某住宅工程的地基工程地質(zhì)條件分析與評價

段本春

（華東冶金地質(zhì)勘察局屯溪地質(zhì)調(diào)查所）

近幾年，中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市化速度加快，城區(qū)建設(shè)速度加快，對高層建筑的建設(shè)要求也越來越高，所處場地的地質(zhì)條件也日趨復(fù)雜。因此，對工程地質(zhì)勘查的理論與技術(shù)手段提出了更高的要求。馬雄光等[1]結(jié)合住宅工程地質(zhì)情況和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，分析了該地區(qū)的工程地質(zhì)情況。在高層建筑中，往往采用樁基作為地基基礎(chǔ)形式，因此尋求合理的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方式和設(shè)計(jì)形式，以使樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)得到最好的結(jié)果。此外，聶維中等[2]還就建筑工程樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)問題作了詳細(xì)的論述，并在此基礎(chǔ)上參考了別人的研究成果，并對地基基礎(chǔ)方案進(jìn)行了分析和評價，從而為工程設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的地基基礎(chǔ)方案。

1 工程概況

黃山蒲城置業(yè)有限公司在黃山市黃山區(qū)甘棠鎮(zhèn)黃荊路南側(cè)、軒轅大道西側(cè)地塊擬建浦溪花園項(xiàng)目。該項(xiàng)目位于黃山市黃山區(qū)甘棠鎮(zhèn)黃荊路南側(cè)、軒轅大道西側(cè)，具體位置詳見圖1。擬建項(xiàng)目總規(guī)劃面積133061.84m2，總建筑面積200066.66m2。

圖1 場地位置

2 巖土工程勘察方法

根據(jù)該工程的勘察目標(biāo)與任務(wù)，編制了巖土工程勘察綱要，并嚴(yán)格按照綱要要求進(jìn)行野外施工、室內(nèi)土工試驗(yàn)、資料整理。在野外鉆探作業(yè)中，采用了鉆探取土與原位試驗(yàn)相結(jié)合的施工方式，共投入了XY-1 型落地式鉆機(jī)7臺、RTK測量儀一臺。

⑴鉆探：采用XY-1 型落地式鉆機(jī)，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)到原狀土層面以下0.5～1.0m 、取樣、現(xiàn)場測試、提鉆、清孔、取樣、現(xiàn)場測試，并進(jìn)行土層識別[3]。

⑵原位試驗(yàn)與取樣：在鉆進(jìn)取樣深度時，進(jìn)行提鉆、清孔，用89mm 限量球閥的薄壁取土裝置，以重錘少擊取樣，土樣等級為二級。

在粉土、粉細(xì)砂、砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化巖等地層中進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)，并對粉土留擾動樣進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)用63.5kg 的穿心錘自由落體，落差76cm，在貫入器垂直打入土層15cm 后，進(jìn)行記錄，每打入10cm 內(nèi)記錄一次，連續(xù)3 次錘擊次數(shù)之和即為實(shí)際錘擊數(shù)[4]。

對圓礫層進(jìn)行重型圓錐動力觸探試驗(yàn)。采用標(biāo)準(zhǔn)貫入式落錘法和動式探頭，利用鉆機(jī)鉆到試驗(yàn)標(biāo)高后，將鉆具提出，使用Φ42 鉆桿下移探頭，直至鉆孔底部，將63.5kg重的穿心錘提起，并自由落體，落距76cm。

⑶土工試驗(yàn)：室內(nèi)土工試驗(yàn)由土工實(shí)驗(yàn)室完成。

⑷水樣測試：本次勘察據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)及相鄰工程建筑資料，地下水和土壤對混凝土構(gòu)件具有微腐蝕作用。

⑸波速試驗(yàn)：用武漢巖海公司研制的RS-1616K（P）動測儀，采用鉆孔剪切波進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)步驟、資料整理與計(jì)算分析嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)。

