太原幼儿师范学校新校区岩土工程勘察实例

梁 婷 婷

(山西省勘察设计研究院，山西 太原 030013)

1 工程概况

拟建太原幼儿师范学校新校区场地位于清徐县徐沟镇，208国道的东侧，徐沟中学西侧，清东路南侧，总体用地呈矩形，东西长610 m，南北宽360 m左右。

本工程属太原市重点工程建设项目。由多栋单体建筑楼组成，造型复杂，工程总建筑面积188 591.72 m2。教学楼地上4层～6层、地下1层，结构形式为框架结构；实习实训场所地上4层、地下1层，美术实训、舞蹈实训及音乐实训为框架架构，琴房为剪力墙结构；图书信息中心地上9层、地下1层，南侧多层部分为16.05 m。北侧高层部分结构形式为框架剪力墙结构，南侧多层部分为框架结构；大学生活动中心地上3层， C1区结构形式为框架结构，C2区为框架剪力墙结构；宿舍楼地上6层、地下1层，檐口高度22.5 m，结构形式为剪力墙结构；幼儿园地上2层，檐口高度8.4 m，结构形式为框架结构；食堂地上2层、地下1层，檐口高度10.8 m，结构形式为框架剪力墙结构；动力中心地上1层、地下1层，檐口高度6 m，结构形式为框架结构；办公楼及交流中心地上5层、地下1层，檐口高度18.9 m，结构形式为框架结构；实验楼地上5层，檐口高度20.1 m，结构形式为框架结构。

2 场地岩土工程条件

2.1 场地位置及地形地貌

拟建太原幼儿师范学校新校区场地位于清徐县徐沟镇，208国道的东侧，徐沟中学西侧，清东路南侧。场地地貌单元属冲洪积平原区。

2.2 地层结构及其物理力学性质

根据钻探、原位测试、土工试验结果综合分析，可将勘探范围内的地基土分为14层，地基土沉积时代成因类型自上而下依次为：第四系全新统新近人工堆积层，以第①层素填土的层底为界；第四系全新统冲洪积层，以第⑥层粉质黏土层底为界；第四系上更新统冲洪积层，以第层粉质黏土层底为界；第四系中更新统冲湖积层，本次勘察未揭穿该层。

2.3 地下水

本次勘探深度范围内揭露地下水类型上部为潜水，含水层主要以第②层粉质黏土中的粉砂、粉土薄层或透镜体、第③层粉土为主，主要以大气降水入渗补给及侧向径流补给为主，勘察期间实测稳定水位埋深为1.05 m～1.40 m，水位标高764.80 m～765.66 m。其下为承压水，含水层主要为第④层粉细砂、第⑤层细砂、第⑦层细砂为主，主要以侧向径流补给为主，勘察期间实测第④层粉细砂、第⑤层细砂稳定水位埋深为2.80 m～3.45 m，水位标高763.00 m～763.58 m。本工程各拟建建筑物抗浮设防水位标高可按766.50 m考虑。

3 技术难点及技术创新

1)采用多种试验与原位测试方法综合分析评价浅层饱和粉质黏土和饱和粉土工程性质。

室内的抗剪强度测试要求取得原状土样，但由于中～高灵敏度浅层饱和粉质黏土和饱和粉土试样在采取、运送、保存和制备等方面不可避免的受到扰动，含水量也很难保持，室内试验结果的精度就会受到影响。但十字板剪切试验不需要采取原状土样，试验时的排水条件、受力状态与土所处的天然状态比较接近，对于很难取样的土，如本场地的第②粉质黏土、第③层粉土，十字板剪切试验更是尤为重要，而且试验时对土的结构扰动较小，通过十字板剪切试验测定的抗剪强度指标较为准确，是比较能反映土体原为强度的测试方法。本单位院通过室内固结快剪试验、静三轴试验(UU，CU)及十字板剪切试验、静力触探试验综合确定了各土层的抗剪强度指标，数据可靠，基坑设计参数均采用勘察报告中数据进行设计，可靠安全。

