洪积相场地高层建筑物的勘察与评价

王效龙 邵 平

1 概述

山西在地貌上是一个被黄土广泛覆盖的山地和高原，属于我国黄土高原的一部分。高原的地貌类型比较复杂，一般说山地和丘陵面积辽阔，山地和丘陵面积各占全省总面积的40%，平原和台地占全省总面积的20%。

在高原中部，为一连串雁行排列的断陷岔地。自北向南为大同盆地、忻定盆地、晋中盆地、临汾盆地和运城盆地。

在晋中盆地北部的太原市，东侧的洪积扇远小于西侧，但是东侧南沙河洪积扇上有多个大型建筑物，如东岗地区，两侧的洪积扇多而密，形成洪积群;如九院沙河、虎峪河、玉门沟河、冶峪河等，新建的十二院城就处在洪积扇上。

在这些洪积扇上的高层建筑物的岩土工程勘察评价中，应该着重考虑哪些主要问题，请看以下工程实例。

2 拟建建筑物

拟建建筑物平面尺寸为78.9 m×11.8 m;平面形状为规则矩形，中间用沉降缝分开，周围无地下车库;地上22层，地下2层;剪力墙结构;筏板基础;基础埋深6.2 m;基底平均压力为395 kPa。结构设计拟采用CFG桩或墙下钻孔灌注桩。建筑物位置及尺寸见图1。

3 工程地质条件

3.1 地形地貌

拟建建筑物位于太原市和平南路中国电子科技集团第二研究所内。地形平坦，地势开阔;地貌单元为洪积扇地貌。

3.2 地层岩性

第①层填土(Q2ml4):主要物质成分由灰渣、砖屑、煤屑、植物根、粉土组成，土质不均匀，分布不均匀;厚度0.5 m～2.2 m。

第②层粉土、砂土互层(Q1al+pl4):该层粉土、砂土相互穿插、形成夹层或透镜体。该层粉土、粉质粘土为黄褐～褐灰色，含云母、氧化物，在3号，4号孔局部为粉质粘土透镜体，稍湿～湿，中密状态，具有中等压缩性。砂土级配为粉砂、细砂、中砂、粗砂、砾砂，含角砾、卵石。标准贯入试验击数介于7.0击～18.0击，平均12.8 击。层厚13.5 m ～17.2 m。fak=180 kPa。

第③层粉土、粉质粘土、砂土互层(Qal+pl3):该层粉土、粉质粘土、砂土相互穿插形成互层或透镜体。该层粉土、粉质粘土为褐黄～褐红色，含云母、氧化物，稍湿～湿或可塑状态，中密状态，具有中等压缩性。砂土级配为细砂、中砂、粗砂、砾砂，含角砾、卵石。标准贯入试验击数介于10.0击～19.0击，平均15.0击。层厚8.6 m ～15.0 m。fak=240 kPa。

第④层粉土、砂土互层(Qal+pl3):该层粉土、砂土相互穿插形成互层或透镜体。该层粉土为褐黄～褐色，含云母、氧化物，湿，密实状态，具有中等压缩性。砂土级配为中砂、粗砂、砾砂，含角砾、卵石。标准贯入试验击数介于16.0击～21.0击，平均18.6击。层厚2.3 m ～11.7 m。fak=260 kPa。

第⑤层粉土、粉质粘土、砂土互层(Qal+pl3):该层粉土、粉质粘土、砂土相互穿插形成互层或透镜体。该层粉土、粉质粘土为褐黄～褐色，含云母、氧化物，湿或可塑状态，密实状态，具有中等压缩性。砂土级配为中砂、粗砂、砾砂。标准贯入试验击数介于24.0 击 ～39.0 击，平均 26.2 击。层厚 11.8 m ～ 19.5 m。fak=320 kPa。

第⑥层粉土、粉质粘土(Qal+pl3):该层粉土、粉质粘土相互穿插形成互层。该层粉土、粉质粘土为褐黄～褐红色，含云母、氧化物，湿或可塑状态，密实状态，具有中等压缩性。层厚4.6 m～8.0 m。fak=300 kPa。

第⑦层粉土、粉质粘土(Qal+pl2):该层粉土、粉质粘土相互穿插形成互层。该层粉土、粉质粘土为褐黄色，含云母、氧化物，湿或可塑状态，密实状态，具有中等压缩性。钻探未揭穿该层。fak=360 kPa。

