綜合主廠房（滲瀝液池）、初期雨水池可采用采用天然地基筏板基礎方案。注：1:如建（構）筑物基礎位于不同土層，則地基持力層取承載力較低的土層進行評價；2:對于第（2）層粉土為濕陷性黃土，ηb=0.2，ηd=1.25.

表4 擬建建（構）筑物天然地基筏板基礎評價表

3.4 后注漿鉆孔灌注樁基礎評價

3.4.1 樁端持力層的選擇

根據擬建綜合主廠房、汽機間（含主變）、主控樓荷載特征及場地地層條件，可采用樁端后注漿鉆孔灌注樁獨立基礎方案，第（5）層及其以下地層均可作為樁端持力層，樁徑可取600mm~800mm。

3.4.2 樁基參數

根據場地各層土的物理、力學參數，結合地區經驗，依據《建筑樁基技術規范》[8]確定鉆孔灌注樁的樁側土的極限側阻力標準值qsik和樁端土的極限端阻力標準值qpk，如表5和表6所示。

表5 后注漿鉆孔灌注樁樁基參數表

表6 側阻力增強系數βsi及端阻力增強系數βp參數表

3.4.3 承載力估算

按《建筑樁基技術規范》[8]中的規范公式（2）~（4）：

單樁豎向承載力特征值：

采用基礎承臺下布樁，樁徑取800mm，采用樁端后注漿方式，按不同樁間距、不同的布樁形式進行估算。具體設計時可根據上部實際荷載，據所提樁基參數，選用合適的樁長、樁徑、布樁方法。若采用后注漿鉆孔灌注樁獨立基礎方案，應在施工前進行試樁，單樁承載力均應以靜載荷試驗結果為準。樁基施工應嚴格按有關規范進行，并做好施工監測和質量檢驗工作。

3.4.4 變形驗算

按《建筑樁基技術規范》[8]式5.5.7沉降計算方法，估算各建（構）筑物沉降量見表7。

表7 綜合主廠房、汽機間（含主變）、主控樓、煙囪、上料坡道基礎沉降量估算表

4 結論

針對本項目的重難點，本次勘察工作取得的成果主要包括以下幾個方面：①針對不同功能區塊、不同的工藝流程、荷載組合，建議了具有工程針對性、適宜性的地基基礎方案，包括天然地基、人工換填地基、樁基礎等。既保證了工程建設安全進行，又最大限度的降低了工程造價。②注意調整泥漿比重，以保證泥皮厚度及樁底沉渣滿足規范要求。灌注樁施工過程中產生的泥漿，可能會對環境造成污染，要做好泥漿外運工作。③本場地第（7）、（7）-1層泥巖及第（8）、（8）-1層砂巖層頂起伏較大，若采用嵌巖樁，施工須安排合適采取適宜的施工工藝、合理安排施工工序，確保樁端進入設計巖層。④從場地的地層結構來看，對成樁影響較大的為鈣質結核層，第（6）層及以下土層鈣質結核含量較多，且局部富集成層；本場地存在第（7）、（7）-1層泥巖、第（8）、（8）-1層砂巖，均對鉆孔灌注樁施工影響較大。施工時應注意采取適當的鉆進方法，保證達到設計樁長。應注意樁底沉渣過多的問題，應增加比重計、沉渣儀的監測次數，并應及時清理。