住宅区详查阶段岩土工程分析与评价

陈振全

摘 要：新密市刘寨镇某住宅区由24栋13层住宅楼、开闭所及地下车库等附属建筑物组成。利用钻孔标贯试验、静力触探试验、波速测试、室内试验等手段，查明了该住宅区岩土工程地质条件。本文对场区岩土工程进行了分析与评价，对住宅楼采用钻孔灌注桩基础适宜性进行分析评价。

关键词：岩土工程;地质条件;地基评价

中图分类号：TU195文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）08-0096-03

Analysis and Evaluation of Geotechnical Engineering

in the Detailed Investigation Phase of Residential District

CHEN Zhenquan

（Henan Water Conservancy Survey.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450008）

Abstract： A residential area in Liuzhai town of Xinmi City is composed of 24 13 storey residential buildings， switching station， underground garage and other ancillary buildings. By means of drilling standard penetration test， static cone penetration test， wave velocity test and indoor test， the geotechnical engineering geological conditions of the residential area were found out. This paper analyzed and evaluated the geotechnical engineering of the site， and analyzed and evaluated the suitability of bored pile foundation for residential buildings.

Keywords： geotechnical engineering;geological conditions;foundation evaluation

1 岩土工程勘察概况

拟建的建设项目场地位于新密市刘寨镇东南，工程由24栋13层住宅楼、开闭所及地下车库等附属建筑物组

成，整个场地有一层地下车库。依据《岩土工程勘察规范（2009版）》（GB 50021—2001）、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）标准，本工程地基按中等地基复杂程度考虑。勘探点按建筑物周边、角点布置，钻孔间距一般为15.0～27.4 m，共布置勘探孔263个。根据场区附近资料，本场地住宅楼按复合地基或桩基础考虑，住宅楼孔深度取25.0～40.0 m，开闭所、地下车库孔深均取15.0 m，另外布置取方块样探井23个。

2 地形地貌及地层岩性

勘察场地位于新密市刘寨镇东南，地貌单元属丘陵区，地面标高为189.4～197.4 m。场区在勘探深度70.0 m范围内地层为第四系土层及第三系软岩层，具有土岩双层结构。地层岩性上部覆盖层主要为杂填土、粉土、粉质黏土，下部巖层主要为砂岩、黏土岩。依其时代、岩性和工程地质特征，自上而下分为10个岩土体单元，分述如下。

第①层杂填土（Q）：褐黄～褐红色，湿，结构松散，成分主要为粉土、粉质黏土，含有砖块、石块等杂物。该层为2010 年后平整场地堆填，揭露厚度一般为0.6～25.4 m，层底埋深为0.6～25.4 m。

第②层粉土（Q）：黄褐色，稍湿，稍密～中密，摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，土质不均，含有钙质结核，粒径一般在2 cm左右，见有灰白色钙质网纹及蜗牛壳碎片。该层东厚西薄，局部缺失，揭露厚度一般为0.8～7.7 m，层底埋深为3.0～8.6 m。

第③层粉土（Q）：黄褐色，稍湿，稍密～中密，摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低，土质不均，含有钙质结核，粒径一般为1～3 cm，见有灰白色钙质网纹。该层东厚西薄，局部缺失，揭露厚度一般为1.0～4.9 m，层底埋深为7.4～13.0 m。

第④层粉质黏土（Q）：褐红色～黄褐色，可塑～硬塑状，无摇振反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，土质不均，局部夹有粉土薄层。揭穿厚度为1.3～5.7 m，层底埋深为11.5～15.9 m。

第⑤层砂岩（N1L）：浅黄～黄褐色，局部棕黄色，强～全风化，为软质岩，成岩差，岩芯多呈散砂状，局部泥质含量较高，岩芯呈薄饼状或碎块状，见较多灰白色钙质团块，岩性不均，局部相变为黏土质砂岩。揭露厚度一般为13.4～15.2 m，层底埋深为18.7～20.1 m。

第⑥层黏土岩（N1L）：棕黄色、浅棕红色杂灰绿色，为软质岩，成岩差，多呈坚硬土状，含有灰白色钙质团块，岩心呈柱状，岩性不均，局部相变为砂质黏土岩或泥质砂岩。揭露厚度一般为5.7～7.4 m，层底埋深为22.7～24.1 m。

