工程地質勘察在工程施工中的應用

［關鍵詞］工程勘察;工程施工;蒙城

蒙城高速時代首府項目位于安徽省亳州市蒙城縣，濮水路以南，望月路以東，三友路以北，場地用地總面積64770.8 m²，總建筑面積約167772.42 m²。擬建物擬采用框架結構、框架剪力墻結構，基礎形式根據勘察成果確定。本次勘察擬建地下室埋深為5.0 m。勘察期間基坑邊線場地標高約為26.5 m，預計地下室開挖深度為3.5 m，重要性系數γ₀為1.0～0.9。本工程重要性等級、場地復雜程度及地基復雜程度等級均為二級，經綜合分析確定擬建區巖土工程勘察等級應為乙級。

1. 項目場地工程地質條件背景

擬建項目區位于華北地臺，區域地質構造差異較大，主要表現為地殼介質及深部構造特征的差異、新構造和現代構造活動的差異、歷史地震活動空間和強度的差異。大致以黃石-九江-屯溪-寧波一線把中國東部劃分為華北地震區和華南地震區。華北地震區的強震活動主要集中在北緯34.5°以北，其南部是中等地震活動區，實際上也是華北、華南過渡區。區域范圍內，按其地震活動的特點可進一步劃分地震帶。以郯-廬深斷裂為界，以西劃分為許昌-淮南地震帶，以東為長江中下游地震帶。長江中下游地震帶中強震活動主要集中在南黃海海域，許昌-淮南地震帶中強震主要集中在大別山山麓。屬華北地震區南部的許昌-淮南地震帶，但距該地震帶強震區較遠。

1.1地層結構

本場區勘察深度范圍內，地基土自上而下分為如下8層。

第①層填土：灰黃色，松散，以粉質黏土為主，局部含植物根莖及生活、建筑垃圾。厚度：0.20～3.50 m，平均0.71 m；層底標高：35.45～38.88 m，平均37.80 m；層底埋深：0.20～3.50 m，平均0.71 m。

第②層粉質黏土：灰黃-褐黃色，可塑-硬塑，含鐵錳質結核，局部富集。厚度：1.60～3.50 m，平均2.51 m；層底標高：23.04～23.84 m，平均23.51 m；層底埋深：2.00～4.00 m，平均2.77 m。

第③層粉土夾粉質黏土：黃褐色，飽和，稍密-中密，粉質黏土，可塑-硬塑，局部混黏土，局部含粉砂薄層，含云母片，搖振反應中等-迅速，無光澤反應，干強度低，韌性低。場區普遍分布。厚度：1.10～2.90 m，平均1.83 m；層底標高：20.40～22.40 m，平均21.74 m；層底埋深：4.00～6.70 m，平均4.52 m。

第④層粉質黏土：黃褐色，可塑-硬塑，含姜石、鐵錳質結核，局部富集，姜石粒徑1～5 cm不等，個別最大達10 cm左右，局部混黏土，局部含粉土薄層。厚度：4.10～7.70 m，平均5.88 m；層底標高：14.43～17.79 m，平均15.51 m；底層埋深：8.70～13.50 m，平均10.97 m。

第⑤層粉土：黃褐色，飽和，中密-密實，含云母片、少量姜石，具水平層理，搖振反應中等-迅速，切面稍光滑，干強度低，韌性低。場區普遍分布。厚度：1.60～6.10 m，平均3.18m；層底標高：11.11～14.23 m，平均13.01 m；層底埋深：11.29～15.40 m，平均13.56 m。

第⑥層粉質黏土夾粉土：黃褐色，可塑，含姜石、鐵錳質結核，局部姜石富集， 姜石粒徑1～5 cm不等，個別最大達10 cm 左右，夾較多粉土薄層，局部呈互層狀態。厚度：7.10～12.70 m，平均9.22 m；層底標高：1.14～5.50 m，平均4.05 m；層底埋深：21.50～27.40 m，平均22.19m。

第⑦層粉質黏土：黃褐色，可塑-硬塑，夾有粉土薄層，含鐵錳質結核及姜石，局部夾黏土，局部姜石富集， 姜石粒徑1～5 cm不等，個別最大達10 cm左右，無搖振反應，切面稍有光澤，干強度、韌性中等。厚度：3.70～10.30 m，平均9.40 m；層底標高：-5.96～ -4.16 m，平均-4.88 m；層底埋深：30.20～34.20 m，平均32.80 m。