2)水文地质条件和水文地质参数的确定。

勘察期间通过分层量测水位及钻孔注水试验，准确测定了地下水位及地下水的渗透系数，并为设计提供了更为准确的抗浮水位。考虑到各层施工实际情况，为满足施工降水设计的需要，勘察阶段本单位院进行了2组现场钻孔注水试验，试验土层为第④层粉细砂、第⑤层细砂，计算结果表明，场地第④层粉细砂渗透系数k=3.6 m/d～4.7 m/d，第⑤层细砂渗透系数k=6.8 m/d～8.4 m/d。

3)桩基合理参数的建议。

a.采用静力触探试验确定混凝土预制桩施工参数。

由于场地内20 m左右普遍分布有一层厚度1.5 m～6.0 m的细砂，静力触探试验过程施工难度较大，试验时采用了锚载、压重、静探车自重联合提供反力的方法，突破了硬层，最大试验深度突破45.30 m，为JGJ 94—2008建筑桩基技术规范5.3.4条确定混凝土预制桩单桩竖向极限承载力标准值提供依据。拟建建筑物单桩竖向极限承载力标准值通过估算，与后期检测数据相符，充分验证勘察报告中桩基参数可靠、准确。

b.针对液化土层折减影响的专门试桩试验。

为确定有效桩顶标高下液化土层(桩顶标高下12 m深度范围内)的侧阻力，在场地内代表性地段对桩周液化土层的侧阻力及涂层效果进行了专门试桩检测，预制桩试桩桩长12 m，检测前对桩端土层进行了掏空处理，已消除和降低桩端阻力，通过检测，使桩周液化土层的极限侧阻力有了准确的数据，既节约了工程的施工成本，也为设计提供了准确的计算依据。

根据测试结果，采用涂层法对液化土层范围内的桩身进行处理后，有效桩顶标高以下桩周液化土层的极限侧阻力平均可按40 kPa考虑。

根据检测试验结果针对本项目液化折减成果，本工程部分拟建建筑物预应力高强混凝土管桩试桩的单桩竖向抗压承载力特征值不满足设计要求，建议部分工程桩施工阶段调整设计参数，以满足单桩承载力设计要求。根据本次检测结果部分拟建建筑物有效桩长可调整为42.0 m。

4)针对场地后期整平后存在大面积填方，对场地地基土固结试验进行优化，并对填方后的沉降进行了预测。

由于场地属于大面积填方可能会引起建筑物的附加沉降、桩基产生负摩阻力等不良工程现象，因此对采用刚性桩进行地基处理的建筑物可考虑先进行回填处理，后进行地基处理施工，使地基获得预压，减少地面沉降和建筑物的沉降。对于填方地段，考虑到第②层粉质黏土、第③层粉土强度低、压缩性高、渗透性低、沉降大且沉降稳定历时长、具流变特征等因素，回填材料宜选用级配砂石，回填方法可采用分层压实，且应控制回填时的回填速率不宜过大。同时，为准确的确定回填后地基土的固结时间，对场地地基土进行固结试验时对固结及次固结系数进行了测定，对工程后期回填后地基沉降速率、预压时间、预留沉降及地基强度增长值等估算提供了一定的指导意义。

5)地基处理方式及深基础型式建议。

根据场地地层及环境条件，对大学生活动中心建议采用钻孔灌注桩较为适宜，对教学楼、宿舍、办公楼、交流中心建议采用CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)较为适宜，对食堂、美术实训楼、音乐、舞蹈实训楼、基础实验中心、学前实训中心建议采用预应力高强混凝土管桩(PHC桩)较为适宜。

通过此次工程项目取得的效果：

a.场地地基土固结系数的测定，对工程后期回填后地基沉降速率、预压时间、预留沉降及地基强度增长值等估算提供了一定的指导意义，为场地平整及后期地基处理提供了可靠的依据，同时也确保了工程的安全性并节省了费用，并为地区同类型项目建设提供更准确的借鉴依据。

b.根据场地现有情况对不同建筑物建议采用不同的经济合理的地基处理方式及深基础型式，基本被设计采用，且经施工阶段及后期实际运行检验，是可靠、合理、经济的最优建议。

c.通过专门对12 m长预制桩的试桩检测，确定了有效桩顶标高下12 m深度范围内桩周液化土层的极限侧阻力标准值，既节约了工程的施工成本，也为设计提供了准确的计算依据。

d.勘察报告资料齐全、结论明确、建议合理，为工程的土方回填、桩基设计、基坑支护及降水设计提供了可靠的工程地质依据。