岩土工程勘察与地基设计分析

刘传远

(贵州省地质矿产勘查开发局112地质大队，贵州 安顺 561000)

0 引 言

随着高层建筑的不断修建，对各类建筑场地的勘察任务也变得越来越多。对与场地的勘察设计是后期建设前提以及施工安全和建筑的正常使用保障。本文将结合某工程实例对该场地地基进行分析。

1 拟建工程概况

拟建场地位于安顺市大西桥镇正在建设的“贵安大道北侧”，交通十分便利。该工程分为A、B、C、D、E等5区，结构类型为框架结构，拟采用基础形式为独立柱基或桩基，单柱荷载3 600 kN，基础对沉降及差异沉降敏感。

2 场地工程地质条件

2.1 自然地理气候

场区属典型的高原型湿润亚热带季风气候，雨量充沛，年平均降雨量1 360 mm，年平均气温14℃，历史最高气温34.3°，最低气温-7.6°。

2.2 地形地貌

拟建场地地处长江水系乌江流域和珠江水系北盘江流域的分水岭地带，位于溶蚀残丘——洼地地貌区，通过洼地及溶蚀残丘、斜坡洼地地带，地形总体呈北西侧、南东侧两端高，中间低，自然地形起伏相对较小。

2.3 地质构造

据区域地质资料及现场调查，场地内未见断层通过，地层分布连续，基岩岩性为三叠系下统安顺组(T1a)白云岩，岩层呈单斜产出，据基岩露头测得，基岩岩层产状为倾向120°，倾角5°；主要有两组节理，其中一组产状为倾向205°，倾角81°，间距为1.0 m左右；另一组节理产状为倾向265°，倾角85°，间距为2.0～3.0 m；节理面均为钙质、铁质胶结，胶结程度一般，节理连通性约为60 %左右。

2.4 地层岩性

本次勘察范围内的地层自上而下划分为：第四系素填土(Qml)、第四系坡洪积红粘土(Qdl+pl)(分为硬塑状和可塑状)、三叠系下统安顺组(T1a)白云岩(分为强风化和中风化)，根5个岩土单元(土质单元3个、岩质单元2个)。

3 场地工程地质条件评价

3.1 土质单元

3.1.1 素填土

场地中的素填土，为近期场平施工所致，成份较单一，主要由粘土组成，任意堆填，结构松散，未完成自重固结，力学性质差。因此，该层无实际工程意义。

3.1.2 硬塑状红粘土

本次勘察在场地中的取10件硬塑状红粘土土样试验结果，按照规范对试验结果进行统计计算。根据统计计算结果，按公式fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck计算硬塑状红粘土承载力特征值。取γm=16.0 kN/m3，假定b=3.00 m，d=0.50 m；由土的内摩擦角标准值φ=7.8°，查表5.2.5内插法取：Mb=0.134，Md=1.526，Mc=3.897，计算得：

fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck

=0.134×17.48×3.0+1.526×16.5×0.5+3.897×43.56

=189.37 kPa

建议本场地硬塑状红粘土地基承载力特征值取fa=180 kPa。

3.1.3 可塑状红粘土

同上在场地内取10件可塑状红粘土土样作室内试验，按照规范对试验结果进行统计计算。经过公式fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck计算可塑粘土承载力特征值。取γm=16.0 kN/m3，假定b=3.00 m，d=0.50 m；由土的内摩擦角标准值φ=6.0°，查表5.2.5得，Mb=0.10，Md=1.39，Mc=3.71，计算得：

fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck

=0.10×17.01×3.0+1.39×16.0×0.5+3.71×36.0

=149.7 kPa

根据场地实际情况，结合地方经验，建议本场地可塑状红粘土地基承载力特征值取fak= 149 kPa。

3.2 岩质单元

3.2.1 强风化白云岩

强风化白云岩为破碎岩体、软质岩石，岩芯呈砂状，按行业规范地基承载力特征表，结合岩体的特征，并参考拟建场地所在地区市建筑经验，取：r=24 kN/m，fak=500 kPa，E0=29 MPa