⑹高程測量與孔位測放：此次勘察點(diǎn)高程采用1985全國高程體系，采用2000坐標(biāo)系作為坐標(biāo)系。

3 場地條件分析

3.1 場地穩(wěn)定性、適用性分析及評價

⑴按GB18306-2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》的規(guī)定，該地區(qū)處于6 度抗震設(shè)防烈度。根據(jù)鉆探揭露，在勘察深度范圍內(nèi)巖土質(zhì)性狀較復(fù)雜，場地下伏基巖主要為花崗巖體，場地基本穩(wěn)定，經(jīng)區(qū)域地質(zhì)數(shù)據(jù)分析，該區(qū)未出現(xiàn)全新的活動斷層，且在歷史上沒有大的破壞性地震，可以進(jìn)行建設(shè)施工。

⑵本項(xiàng)目選址在皖南山地丘陵地區(qū)，地形為蒲溪一級階地，地形高低變化不大。場地下臥式基巖穩(wěn)定性好，且地下水及巖土對混凝土和混凝土結(jié)構(gòu)具有微侵蝕作用，適合建設(shè)施工。地層承載力特征值及壓縮(變形)模量見表1。

表1 地層承載力特征值及壓縮(變形)模量

表2 旋挖成孔混凝土灌注樁的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik及樁的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk

3.2 場地地下水條件

場地地下水以粉細(xì)砂、圓礫、砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖中的孔隙潛水為主，施工現(xiàn)場及周圍沒有任何污染物，按GB50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》，施工現(xiàn)場環(huán)境屬于II 類，結(jié)合區(qū)域經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)工程水質(zhì)分析結(jié)果，地下水混凝土結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。根據(jù)GB50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》12.1.1，如果有足夠的經(jīng)驗(yàn)和充足的數(shù)據(jù)，可以認(rèn)為是施工現(xiàn)場及其周圍的土壤或水（地下水或地表水）對建筑材料具有微腐蝕性時，可以不進(jìn)行采樣測試，但由于現(xiàn)場周圍沒有污染源，因此，可以認(rèn)為地下水和巖土對混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋的腐蝕性是輕微腐蝕的。

4 工作方法技術(shù)地基方案

4.1 天然地基

按GB 50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.2.4條計(jì)算[5]：

式中：

fak——地基承載力特征值(kPa)；

ηb,ηd——基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)0.3，1.6；

γ——基底以上土的加權(quán)平均重度（或浮重度）（kN/m3)；

γm——19.0（kN/m3)；

b——基礎(chǔ)底面寬度，筏基取6.0m；

d——基礎(chǔ)埋置深度（m）。

根據(jù)上式對天然地基進(jìn)行分析：

①耕植土：不均勻地分布、疏松，開挖基坑、樁孔開挖時容易發(fā)生塌方，具有較高的壓縮能力。這種土壤不能用作擬建物地基基礎(chǔ)的天然持力層；①-1 雜填土：不均勻地分布、疏松，基槽開挖時容易發(fā)生塌方，具有較高的壓縮性。這種土壤不能用作擬建物地基基礎(chǔ)的天然持力層。②粉土：疏松～略致密，以略密為主，厚度不同，埋深較淺，土質(zhì)均勻，局部區(qū)域有缺失，壓塑性適中，承載力一般。用綜合地層計(jì)算法對地基承載能力進(jìn)行了修正，修正結(jié)果為226.4kPa，其承載力特征值大于S1#，S2#，S3#，配電房基底壓力130kPa，135kPa，110kPa，該土層可作為低矮建筑物基礎(chǔ)的天然持力層。③粉細(xì)沙：不均勻地分布、疏松、厚度不等，開挖基槽、樁孔容易崩塌，具有較高的壓縮性。這種土壤不能用作擬建物地基的天然持力層。④圓礫：松散～中密，稍密狀為主，分布基本均勻，層厚及埋深變化較大，基槽、樁孔開挖容易發(fā)生塌方，承載力不高。該土層可以作為天然持力層，可以用于建設(shè)工程的局部地基。

4.2 復(fù)合地基

復(fù)合地基的承載力按GB 50007-2011《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行計(jì)算[6]。

式中：

fspk——復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；

m——面積置換率，m2；

R——單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

β——樁間天然地基土承載力折減系數(shù)；

Ap——樁的平均截面積，m2；

fsk——樁間天然地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa。

結(jié)果表明，該復(fù)合地基的承載能力特性符合工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。針對本工程的建筑設(shè)計(jì)理念、工程平面的復(fù)雜性及擬建場地的地形地貌特征和巖土層分布特點(diǎn)，擬建建筑物的地基應(yīng)以樁基礎(chǔ)作為基礎(chǔ)形式。具體的樁型是：