第⑦层黏土岩（N1L）：棕黄色、浅黄色、浅棕红色杂灰绿色，为软质岩，成岩差，多呈坚硬土状，见较多灰绿色黏土矿物及灰白色钙质团块，岩心呈柱状，岩性不均，局部相变为砂质黏土岩或泥质砂岩。该层在东部加深揭穿，揭穿厚度一般为15.2～19.0 m，层底埋深为38.2～40.5 m。

第⑧层砂岩（N1L）：浅黄～黄褐色，强化，为软质岩，成岩较差，岩芯多呈碎块状，局部散砂状，局部泥钙质含量较高岩芯呈短柱状或柱状，见较多灰白色钙质团块，岩性不均，局部相变为黏土质砂岩。该层在东部加深揭露，揭露厚度一般为10.4～15.2 m，层底埋深为51.2～54.3 m。

第⑨层黏土岩（N1L）：棕黄色、浅黄色、浅棕红色杂灰绿色，为软质岩，成岩差，多呈坚硬土状，见较多灰绿色黏土矿物及灰白色钙质团块，岩心呈柱状，岩性不均，局部相变为砂质黏土岩或泥质砂岩，易干缩，切面光滑。该层在东部加深揭露，揭露厚度一般为10.4～13.2 m，层底埋深为65.3～66.5 m。

第⑩层泥灰岩（N1L）：灰白色、浅黄色、浅棕红色杂灰绿色，为较软岩，成岩较差，见较多灰绿色黏土矿物及灰白色钙质团块，岩心呈柱状，岩性不均，局部相变为砂质黏土岩或钙质砂岩，易干缩，切面较粗糙。该层揭露最大厚度为4.7 m（未揭穿），揭露最大深度为70.0 m。

3 场区各岩土层的物理力学性质

根据室内土工试验结果，各土体单元室内试验物理、力学指标建议值如表1所示。为评价岩石的强度，对岩石进行了抗压强度试验，各岩层抗压强度建议值如表2所示。

4 岩土工程分析与评价

4.1 地基土的承载力和压缩性评价

经试验可得，各土层的地基承载力特征值（用fak 表示）及各土体单元压缩性指标建议值如表3所示。

4.2 黄土状土湿陷性评价

住宅楼基底压力均为220 kPa，湿陷性评价按300 kPa压力进行。根据本场区24个钻孔原状土样进行室内试验分析：场地东部老冲沟内第①层杂填土存在Ⅰ级（轻微）～Ⅱ级（中等）湿陷性，湿陷系数[δS]=0.015～0.036，湿陷量为201.8～539.2 mm，湿陷起始压力为54～283 kPa。另外，第①层杂填土自重湿陷系数[δZS]=0.016，自重湿陷量为24.0～36.0 mm，自重湿陷量计算值小于70 mm，为非自重性湿陷黄土场地[1]。

根据以上试验结果，并结合工程实际情况可知，如果采用复合地基或天然地基，建议采取强夯法消除上部土层湿陷性。

4.3 场区地基土腐蚀性评价

根据土的腐蚀性试验，按照《岩土工程勘察规范（2009版）》（GB 50021—2001）规范附录G，拟建场地环境类型为Ⅱ类。通过分析场区地基土的腐蚀性试验成果可知，场区地基土对混凝土结构及混凝土中钢筋均具有微腐蚀性[2]。

4.4 地基均匀性评价

当地下车库基础埋深在±0.00以下6.30 m时，根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）的表3.0.2，判定本场地地基土为非均匀[3]。

4.5 场地土类型及建筑场地类别

本场地上部土层20.0 m深度范围内土层等效剪切波速为139.1～330.2 m/s。根据现场钻探和区域资料，本场地覆盖层厚度小于50 m，场地类别为Ⅱ～Ⅲ类。位于冲沟内的建筑物，建议按Ⅲ类场地考虑，其余地段建筑物建议按Ⅱ类场地考虑。