3.2.2 中风化白云岩

采集场地中的15件岩样试验结果，对岩样进行室内试验结果进行统计整理，计算结果见表1。

依据规范并结合场地实际情况，取折减系数φ=0.12，计算得场地中风化白云岩地基承载力特征值为： fa=φ×frk=0.12×30.97=3.716 MPa=3 716 kPa综合考虑到开挖和风化影响，同时结合地区特点和已有建筑经验，建议本场地中风化白云岩地基承载力特征值fa=3 700 kPa。

拟建场地主要岩土单元的地基设计参数建议使用值见表2。

表1 岩样室内试验主要指标统计表

表2 各岩土单元地基设计参数表

4 场地稳定性和适宜性及地基均匀评价

4.1 场地稳定性评价

拟建场地相对较缓，无断层通过，场地及周边无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象存在，场地地层连续，产状稳定，场地稳定。

4.2 地基稳定性评价

拟建场地的素填土为近期平场的非压实新填土，未完成自重固结，力学强度低，不具备承载力，稳定性差，不能作为地基持力层；红粘土层无不良土洞及人工洞穴，作为地基持力层稳定性较好；场地下伏基岩属碳酸盐岩石，溶沟、溶槽和溶蚀微溶孔较发育及风化差异性明显，但通过超挖处理后，岩质地基稳定。但场地内局部地段地坪底板的岩土混合产生不均匀沉降会对其产生不利影响，因此，地坪底板需要采取切实可行的地基处理与构造措施。

4.3 地基均匀性评价

4.3.1 土质地基均匀性评价

本场地土质地基为素填土和红粘土，其中素填土为近期平场的非压实新填土，厚度分布不均，其均匀性差；红粘土层主要分布在场地东侧C区的C4单元、D区、E区，厚度较厚，平均厚7.84 m。

根据技术规范可知：

单独基础：Z(m)=Z1p1+1.5

式中Z1取0.003 m/kN，单独基础的总荷载P1取3 600 kN/柱，计算得：

单独基础：Z(m)=12.30 m

由于场地东侧C区C4单元、D区、E区红粘土层平均厚度为7.84 m，小于以上计算的Z(m)，所以本场地的红粘土地基变形均匀性分类为Ⅱ类，为变形不均匀地基。查表可得：

Ir=wL/wp，Ir’=1.4+0.006 6 wL。将实测wL和wp代入上述公式得：

①硬塑状红粘土：Ir=1.97>Ir’=1.91

②可塑状红粘土：Ir=1.96>Ir’=1.88

本场地红粘土的复浸水特性分类Ⅰ类，收缩后浸水膨胀，能恢复到原位。

4.3.2 岩质地基均匀性评价

本场地岩质地基分为强风化白云岩和中风化白云岩，其中强风化白云岩部分钻孔没有分布，且厚度分布不均匀，作为地基的均匀性较差；中风化白云岩分布连续、稳定，承载力高，本次钻探范围内未揭穿，层厚度大，作为地基稳定性、均匀性好。

5 结 语

通过结合区域地质条件和工程地质条件，对场地各岩土单元地基承载力计算和地基设计分析主要有以下几点结论①拟建场地类别为II类，属抗震一般地段，拟建场地稳定。②拟建场地主要不良地质现象为岩溶中等发育，其特征造成基岩面标高起伏较大对地基稳定性的影响。③拟建场地采用硬塑状红粘土和岩石作为基础持力层满足拟建物的荷载要求，但要考虑土岩组合地基对地基稳定性的影响。④为了避免大开大挖，甲方及设计因地制宜，根据地形的起伏，按照不同的±0.00标高平整场地开挖施工后，不会形成难于处理的高陡边坡及增加地基处理难度。综上所述，采取有效合理措施防治后能确保地基及边坡稳定性，场地适宜于建筑。