某厂房岩土工程勘察及基础分析

钟诚

摘要：本文对工厂基础进行岩土勘察分析，查明场地地下土、溶洞分布发育情况，地下水特征，对土、溶洞提出了合理可行的处理措施，对基础提出切实可行的建议，对类似工程具一定的参考、借鉴意义。

关键词：工程地质条件;水文地质条件;溶洞

1.工程概况

拟建T厂总占地面积约为32000m2，主要建（构）筑物包括：（1）进水泵房;（2）调节池;（3）进水计量井;（4）混合反应及平流沉淀池;（5）AAO生物反应池;（6）_沉池;（7）-沉池污泥泵房;（8）紫外线消毒渠;（9）出水计量井;（10）鼓风机房;（11）空气计量井;（12）加药间;（13）回流污泥计量井;（14）储泥池;（15）污泥脱水机房及堆棚;（16）生活楼;（17）变电所及管理中心等。建筑物地面高度l层～3层，水池地下最深6m，拟采用钢筋混凝土结构。

本次为补充勘察，根据详细勘察资料显示，场地ZK9—ZK11、ZK17、ZK23、ZK30—ZK32、ZK36、ZK48合计10个钻孔处揭示有土洞、溶洞，岩溶强发育，且洞的垂直高度较大，最大达10.70m，对T程稳定性有较大的影响。本次主要是根据设计要求查明场地地下土.溶洞分布發育情况，依设计要求，于这些钻孔四周呈十字布设钻孔，于需要补充的勘察点外lOm处进行第一次钻探，若未揭示有土洞、溶洞，距离减半进行第二次钻探，依次进行第三次钻探，当钻孔间距≤2.5m时，结束钻探;若第一次揭示有溶洞（土洞），则在需要补充的勘察点外20m处进行第二次钻探，然后再按照距离减半的原则进行钻探;若第二次仍然揭示有溶洞（土洞），于30m处进行第三次钻探，外扩距离不大于30m。为建（构）筑物基础的设计、施T提供准确的岩土T程地质依据，避免桩基施T盲目性。

2.工程地质条件

拟建厂房周边地形较为平整，地面高程变化在3.12m～3.93m之间，周边主要为河涌，鱼塘、荒地及菜地，地貌上位于珠江三角洲冲积平原腹地。

据钻孔揭示，场地可分为7个主层[（1）～（7）]和7个夹层[（3）一l，（3）-2，（4）-1，（4）-2，（6）-1，（7）-1，（7）一2]，评价如下：第（1）层素填土分布于全场地，主要由粘性土组成，局部混砖块、碎石，为近20年回填，成分较复杂，稍压实，土质不均匀，力学性质较不稳定，均匀性较差，承载力不大。第（2）、（3）-1、（4）-1层淤泥质土，流塑状，属高压缩性软土层，该层抗剪强度低，含水量大，灵敏度高，固结时间长，加载荷后变形量大，易产生剪切破坏，易产生崩滑，属不良地基土。第（3）、（4）-2层粉砂，在发生地震烈度7度地震时，局部会产生轻微～中等砂土液化现象，属不良地基土。第（4）、（3）-2层粉质粘土，可塑状，有一定承载力，但厚度不太大，属一般地基土。第（5）残积土层，零星分布，呈大透镜体状，多可塑状，力学性质较好，是一般的地基土，承载力不大第（6）层强风化岩，由泥岩、粉砂质泥岩等组成，具有较大的承载力，可作预制桩基础持力层，但埋深较浅，有效桩长较小，且底部与石炭系石灰岩接触面往往发育有溶洞，地基承载力得不到保证。第（6）-1层全风化岩层，由泥岩组成，零星分布，风化极剧烈，岩芯呈土柱状，是良好的地基土，承载力不太大。第（7）层微风化岩，由石灰岩组成，基岩埋藏深浅不一，岩质较硬，属较硬岩，岩溶发育，单个洞体垂直方向上变化较大，最大达15.30m，最小仅0.20m。洞体埋藏深度变化较大，最大达29.50m，最小仅11.70m，岩石力学性质好，承载力大，可作嵌岩桩基持力层，但应嵌入完整岩石一定深度，并确保桩底3倍桩径范围内无溶洞、无软弱岩层。

