中铁三局科技研发中心岩土工程勘察质量与环境问题探讨

文/刘水生 山西省勘察设计研究院 山西太原 030013

1、工程概况

中铁三局集团有限公司科技研发中心工程位于太原市繁华的迎泽大街和新建路交叉路口西南角，北邻迎泽大街，东邻新建路，西南紧邻顶好集团办公大楼，西侧紧邻中国民生银行，南与山西大酒店为邻。拟建建筑物办公楼、裙楼、地下车库组成。主楼地上38层，高度154.9m，基础埋深15.0m,基底压力830kPa，框剪结构。群楼地上3层，高度16.3m，基础埋深15.0m,基底压力130kPa，框架结构。地下车库地下3层，基础埋深15.0m,基底压力100kPa，框架结构，柱基。基坑底标高769.0m。2012年8月我院受建设单位委托，对其拟建项目进行了岩土工程勘察工作。

2、勘察技术要求

本次勘察的主要目的与要求为：⑴查明建筑物范围内各层岩土的类型、厚度、分布及工程特性，分析评价地基的稳定性、均匀性及承载力，并提供地基变形计算参数。

⑵划分地基土类型和建筑场地类别，对场地地震效应进行评价，并对饱和砂土及粉土进行液化判别。

⑶查明地下水埋藏条件、提供地下水水位及其变化幅度，并判定地下水及地基土对建筑材料的腐蚀性。

⑷分析天然地基可行性，提出经济合理、技术可行的地基处理方案建议，提供桩基设计所需的岩土技术参数。

⑸提供基坑开挖及支护设计所需的岩土技术参数，论证其对周围已有建筑物和地下设施的影响。

3、详细勘察工作的重点

依据勘察技术要求，结合本项目所处的区域地质条件，充分考虑持续提供满足顾客要求的产品质量及减少对周围环境可能带来的影响，本次详细勘察工作的重点为：

（1）建筑物所处的场地为可液化地区，重点查明地下水的埋藏条件，提供地下水水位及其变化幅度，地下水的类型，判定地下水对建筑材料的腐蚀性，并分析基坑降水可能采用的方式及对环境的影响大小，建议最合理的降水方案；野外勘探主要采用SH-30型和XY-150型钻机，分层施工，分层设置井管，分层测定水位。外业施工严格按我院质量、环境、职业健康安全管理体系文件的要求，确保质量达到最佳，对环境的影响降到最小，职工健康安全。

（2）建筑物基础埋深15.0m,提供可靠的基坑开挖及支护设计所需的岩土参数：①为准确获得基坑开挖深度和基底下一定深度范围内的地层分布及力学性质，采用静力触探原位测试，钻探采用单动双重岩心管钻具，每米全断面采芯一次。②室内压缩固结试验，高压固结回弹试验施加的最大压力满足绘制完整的e～logp曲线，同时在预估的先期固结压力下进行回弹，提供先期固结压力、压缩指数、回弹指数。③不扰动土样选做了固结快剪和静三轴（UU）试验、砂土进行了水上水下休止角试验。

（3）严格按照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）等国家标准、行业及地方标准的要求进行勘察工作。主楼一般性钻孔75m，控制性钻孔95m。裙楼及地下车库一般性钻孔35m，控制性钻孔45m。

4、场地工程地质条件概述

4.1 场地地形地貌

拟建场地所处地貌单元属汾河东岸Ⅰ级阶地。勘察期间地面标高介于782.73m～784.77m。因开挖旧有建筑物基础而地面不规则高低起伏。

4.2 地基土构成及岩性特征

根据野外钻探、原位测试、室内土工试验结果，本次勘察深度范围内，地基土主要由人工填土、粉质黏土、粉土、细中砂、中粗砂、粗砾砂等17层构成。基坑开挖与支护设计，基坑地下水控制所涉及的地层，主要由以下8层构成。

第①层人工填土（Q42ml），主要由拆迁完成后的建筑垃圾及填土构成，层厚1.80m～5.30m。层底平均标高779.70m。

第②层粉质黏土（Q41al+pl）：褐黄～灰褐色，含云母、氧化物等。可塑～软塑状态，具中～高压缩性。压缩系数a1-2介于0.189～0.627MPa-1之间，平均0.252MPa-1；静力触探锥头阻力qc厚度加权平均值为0.82MPa层厚1.35m～7.00m。层底平均标高775.87m。

第③层粉土（Q41al+pl）：黄褐色，含云母、氧化铝、氧化物等。中密状态，具中～高压缩性。压缩系数a1-2介于0.217～0.578MPa-1之间，平均0.334MPa-1；静力触探锥头阻力qc厚度加权平均值为3.27MPa。层厚1.95m～8.05m。层底平均标高771.67m。

第④层粉土（Q41al+pl）：黄褐色，含云母、氧化物等。中密状态，具中压缩性。压缩系数a1-2介于0.185～0.394MPa-1之间，平均0.265MPa-1；静力触探锥头阻力qc厚度加权平均值为6.13MPa。层厚1.67m～6.05m。层底平均标高767.90m。

第⑤层细中砂（Q41al+pl）：灰褐色，矿物成分主要为石英、云母等。饱和，中密，颗粒级配不良。静力触探锥头阻力qc厚度加权平均值为10.59MPa。层厚1.80m～6.70m。层底平均标高763.62m。