⑴載體樁基礎(chǔ)，取圓礫或全風(fēng)化花崗巖層作基礎(chǔ)持力層，載體樁的設(shè)計(jì)與施工參照建設(shè)部頒布的《載體樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T135-2018），抗浮樁還需滿足抗浮驗(yàn)算要求；

⑵采用旋挖成孔混凝土灌注樁，以強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為持力層，樁端入持力層不少于1 倍的樁徑，樁長不低于6.0m，并符合抗滑移驗(yàn)算的要求。

4.3 沉降計(jì)算

因受荷載、構(gòu)造、地層壓縮性、均勻性等因素的影響，建筑物內(nèi)電梯井或角柱和組合柱的荷載顯著大于基底平均荷載，但采用全風(fēng)化花崗巖或強(qiáng)風(fēng)化花崗巖作為持力層，且此層為低壓縮性巖土，因此，建筑物內(nèi)部差別沉降較小。

4.4 基坑支護(hù)與抗浮設(shè)計(jì)

4.4.1基坑側(cè)壁安全等級的確定

⑴場地周邊環(huán)境

場地為一片空曠地帶，施工場地北側(cè)和東側(cè)為道路，基坑周圍2 倍基坑開挖深度以內(nèi)沒有建筑，整體環(huán)境比較開闊。

⑵基坑側(cè)壁安全等級

根據(jù)場地條件及豎向設(shè)計(jì)，現(xiàn)狀條件下開挖基坑，基坑深度小于3m，為三級基坑；根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012表3.1.3規(guī)定，如果工程基坑最大開挖深度超過5.0m，因而支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級為二級。

表3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

4.4.2地下室防水及抗浮設(shè)計(jì)評價

⑴施工期間抗浮評價：本次勘察地下水為賦存于③粉細(xì)砂～⑥全風(fēng)化花崗巖層中的孔隙水。在施工過程中，如果是在雨季，地下室剛剛完工，但上部的建筑結(jié)構(gòu)尚未完工，如果遇大雨，就會出現(xiàn)地下室的上浮問題。在工程建設(shè)過程中，必須考慮到施工過程中的臨時抗浮穩(wěn)定問題，而在施工過程中，抗浮設(shè)計(jì)水位是以一個水文年的最高水位為標(biāo)準(zhǔn)。在基坑降水中，可以采用深井點(diǎn)加明排水的降排水措施。

⑵使用期抗浮設(shè)計(jì)水位的確定：抗浮設(shè)計(jì)水位建議取169.50m，同時采取相應(yīng)的控制地下水位措施，必要時應(yīng)進(jìn)行專家論證，按論證后的抗浮水位進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì)。

⑶地下室應(yīng)做好防水設(shè)施，相應(yīng)的防水等級應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范要求。

⑷抗浮設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)本地區(qū)建筑經(jīng)驗(yàn)，本場地永久抗浮措施可采用抗拔樁或抗浮錨桿。

5 結(jié)論

⑴擬建場地總體較平整，場地下伏基巖層主要為花崗巖，場地穩(wěn)定，適宜建設(shè)。

⑵本工程的巖土工程地質(zhì)勘察為乙級，抗震設(shè)防類別為丙類，地震設(shè)防烈度為6 度，地震響應(yīng)頻譜的特征周期為0.35 s，設(shè)計(jì)基本地震動峰值加速度為0.05 g。從現(xiàn)場的工程地質(zhì)情況來看，場地地質(zhì)條件比較復(fù)雜，地形類型比較單一，不存在其他不良地質(zhì)現(xiàn)象對工程場地的穩(wěn)定性有一定影響的情況。

⑶根據(jù)此次勘查及區(qū)域地質(zhì)數(shù)據(jù)，勘查現(xiàn)場未發(fā)現(xiàn)有斷裂帶，主要受力層范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)軟弱下臥層和對工程不利的埋藏物。天然基礎(chǔ)的強(qiáng)度滿足S1、S2、S3、配電房的上部荷載要求，因此，住宅樓宜采用旋挖成孔混凝土灌注樁。依據(jù)現(xiàn)場情況，結(jié)合周圍環(huán)境，采取放坡加錨桿支護(hù)的方法。