在地震烈度7度地震时，本场地第（3）、（4）-2层粉砂局部松散者会发生砂土液化，液化指数Ile=0.33—13.78，液化等级为轻微～中等”。综合判定在地震烈度7度地震时，本场地为中等液化场地。

3.水文地质条件

场地属亚热带海洋性季风气候区，温暖潮湿，雨量充沛。场地西侧为河涌，其涌水质一般。在勘察期间对钻孔的地下水位进行了观测，测得水位埋深为0.00～2.80m（局部地段泡水），高程为0.20m～2.44m，地下水类型为第四系土层中孔隙水和基岩中裂隙水及岩溶水，其中砂层累计厚度较大，其地下水涌水量较丰富。场地风化基岩多为粉砂质泥岩、泥岩和石灰岩，泥岩虽然局部裂隙发育，但裂隙连通性差，基岩裂隙水涌水量较贫乏。石灰岩溶洞较为发育，溶洞垂直高度局部较大，但钻探过程中漏浆现象不明显，推测连通性较差，因此岩溶水涌水量一般。因此，综合评价本场地第四系土层孔隙水丰富，基岩裂隙水较贫乏，岩溶水涌水量一般。通过采取地下水样品及地表土易溶盐分析，地下水对混凝土结构及对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性;场地土对混凝土结构、对钢筋混凝土结构中的钢筋及对钢结构均具微腐蚀性。

土层渗透组合特征：第（1）层填土层，粘性填土的渗透系数K20=4.44×10-7cm/s～1.94×10-6cm/S，渗透性等级为极微～微透水性，砂填土的渗透系数K20=6.94×l0-5cm/s～5.94×10-4cm/S，渗透性等级为弱～中等透水性;第（2）层淤泥质土层，渗透系数K20=2.97×l0-7cm/s～l.79×10-6cm/S，渗透性等级为极微～微透水性;第（3）层粉砂层，渗透系数K：0=3.09×10-4cm/s—l.77×l0-4cm/s，渗透性等级为中等透水性;第（3）-l层淤泥质土夹层，渗透系数K20=l.76×10-6cm/S，渗透性等级为微透水性;第（3）-2粉质粘土夹层，依经验，其渗透性等级为微透水性;第（4）层粉质粘土层，渗透系数K2。=4.41×10。7cm/s—4.67×10-6cm/S，渗透性等级为极微～微透水性;第（4）-1淤泥质土夹层，渗透系数K20=1.01×l0-6cm/s—l.34×10-6cm/s，渗透性等级为微透水性;第（4）-2粉砂夹层，渗透系数K20=8.45×l0-5cm/s—3.25×10-4cm/S，渗透性等级为弱～中等透水性;第（5）残积土层，渗透系数K20=5.24×10-7c m/s，渗透性等级为极微透水性;第（6）、（7）层风化岩虽然裂隙发育，但连通性差，渗透性差，渗透等级为极微～微透水性。从土层渗透组合特征可以看出，渗透等级为“极微～微透水性”的第（2）、（3）-1、（4）-1层淤泥质土层和渗透等级为“极微～微透水”的第（3）-2、（4）层粉质粘土层为相对隔水层，渗透等级为“弱～中等透水”的第（3）、（4）-2粉砂层为相对含水层。