第⑧層粉質黏土：黃褐色，硬塑，含有黏土薄層，含鐵錳質結核及姜石，無搖振反應，切面稍有光澤，干強度、韌性高。該層未穿透。

1.2場地地下水

蒙城縣屬暖溫帶半濕潤季風氣候區。年平均氣溫14.8 ℃，年平均降水量732.63mm，主要集中在6、7、8三個月。

擬建場地按地下水的賦存形式可分為上層滯水、孔隙性潛水、微承壓水。補給來源主要為大氣降水和地表水體補給。地下水主要受大氣降水和地表水影響，水位波動較大，枯水季節地下水位埋深約3.00 m，雨季時地下水位接近地表。本工程勘測時間為2020年11月，為枯水季節，勘測期間鉆孔地下水位埋深在3.40～4.40 m之間。

上層滯水主要分布在第①層填土中，第②層粉質黏土第④層粉質黏土、第⑥層粉質黏土夾粉土、第⑦層粉質黏土、第⑧層粉質黏土為弱透水層，含少量孔隙型潛水，水量貧乏；第③層粉土夾粉質黏土、第⑤層粉土為透水層，具有微承壓性。

2. 勘察方法及勘察工作布置

本次勘察采用鉆探取土鑒別及試驗、標貫及靜探試驗，勘探點布置沿擬建物周邊、中心、拐點，沿地庫邊線、中間。根據場地土層及上部荷載情況，擬建商業、物業、地庫深度不小于20 m，基坑邊線孔不少于15 m，幼兒園一般性孔深不小于30 m，控制性孔深不小于35 m，擬建高層建筑（10F～11F）一般性孔深不小于30 m，控制性孔深不小于35 m，擬建高層建筑（24～26F）一般性孔深不小于45 m，控制性孔深不小于50 m。本項目坐標系統為2000年國家大地坐標系，高程為1985國家高程基準。

2.1鉆探及取樣

外業采用GXY-150回轉型鉆機鉆進，水位以上采取干鉆鉆進，水位以下則采取泥漿護壁回轉鉆進。取樣時，要求硬塑土采用厚壁取土器配合重錘少擊法取原狀土試樣，而軟土則是采用薄壁取土器以靜壓法取原狀土試樣。

2.2標準貫入試驗

標準貫入試驗采用φ42 mm鉆桿，貫入錘外徑51 mm、內徑35 mm，刃口角度為19°7'，貫入錘的質量為63.5 kg，落距為76 cm。根據標貫擊數確定地基土的承載力和判定砂土層的密實程度等。

2.3波速測試

波速測試采用單孔測層法，信號采集儀器為RS-1616K（S）型測試儀，鉆孔內設置三分量檢波器。孔中實測深度：各孔點距20 m以淺設計為1.0 m，每個測點用加壓的振源板激發剪切波，以便利用剪切波的震相準確識別橫波傳播時間。目的是劃分建筑場地類型，計算巖土動力學參數，配合其他方法綜合評價場地土的工程力學性質。

3. 工程勘察成果分析

3.1場地土地震效應

擬建場地土由第四系覆蓋層組成。根據鉆孔剪切波速試驗資料，該場地等效剪切波速為194.2～222.6 m/s，場地土類型屬中軟場地土，根據鉆孔地質資料，該區覆蓋層厚度大于50 m，綜合判定該建筑場地類別為Ⅲ類場地[1]。本區抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05 g，設計地震分組為第二組，場地特征周期為0.55 s。

3.2巖土分析

第①層填土耕土，結構松散，土質不均勻，高壓縮性，工程性質差，不宜作為基礎持力層。

第②層粉質黏土，可-硬塑狀，物理力學性質一般，埋深較淺，可作為層數不高及荷載不大的建筑物及一般低、多層建筑物天然地基基礎持力層。

第③層粉土夾粉質黏土，可-硬塑狀、稍密-中密，物理力學性質一般，可作為低層、多層擬建物天然地基基礎持力層。

第④層粉質黏土，可-硬塑狀，物理力學性質一般，場地內該層埋深較淺的地段可作為層數不高及荷載不大的高層建筑物及一般低、多層建筑物天然地基基礎的持力層。該層埋深較大地段，不建議作為擬建建筑物的基礎持力層。

