巖土工程勘察手段的綜合應用

摘要：貴陽市某項目采取原位測試、室內(nèi)試驗等方法獲得巖土力學參數(shù)，并確定地基承載力。本文結(jié)合周圍環(huán)境地質(zhì)調(diào)查和地下水埋深，通過綜合分析確定抗浮水位，確保基坑安全。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察；地基承載力；抗浮水位；基礎

中圖分類號：TU470 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）05-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.05.010

Abstract： A project in Guiyang City adopts in-situ testing， indoor testing， and other methods to obtain geotechnical parameters and determine the bearing capacity of the foundation. Based on the geological investigation of the surrounding environment and the depth of groundwater， this paper determines the anti floating water level through comprehensive analysis to ensure the safety of the foundation pit.

Keywords： geotechnical investigation; foundation bearing capacity; anti floating water level; foundation

巖土工程勘察的目的是對擬建場地周邊地質(zhì)環(huán)境條件及不良地質(zhì)作用進行評價，對擬建物地基持力層進行評價，提供地基持力層巖土力學參數(shù)并對持力層及基礎形式的選擇提供建議。巖土工程勘察常用手段有工程地質(zhì)調(diào)查、鉆探、物探、原位測試、室內(nèi)試驗等。只有將多種手段綜合應用，才能對擬建場地作出全面準確的評價。

1 項目概況

本項目位于貴陽經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)沙沖南路旁，擬建物包括1棟酒店及2棟商住樓。酒店為異形設計，結(jié)構(gòu)類型為框筒結(jié)構(gòu)，最大柱荷載為24 000 kN，地上21層，地下3層，建筑物高度為88.2 m。商住樓結(jié)構(gòu)類型為剪力墻結(jié)構(gòu)，最大柱荷載為16 000 kN，地上17層，地下3層，建筑物高度為53.85 m。該工程重要性等級為二級，場地為中等復雜場地，地基為中等復雜地基，經(jīng)綜合確定，本項目工程勘察等級為乙級。

2 場地地基承載力的綜合確定

2.1 場地地層巖性

通過查閱區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合現(xiàn)場鉆探結(jié)果，對場地內(nèi)地層巖性進行綜合分析。地層巖性自上而下分別為第四系粉土和侏羅系自流井群砂質(zhì)泥巖、灰?guī)r、中風化泥巖。粉土呈黃褐色，稍濕，呈硬塑狀，密實，土質(zhì)較均勻，由下伏砂質(zhì)泥巖風化形成，局部含未完全風化的母巖殘塊，厚度為0～6 m，多數(shù)為1～4 m。強風化砂質(zhì)泥巖呈紫紅色，為薄-中厚層狀，呈泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈砂狀、碎塊狀，遇水軟化。中風化砂質(zhì)泥巖呈紫紅色，為薄-中厚層狀，呈泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖芯呈碎塊狀、短柱狀、柱狀，易風化，遇水易軟化。中風化灰?guī)r呈灰-灰白色，為薄-中厚層狀，呈細-中晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖芯呈碎塊狀、短柱狀、柱狀，力學性質(zhì)好，強度較高。中風化泥巖呈灰綠色，為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖體較完整，巖芯呈短柱狀、柱狀，易風化，遇水易軟化。

2.2 各地層地基承載力的確定

2.2.1 粉土

通過鉆探取土器采集6件粉土樣，在室內(nèi)進行物理力學指標測試，其測試結(jié)果如表1所示。根據(jù)力學指標計算，粉土的地基承載力特征值為205 kPa。

2.2.2 強風化砂質(zhì)泥巖

強風化砂質(zhì)泥巖較破碎，取樣困難，無法做室內(nèi)試驗，故采取重型動力觸探進行6個點的原位測試[1]，其結(jié)果如表2所示。根據(jù)動力觸探結(jié)果，結(jié)合貴州省經(jīng)驗，參照《工程地質(zhì)手冊》[2]，綜合得出強風化砂質(zhì)泥巖地基承載力標準值為500 kPa。

2.2.3 中風化砂質(zhì)泥巖

中風化砂質(zhì)泥巖易風化，遇水易軟化，往往會導致室內(nèi)力學試驗指標計算出的地基承載力特征值比原位測試值低[3]，為更準確地確定承載力值，本項目采用室內(nèi)試驗與現(xiàn)場靜載荷試驗相結(jié)合的綜合方案。

（1）室內(nèi)試驗。取18件中風化砂質(zhì)泥巖樣品進行天然單軸抗壓強度試驗，結(jié)果如表3所示。同時，為確定巖體的完整性指數(shù)，對37個鉆孔的中風化砂質(zhì)泥巖進行聲波測試。根據(jù)聲波測試結(jié)果，經(jīng)計算，巖體完整性指數(shù)均值為0.41，結(jié)合現(xiàn)場節(jié)理裂隙發(fā)育程度、巖體結(jié)構(gòu)面情況，折減系數(shù)取0.13，中風化砂質(zhì)泥巖承載力特征值為800 kPa。

