淺談巖土工程勘察方法與結(jié)果分析

蘇蓉

（安徽信息工程學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，安徽 蕪湖 241100）

0 引言

巖土工程勘察是根據(jù)建設(shè)工程的要求，查明、分析、評(píng)價(jià)建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件，編制勘察文件的活動(dòng)。具體地講，主要勘察內(nèi)容包括：地質(zhì)勘察，了解地表地貌、地層、斷裂等地質(zhì)條件；地下水勘察，了解地下水位、水質(zhì)、滲透性等參數(shù)；巖土體力學(xué)試驗(yàn)，測(cè)定巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)；地震地質(zhì)勘察，了解地震活動(dòng)性、地震烈度、地震斷層等地震參數(shù)；部分地區(qū)還會(huì)進(jìn)行環(huán)境地質(zhì)勘察以及特殊地質(zhì)勘察等。本文結(jié)合太倉(cāng)市擬建小學(xué)建筑場(chǎng)地的實(shí)際情況和勘察要求，僅就巖土工程勘察的方法進(jìn)行介紹，并分析其結(jié)果。

1 工程概況

擬建小學(xué)建筑場(chǎng)地位于太倉(cāng)市，擬建物包括食堂、報(bào)告廳、行政圖文中心、實(shí)驗(yàn)樓、教學(xué)樓、體育館、門衛(wèi)、變電所、地下車庫(kù)及二期旗臺(tái)，總建筑面積約33870.31m2。擬建建物性質(zhì)見表1所示。

表1 擬建建筑物性質(zhì)一覽表

2 巖土工程勘察方法

本次勘察采用機(jī)鉆孔揭露地層及采取土樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，結(jié)合原位測(cè)試（靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及單孔波速測(cè)試）等，對(duì)擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)條件進(jìn)行全面分析，力求勘察資料準(zhǔn)確全面。

2.1 鉆探與取樣

取土、標(biāo)貫孔是使用SH30-2型工程鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，黏性土中采用空心螺紋鉆提土器進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。對(duì)于砂（粉）性土采用泥漿護(hù)壁，沖孔鉆進(jìn)。原狀樣的采取：上部分布的淤泥質(zhì)土，采用薄壁取土器取樣，軟塑狀黏性土采用靜壓法取樣，對(duì)可塑～硬塑狀的黏性土采用重錘少擊法取樣；擾動(dòng)土樣直接在標(biāo)貫器中采取。

2.2 原位測(cè)試

（1）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)：采用自動(dòng)落錘裝置，錘重63.5kg，落距76cm，貫入器至預(yù)定深度后，先預(yù)打15cm，再記錄30cm中每打入10cm的錘擊數(shù)。累計(jì)貫入30cm長(zhǎng)度時(shí)的錘擊數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N。

（2）靜力觸探試驗(yàn)：采用液壓式靜力觸探機(jī)（雙橋），進(jìn)場(chǎng)前探頭已進(jìn)行相關(guān)標(biāo)定，靜力觸探數(shù)據(jù)采集采用LMC310靜探微機(jī)自動(dòng)記錄。

（3）波速試驗(yàn)：采用武漢建科WAVE2000剪切波波速測(cè)試儀，試驗(yàn)設(shè)備包括震源、井下檢波器、觸發(fā)器、自動(dòng)記錄儀。

2.3 室內(nèi)試驗(yàn)

對(duì)采取的淤泥質(zhì)土、軟～硬塑黏性土原狀樣進(jìn)行常規(guī)測(cè)試，對(duì)粉性土和砂土原狀樣及擾動(dòng)樣進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)。場(chǎng)地上部分布的淤泥質(zhì)土，除進(jìn)行常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目外，選取部分代表性土樣進(jìn)行前期固結(jié)壓力、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。為滿足本場(chǎng)地內(nèi)基坑開挖設(shè)計(jì)、施工需要，選取淺層代表性土樣進(jìn)行室內(nèi)滲透試驗(yàn)。

3 巖土工程勘察結(jié)果分析

3.1 場(chǎng)地土的構(gòu)成及特征

勘察深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地地基土除淺部為填土外，均為濱海-河口、湖沼相第四系沉積土層，勘探深度內(nèi)地基土具體情況見場(chǎng)地各土層綜合特征表（見表2所示）。

表2 場(chǎng)地各土層綜合特征表

3.2 場(chǎng)地地震效應(yīng)分析

3.2.1 場(chǎng)地地震設(shè)計(jì)

據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010，2016 年版）[1]，太倉(cāng)地區(qū)抗震設(shè)防烈度7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。擬建食堂、報(bào)告廳、行政圖文中心、實(shí)驗(yàn)樓、教學(xué)樓、體育館抗震設(shè)防類別為乙類。擬建門衛(wèi)、變電所、旗臺(tái)抗震設(shè)防類別為丙類。

3.2.2 場(chǎng)地類別

按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010，2016 年版），據(jù)J1#、J11#、J14#、J51#、J63#、J65#、J83#七個(gè)鉆孔實(shí)測(cè)波速試驗(yàn)結(jié)果，地面以下20.0m深度內(nèi)等效剪切波速分別為 128.81m/s、136.44m/s、128.32m/s、125.43m/s、126.62m/s、134.79m/s、132.65m/s。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010，2016年版）第4.1.3條及第4.1.6條判定，本場(chǎng)地建筑場(chǎng)地類別屬Ⅳ類，與之相應(yīng)的特征周期值為0.65s。