勘察期间实测地下水埋深为15.2 m～17.5 m，为上层滞水，勘察期间为丰水期，水位年度最大变幅为2.0 m。

4 评价的重点

4.1 天然地基均匀性评价

本工程从钻探揭露地层看，平面分布局部为砂土、局部为粉土、粉质粘土;从深度分布看，或砂土变土;或土变为砂，小于0.5 m交互层频繁出现;区域地质资料分析为场地处于太原市西山洪积扇地区，受虎峪河及九院沙河影响颇大，砂和土频繁交叉出现，夹层和透镜体比比皆是，这就是场地现状。土的物质组成实际为细粒混合土，似乎均匀性很差。从现场标准贯入试验击数看，砂土地区和粉土差异不明显，从静力触探试验曲线分析，天然地面下9.5 m～10.5 m是典型的砂土及粉土交互曲线，区别很小。按高层建筑勘察规程计算持力层顶面坡度小于10%。天然地基总体为均匀地基。

4.2 天然地基强度评价

拟建建筑物基础埋深6.2 m;基底高程为93.6 m(假设高程);基础持力层为第②层，土层参数为:天然地基承载力特征值为 fak=180 kPa(建议值)，γm=18.3 kN/m3，γ =19.4 kN/m3，ηb=0.5，ηd=2.0;经深宽修正后的地基承载力特征值 fa=417 kPa，基底平均压力(标准组合)395 kPa，天然地基强度满足设计要求。

4.3 地基基础变形预测

地基变形计算采用规范的地基变形计算方法，选有代表性的3点1号孔(A点)、8号孔(B点)、地基中点(C点)，荷载准永久组合值按395 kPa考虑，经计算:C点沉降量为82.5 mm;A点沉降量为12.3 mm;B点沉降量为28.4 mm。

4.4 勘察的结论和建议

计算结果表明:平均沉降量和差异沉降均在规范允许范围内，考虑上部结构类型、基础形式，综合分析沉降应在可控范围内。

综合考虑天然地基均匀性、强度、变形各方面，采用天然地基方案具有可能性。故予以推荐，建议采用天然地基上的筏板基础。

5 天然地基载荷试验资料

为进一步确定采用天然地基方案的可能性，经业主、设计、勘察共同协商，决定采用天然地基浅基础平板载荷试验验证。试验委托第三方进行，试验点平面位置及数量由设计指定，试验点为6点，压板面积为1.0 m2;堆载压力大于380 kPa，试验采用慢速维持荷载法，试验结果为:S1点地基土承载力特征值为171 kPa;S2点地基土承载力特征值为190 kPa;S3点地基土承载力特征值为190 kPa;S4点地基土承载力特征值为190 kPa;S5点地基土承载力特征值为190 kPa;S6点地基土承载力特征值为190 kPa;试验结果极差不超过平均值的30%，确定第②层土的地基承载力特征值为187.0 kPa。天然地基土承载力特征值满足设计要求(见表1)。

表1 载荷试验结果

6 沉降观察资料

本工程现已竣工验收并投入使用，依据业主提供沉降观测资料，最大值17 mm，最小值11 mm，平均沉降量14 mm;沉降速率0.04 mm/d;最大倾斜率 0.002 0(见表2)。

表2 沉降观测记录 mm

7 结语

1)在太原西山的洪积扇上，由于碎屑物质迅速沉积，形成不规则的斜层理构造，各种物质组成的透镜体、夹层和互层等频繁出现，在山西气候是干旱区的情况下，一般不含大量的腐殖物土层。2)沉积下来的物质进行着长期而彻底的干燥，使粘性土内部的胶粒发生凝结，析出可溶盐类，形成了颗粒间的附加胶结物，从而使土体加固，强度增大，变形量较小。3)地基土的强度以载荷试验为准，其他的物性指标、原位测试可作为参考。4)岩土工程师在岩土工程勘察报告中，一般宜把深宽度修正系数予以明确，免得结构人员看地质报告时不知所措。5)在太原的洪积扇上，只要进行精心勘察、精心分析论证，与结构设计人员密切配合、相互沟通，针对拟建场地的工程地质条件的特点、工程的难点所在，采用与其相适应的设计方法，使强度、变形均在可控制范围内，实践证明拟建高层住宅楼采用天然地基是可行的，具有明显的经济效益。

［1］ GB 50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］.

［2］ 胡玉宾.某小区岩土工程勘察与评价［J］.山西建筑，2011，37(1):65-66.