（2）靜載荷試驗。現(xiàn)場共選4個具有代表性的點進行巖基靜載荷試驗，得出中風化砂質(zhì)泥巖地基承載力特征值為1 166 kPa。現(xiàn)場載荷試驗受樣品加工影響較小，更接近實際情況，經(jīng)綜合分析，中風化砂質(zhì)泥巖地基承載力特征值取1 166 kPa。

2.2.4 中風化灰?guī)r

現(xiàn)場共取17件具有代表性的中風化灰?guī)r樣品進行飽和單軸抗壓強度試驗，結(jié)果如表3所示。根據(jù)鉆孔聲波測試結(jié)果，經(jīng)計算，中風化灰?guī)r完整性指數(shù)均值為0.45。考慮巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育、結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度差，折減系數(shù)取0.11，中風化灰?guī)r承載力特征值為4 200 kPa。

2.2.5 中風化泥巖

現(xiàn)場共取14件具有代表性的中風化泥巖樣品進行天然單軸抗壓強度試驗，結(jié)果如表3所示。根據(jù)鉆孔聲波測試結(jié)果，經(jīng)計算，中風化泥巖完整性指數(shù)均值為0.50。結(jié)合巖體節(jié)理裂隙發(fā)育程度、結(jié)構(gòu)面情況，折減系數(shù)取0.17，中風化泥巖承載力特征值為1 100 kPa[4]。

3 地下水的工程影響

經(jīng)場地地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，建設場地在區(qū)域上屬于構(gòu)造-溶蝕作用形成的低中山地貌，位于溶蝕緩丘地段，自然地形總體上西北高、東南低。場地西南側(cè)距南明河約600 m，河面標高為1 068.50 m，根據(jù)水文氣象資料，南明河抗洪水位約為1 073.50 m。

3.1 地下水位測量

通過對鉆孔水位的初見水位和終孔水位進行觀測，潛水埋深在3.09～5.62 m，水位標高為1 068.83～1 071.36 m，水位變幅一般在2～3 m，含水層為覆蓋層。承壓水主要為基巖裂隙水，水頭標高為1 064.23～1 064.52 m，水位變幅一般在1～2 m，含水層為灰?guī)r[5]。

3.2 樁孔涌水量及基坑涌水量估算

本次勘察按潛水非完整井的大井法概化進行樁孔涌水量計算[2]，如式（1）所示。其中，K值為0.8 m/d，H值為15 m，s值為10 m，R值為100 m，r值為67.5 m。

式中：Q為涌水量，m3/d；K為含水層滲透系數(shù)，m/d；H為靜止水位高度，m；s為水位降低值，m；R為地下水降落范圍，即影響半徑，m；r為井筒半徑，m。

假設樁孔直徑為2 m，有效進水段厚度為15 m，水位降升為10 m，查《工程地質(zhì)手冊》，確定地下水參數(shù)推薦值：地下水的影響半徑為100 m，地下水的滲透系數(shù)為0.8 m/d。經(jīng)計算，豐水期預計樁孔涌水量為141.28 m3/d。假設基坑直徑為135 m，有效進水段厚度為15 m，水位降升為10 m，查《工程地質(zhì)手冊》，確定地下水參數(shù)推薦值：地下水的影響半徑為100 m，地下水的滲透系數(shù)為0.8 m/d。經(jīng)計算，豐水期預計基坑涌水量為3 445.64 m3/d。

3.3 抗浮水位的綜合評定

該場地上部中風化砂質(zhì)泥巖為隔水層，下部中風化灰?guī)r為含水層，場地地下室底標高為1 062.4 m，僅從地下水角度考慮，按承壓水水位標高1 064.52 m及2 m水位變幅，則1 066.52 m即為抗浮水位。但場地位置較周邊低，為地表水匯集區(qū)，基坑易積水形成盆池效應。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，擬建場地旁一酒店地下室底板由于地下水原因已遭受破壞。綜合考慮后，采用場地最低排泄口1 072.5 m進行設計。

4 基礎形式綜合建議

該項目建筑物單柱荷載比較大，承壓水豐富。早期建議采用樁基礎方案，以中風化灰?guī)r作為地基持力層。由于需鑿穿上部中風化砂質(zhì)泥巖，樁長較大，且水下施工難度較大，施工降水井需要配套相應的排水措施。本著優(yōu)化基礎、減少成本和縮短工期的原則，采用巖載荷試驗，提高中風化砂質(zhì)泥巖的承載力。經(jīng)分析，最終選用筏板基礎，以中風化砂質(zhì)泥巖作為地基持力層，減小造價、縮短工期，同時消除地下水的不利影響。

5 結(jié)語

本項目通過不同的勘察手段，確定不同地層巖性的承載力特征值，特別是針對中風化砂質(zhì)泥巖，通過靜載荷試驗，提高地基承載力，為最后筏板基礎的選擇提供數(shù)據(jù)支撐。其間結(jié)合周邊地質(zhì)環(huán)境調(diào)查及地下水埋深，開展綜合分析，確定基坑抗浮水位，確保基坑安全。

參考文獻

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