綜合場(chǎng)地各巖土層性狀和地貌特點(diǎn)（有軟土和暗浜分布），場(chǎng)地抗震分類屬對(duì)建筑抗震不利地段。

3.3 軟土震陷影響分析

擬建場(chǎng)地內(nèi)第③1、③2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，承載力特征值小于80kPa，但據(jù)其實(shí)測(cè)平均等效剪切波速值大于90m/s，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009年版）[2]第5.7.11條條文說(shuō)明，可不考慮場(chǎng)地內(nèi)軟弱土震陷影響的問(wèn)題。

3.4 水土腐蝕性分析

經(jīng)調(diào)查，擬建場(chǎng)地附近無(wú)污染源。為判斷地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性，在本場(chǎng)地J20#、J71#鉆孔所取兩組水樣分析結(jié)果（詳見所附水質(zhì)分析報(bào)告），據(jù)《江蘇省巖土工程勘察規(guī)范》（DGJ32/TJ 208-2016）[3]第16.4.7 條之表16.4.7，擬建本場(chǎng)地環(huán)境類型屬Ⅰc類，又據(jù)16.4.8～16.4.16條之規(guī)定，判定結(jié)果見表3所示。

表3 水樣腐蝕性評(píng)價(jià)表

根據(jù)分析結(jié)果，綜合判定本場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有微腐蝕性；在長(zhǎng)期浸水、干濕交替作用時(shí)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。

3.5 場(chǎng)地巖土參數(shù)分析

3.5.1 巖土參數(shù)的選用

各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)代表值選用原則：物理指標(biāo)、靜力觸探qc/fs值、標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)N、壓縮試驗(yàn)指標(biāo)取分層統(tǒng)計(jì)平均值；抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取分層統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值，統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)按巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001，2009年版）[2]第14.2.4條方法確定。室內(nèi)巖土試驗(yàn)各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表4所示。

表4 各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)一覽表

3.5.2 地基承載力和變形參數(shù)的確定

地基承載力特征值（fak）根據(jù)有關(guān)規(guī)范規(guī)定，按土層物理指標(biāo)、強(qiáng)度指標(biāo)，結(jié)合靜力觸探qc/fs值、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，以及工程經(jīng)驗(yàn)綜合確定，并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)建提供各土層地基承載力特征值（fak），見表5所示。

表5 地基承載力估算一覽表

表6中，標(biāo)貫按《南京地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DGJ32/J12-2005）[4]，查表F.0.3-1、F.0.3-4得到；地基承載力計(jì)算值按規(guī)范GB50007-2011[5]中的5.2.5公式計(jì)算得到。

表6 樁基設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表

3.6 樁基礎(chǔ)參數(shù)選擇與承載力估算

3.6.1 樁端持力層的選擇

從深部土層的構(gòu)成分析，勘探深度內(nèi)適合作樁基持力層的有⑥2、⑥3層粉質(zhì)黏土，具體分析如下：

⑥2層粉質(zhì)黏土：靜探qc平均值為1.336MPa，其層頂標(biāo)高為-26.46～-23.14，揭露厚度為3.70～6.80m，在擬建體育館區(qū)域厚度及埋深變化范圍不大，可作為擬建體育館的樁基持力層。

⑥3層粉質(zhì)黏土：靜探qc平均值為1.751MPa，其層頂標(biāo)高為-30.45～-29.12，揭露厚度為7.00～9.10m，地層較平穩(wěn)且具有一定埋深，可作為該工程擬建食堂、報(bào)告廳、行政圖文中心、實(shí)驗(yàn)樓、教學(xué)樓、體育館的樁基持力層。

3.6.2 樁基設(shè)計(jì)參數(shù)的選取

由場(chǎng)地各地基土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、靜探及標(biāo)貫試驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)程查表、計(jì)算并結(jié)合地區(qū)勘察及樁基施工經(jīng)驗(yàn)，綜合確定本場(chǎng)地各土層樁基設(shè)計(jì)參數(shù)見表6所示。表6中極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值為qsi（kkPa），極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為qp（kkPa）。

3.6.3 單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值的估算

據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）[6]及勘察資料成果分析，該工程新建各擬建單體建議采用⑥2、⑥3層粉質(zhì)黏土為其樁基礎(chǔ)的樁端持力層。單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值與單樁豎向承載力特征值的估算見表7所示。

表7 單樁豎向極限承載力估算表

3.6.4 地基變形估算參數(shù)

根據(jù)各地基土層原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)綜合成果，針對(duì)相應(yīng)土層埋藏條件及擬采用的基礎(chǔ)形式，《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》（JGJ/t72-2017）[7]附錄F.0.2條規(guī)范要求，提供各地基土層變形估算巖土參數(shù)（見表8所示），其中樁基沉降估算所需的Es值宜按實(shí)際壓力下采用建議值。

表8 沉降估算參數(shù)Es建議值

4 結(jié)束語(yǔ)

太倉(cāng)市擬建小學(xué)建筑場(chǎng)地巖土工程勘察主要采用了鉆探與取樣、原位測(cè)試和室內(nèi)試驗(yàn)等方法。本文查明了場(chǎng)地地基土除淺部為填土外，均為濱海-河口、湖沼相第四系沉積土層；得出了設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10g，特征周期值為0.65s；明確了場(chǎng)地內(nèi)可不考慮軟弱土震陷影響以及場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土和鋼筋有微腐蝕性。另外，還得到了場(chǎng)地土的巖土參數(shù)、地基承載力和變形參數(shù)，明確了樁端持力層的選擇和樁基設(shè)計(jì)參數(shù)，并進(jìn)行了承載力估算。