第⑤層粉土，中密-密實，物理力學性質一般，場地內該層埋深較大。不建議作為擬建建筑物的基礎持力層。

第⑥層粉質黏土夾粉土，硬塑狀，物理力學性質一般，夾有較多粉土薄層，分布均勻，厚度較大，可作為擬建建筑物的深基礎持力層。

第⑦層粉質黏土，可-硬塑狀，分布均勻，可根據荷載情況考慮是否作為深基礎的持力層。

第⑧層粉質黏土，硬塑，場地穩定分布，可根據荷載情況考慮是否作為深基礎的持力層。

3.3其他特征分析

根據蒙城區域地質資料及附近工程地質資料，擬建場地無全新活動斷裂構造、地裂縫、土洞和塌陷等其他不良地質現象，區域穩定性較好，適宜進行本工程建設。場地地基土在平面上部分地層分布不連續，有土層缺失現象，總體土層層面坡度小于10%，為均勻地基。場地原地貌內分布建筑拆遷遺留建筑垃圾，局部分布0.2～3.5 m 的填土、耕土，本工程有地下車庫，基坑開挖深度超過3 m。以上不利因素對工程建設存在一定工程安全風險[2]。

4. 勘察成果的應用

4.1地基基礎方案的選擇

擬建幼兒園，商業配套等低層建筑物，無地下室，根據地層分布情況，可采用天然基礎，以第②層粉質黏土作為基礎持力層，局部填土較深的地方應采用換填處理。同時應對持力層進行承載力驗算，不滿足要求時可考慮采用樁基礎，以第⑥層或第⑦層作為樁基礎的持力層，或者采用CFG樁復合地基，以第⑥層為CFG樁基礎持力層。

擬建高層住宅樓，設計10～11 F，有一層地下室，埋深5.0 m，根據荷載情況及地層分布情況，不建議采用天然基礎，建議以第⑥層或第⑦層作為樁基礎的持力層。或者采用CFG樁復合地基，以第⑥層為CFG樁基礎持力層。

擬建高層住宅樓，設計24～26 F，有一層地下室，根據荷載情況及地層分布情況，可考慮采用樁基礎，以第⑦層或第⑧層作為樁基礎持力層。

擬建配套設施，設計2 F；商業樓，設計2 F，無地下室，根據地層分布情況，可采用天然基礎，以第②層粉質黏土作為基礎持力層。

4.2CFG樁復合地基方案的選擇

CFG樁復合地基具有施工速度快、工期短、工程造價低廉等特點，本場地地基土質較好，經CFG樁處理能獲得較大的承載力，可考慮作為荷載不大的高層建筑基礎形式，以第⑥層中粉質黏土夾粉土作為CFG樁復合地基持力層。

場地地層含粉土，CFG樁成孔時易塌孔，且水中粉土易擾動，不易完全發揮樁端阻力而影響樁的承載力從而影響復合地基承載力。

場地第⑤層土富含地下水，會影響CFG樁施工質量。

當采用CFG樁（復合地基）基礎時，其單樁承載力發揮系數及樁周土承載力發揮系數可按地區經驗取值，初步估算時分別按0.8、0.9取值。

4.3基坑工程施工方案的選擇

擬建場地除擬建商業樓、幼兒園及配套、部分高層建筑沒有地下室外，有一層地下室，根據±0.00標高，預計本場地地下室底板底標高22.45～23.15 m，勘察期間場地標高為26.5 m，推測預計地下室開挖深度為3.0～4.0 m，基坑側壁安全等級為二～三級，重要性系數γ0為1.0～0.9。根據場地土層分布狀況，預計被開挖的土層主要為第①層填土耕土、第②層粉質黏土、第③層粉質黏土夾粉土、第④層粉質黏土，物理力學性質指標一般，開挖面積大，深度大，需進行支護。建議采用放坡結合復合土釘墻進行支護，各土層放坡坡率第①層1∶1.50，第②層1∶1.00，第③層1∶1.25，第④層1∶1.00。

5. 結論及建議

根據工程重要性等級、場地復雜程度等級和地基復雜程度等級，綜合劃分本次巖土工程勘察等級為乙級。根據蒙城縣域地質資料及附近工程地質資料，擬建場地無全新活動斷裂構造、地裂縫、土洞和塌陷等其他不良地質現象，區域穩定性較好，適宜進行本工程的建設。

建議進行試樁，以便驗證參數及場地沉樁可行性，為設計部門提供CFG單樁承載力和復合地基承載力設計依據。當采用CFG樁基礎時，其單樁承載力發揮系數及樁周土承載力發揮系數可按地區經驗取值，初步估算時分別按0.8、0.9取值。