4.基坑开挖支护

本拟建工程设一层地下室，地下室地面设计标高为3.Om，相对高程为- 3.OOm，基坑开挖深度约6.Om，基坑开挖规模较小，按《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）划分，基坑支护结构安全等级为三级，据本次勘察结果，基坑开挖深度范围内的土层主要为第（1）层素填土、第（2）层淤泥质土、第（3）层粉砂层，开挖土层工程地质性质总体较差，第四系土层孔隙水较丰富，基岩裂隙水较为贫乏。另外第（3）层粉砂层开挖过程中易产生管涌型渗透变形破坏，地基土受到破坏，工程基础的稳定性差。场地开阔，北侧为鱼塘，西侧为机场涌，南侧为工地临时板房，东侧为荒地，因此，建议基坑采用支护开挖。如采用地下连续墙围闭措施，地下连续墙要进入强风化基岩，然后实施井点降水与明沟降水相结合，疏干基坑地下水，保证基坑开挖顺利进行;亦可采用桩间多孔旋喷与灌注桩相互咬合搭接，形成封闭式止水帷幕，采用管井井点降水和排水等。同时基坑开挖过程中应遵循时空效应原理，根据地质条件采取相应的开挖方式，应采用“分层、分区、分块、分段、抽槽开挖，留土护壁，快挖快撑，减少无支撑暴露时间”等方式开挖。

5.岩土工程勘察分析

（1）本场区地质构造相对稳定，基岩岩溶发育，无滑坡及全新活动断裂等其他不良地质作用。总体评价本场地处于地质构造相对稳定区，场地覆盖层发育有厚度很大的淤泥质土、基岩发育有竖向空间很高的溶洞，这些不利因素将对地基的稳定性造成影响，若采用桩基穿过溶洞，进入稳定基岩后，不会发生地基失稳的现象，地基的稳定性可得到保证。（2）依据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年版）划分：拟建工程重要性等级为三级，场地等级为二级（中等复杂场地），地基等级为一级（复杂地基），工程勘察等级为甲级地基基础设计等级为甲级。（3）本场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为O.lOg，设计特征周期值为0.35s。抗震设防类别为标准设防类（丙类）。场地处于对建筑抗震不利地段。（4）建筑场地土类型为中软土，场地类别属Ⅱ类。（5）在地震烈度7度地震时，场地第（3）、（4）-2层粉细砂砂局部松散者会发生轻微～中等砂土液化，属中等液化场地。（6）本场地第四系孔隙水较丰富，基岩裂隙相对较为贫乏。地下水对混凝土结构及对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蝕性;场地土对混凝土结构、对钢筋混凝土结构中的钢筋及对钢结构均具微腐蚀性。

因此，场地地基相对稳定，岩溶强发育，工程地质条件差，在充分考虑不良地质作用与特殊性岩土，并采取相应的措施后，基本适宜本工程的建设。

6.基础建议

对于土洞、溶洞发育地段，一般采取的工程措施有：①采用桩基础穿越溶洞，并保证桩端进入溶洞底部稳定的基岩一定的深度;②采用高压注水泥浆或水泥砂浆充填土洞、溶洞，其具体水灰比、塌落度根据溶洞规模确定;③若对于竖向很大的溶洞，亦可采用梁或板跨越溶洞等。

根据本场地的岩土工程地质条件，建议采用冲孔灌注桩，持力层考虑选择稳定的微风化岩，桩径可采用φ800rrun～1500mm，嵌岩深度不宜小于ld（d为桩径）;本场地大部分地段分布有溶洞，对桩基础的设计和施T影响较大，设计时应保证桩端进入溶洞底部稳定的基岩一定的深度。溶洞地区桩基施工时容易造成漏浆、塌孔、偏锤等事故发生，在施工前应做好充分的准备（准备好袋装砂、粘土球及块石等），并选择合适的施工方法和处理措施。并应注意冲孔桩成桩过程中由于冲击能引起溶洞坍塌，而造成地面塌陷。场地淤泥、淤泥质土厚度大，设计时应选用合理的施工机具和施工工艺，以防止桩基成孔时塌孔和缩孔。设计应考虑填土、软土负摩阻力对桩基的影响。