第⑥层粉质黏土（Q3al+pl）：褐黄～灰褐色，含云母、氧化物等。可塑状态，具中压缩性。压缩系数a1-2介于0.207～0.450MPa-1之间，平均0.327MPa-1；静力触探锥头阻力qc厚度加权平均值为8.11MPa。层厚0.90m～5.20m。层底平均标高755.30m。

第⑦层细中砂（Q3al+pl）：灰褐色，矿物成分主要为石英、云母等。饱和，中密～密实，颗粒级配不良。静力触探锥头阻力qc厚度加权平均值为14.31MPa。层厚2.80m～10.0m。层底平均标高755.30m。

第⑧层中粗砂（Q3al+pl）：褐灰色，矿物成分主要为石英、云母等。饱和，中密～密实，颗粒级配良好。层厚3.40m～9.4m。层底平均标高748.97m。层底平均埋深34.95m

4.3 场地水文地质条件

根据本次勘察揭露地层情况结合含水层的埋藏条件及水理特征，场地内地下水在勘察深度范围内可分为2个类型，即上层潜水和下部承压水。

4.3.1 潜水

本次勘探揭露场地首层地下水类型为孔隙潜水，以第①层人工填土为主要含水层，主要由大气降水和侧向径流补给。测得水位埋深在现地面下2.10～4.10m之间，水位标高在780.61～780.68之间。

4.3.2 承压水

承压水以第⑤层细中砂、第⑦层细中砂、第⑧层中粗砂、第⑩层粗砾砂、第⑿层粗砾砂、第⒁层粗砾砂为主要含水层，以第②层粉质黏土、第③层粉土、第④层粉土、第⑥层粉质黏土、第⑨层粉土、第⑾层粉质黏土、第⒀层粉质黏土、第⒂层粉质黏土为相对隔水层。

第⑤层细中砂中承压水初见水位埋深介于16.30～18.50m之间，标高介于766.27～767.65m之间，稳定水位埋深介于3.70～4.10m之间，标高介于780.25～780.27m之间。

第⑦层细中砂中承压水初见水位埋深介于21.00～23.40m之间，稳定水位标高为780.25～779.75m之间。

勘察期间为丰水期，地下水位季节性变化幅度约1m。拟建场地抗浮设防水位标高可按781.60m采用

5、基坑支护和地下水控制建议

（1）影响基坑支护和地下水控制的主要技术参数：地基土层的构成及其主要物理力学性质指标（如：静力触探锥头阻力qc、土的抗剪强度指标、标准贯入试验实测击数、土的天然重度、土的状态或密实度）的准确性；地下水的埋藏条件、类型、水位等，这些基础数据的质量将引起对周围环境的影响。

（2）基坑支护建议：考虑到基坑北侧距迎泽大街11m，东侧距新建南路12m，西侧距民生银行10m，西南角距顶好集团大楼16m，基坑开挖深度15m等周边环境及地下管线、道路的安全和正常使用等，本工程的基坑安全确定为一级，可以采用的支护结构选型为锚拉式结构和支撑式结构；为尽量减少对周围环境的不利影响及环保性能要求，又考虑到锚杆受对相邻建筑物、地下构筑物及城市地下空间可能产生不利影响的约束等因素，建议基坑支护采用锚拉式结构和支撑式结构相结合的支护形式，以最大限度地减少对周围环境的不利影响。

（3）地下水控制建议：本工程基坑坑底位于水位以下、坑底座落在第④层粉土（Q41al+pl）中，其下部地层为第⑤层细中砂（Q41al+pl）、第⑥层粉质黏土（Q3al+pl）、第⑦层细中砂（Q3al+pl）、第⑧层中粗砂（Q3al+pl）。结合本工程的规模、工程地质条件、水文地质条件、基坑周边的环境要求、降水有可能会对基坑周围的建筑物、构筑物、地下管线、道路等造成危害，甚至因地层变形对环境造成影响，还有可能引起坑底突涌等因素，建议地下水的控制采用截水、基坑内疏干降水、基坑外管井回灌相结合的办法。截水帷幕尽量进入第⑥层粉质黏土（Q3al+pl）中。降水井的设计参数宜在工程桩和帷幕完工后通过现场抽水试验进一步确定。

⑷在基坑开挖过程与支护结构使用期内，必须进行支护结构的水平位移监测和基坑开挖影响范围内的建筑物、构筑物、地面、道路的沉降观测。

结语：

本文通过对中铁三局科技研发中心项目岩土工程详细勘察工作的反思与再认识，岩土工程勘察工作应在严格按照本院质量、环境、职业健康安全管理体系文件的要求为顾客提供高质量的产品服务的同时，对大型工程项目（建设规模大、深基坑）对周边环境的影响应引起高度重视，预防或减轻不利环境影响以保护环境，促进环境、社会、经济三者和谐发展。

[1]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）.

[2]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.

[3]《土工试验方法标准》（GB/T 50123-1998）.

[4]《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）.

[5]山西省勘察设计研究院.中铁三局集团有限公司科技研发中心岩土工程勘察报告[R].2012.9