4.6 场地稳定性及适宜性评价

根据区域地质资料，本场地无活动性断裂通过。场地地层主要由第四系土层组成，无软弱土层，不存在震陷的可能性，场地稳定性相对较好，适宜建筑建设。

按《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）附录A第A.0.14条，新密市抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为[0.10g]，设计地震分组属于第二组。

4.7 住宅楼天然地基评价

地下车库若采用独立基础，根据式（1）进行地基强度验算。

[fa=fak+ηbγb-3+ηdγmd-0.5]                    （1）

式中：[fa]为修正后的地基承载力特征值;[fak]为地基承载力特征值;[ηb]、[ηd]为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数;[γ]为基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度;[b]为基础底面宽度，m，当基宽小于3 m按3 m取值，大于6 m按6 m取值;[γm]为基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度;[d]为基础埋置深度，m。

根据设计资料，住宅楼基底压力为220 kPa。由于场区有大面积地下车库，深度修正应从室内地面算起，式（1）中，[d]取1.0 m;第②层粉土[γm]取18.4 kN/m3;第③层粉土[γm]取18.6 kN/m3;第⑤层砂岩[γm]取19.5 kN/m3。经地基强度验算，若采用独立基础，7、8、9、22、23号住宅楼地基土强度均能够满足建筑物上部荷载要求，其余住宅楼地基土强度不能满足建筑物上部荷载要求，建议采用桩基础。

4.8 地下车库天然地基评价

地下车库若采用筏板基础时，根据式（1）进行地基强度验算。车库单位荷载[Pk]=50 kPa，超载折算的土厚作为基础埋深，计算公式为：

[d=Pk÷γm]=50÷19.5=2.6 m                 （2）

经地基强度验算，地下车库若采用筏板基础，1、2、3号住宅楼地基土强度能够满足建筑物上部荷载要求，其余住宅楼地基土强度不能够满足建筑物上部荷载要求，建议采用桩基础。

5 结论

第一，拟建场地属丘陵地貌，勘探深度范围内地层岩性为第四系土层及第三系砂岩、黏土岩层，场地构造稳定性较好，建筑环境优越。勘探深度内未见地下水，对基础及基础施工无影响。

第二，本场地东部老冲沟内第①层杂填土存在Ⅱ级（中等）湿陷性，自重湿陷量计算值小于70 mm，为非自重性湿陷黄土场地。东部地下车库填土较厚，如果采用复合地基或天然地基，建议先消除上部土层的湿陷性，也可以采用桩基础进行处理。11号楼东半部、14～20号楼位于冲沟内填土较厚，建议进行地基处理，也可以采用桩基础。

第三，场区7、8、9、22、23号住宅楼地基土强度均能满足建筑物上部荷载要求，可以采用天然地基筏板基础;其余住宅楼地基土强度不能够满足上部荷载要求或位于巨厚层填土中，应进行地基处理或采用桩基础。如果场区地下车库采用筏板基础，1、2、3号楼地基土强度能够满足建筑物上部荷载要求，可以采用天然地基筏板基础，但是4、5、6、10、12、13、21号楼地基土强度不能够满足建筑物上部荷载要求，应进行地基处理，或采用桩基础。

第四，住宅楼采用载体桩方案或钻孔灌注桩方案时，以第⑤层砂岩、第⑥层黏土岩、第⑦层黏土岩、第⑧层砂岩作为桩端持力层，均能满足上部荷载要求。设计部门应根据上部荷载的具体情况确定布桩形式、桩长及桩距。桩基施工完成后应进行现场载荷试验，根据试验成果修正采用。

第五，本场地建筑物基坑开挖最大深度为自然地面下8.0 m。考虑周围环境及地质条件，建议本场地基坑工程安全等级取二级。开挖深度已超过允许直立边坡高度，为非自稳直立边坡，应进行基坑边坡支护或基坑边坡土体加固。拟建场地开阔空旷，周边无重要建筑物，具备一定的放坡空间，可采用放坡技术，同时结合土钉墙支护。支护方案应进行专门设计。

参考文献：

[1]住房和城乡建设部，国家市场监督管理总局.湿陷性黄土地区建筑标准：GB 50025—2018[S].北京：中國建筑工业出版社，2018.

[2]建设部，国家质量监督检验检疫总局.岩土工程勘察规范（2009版）：GB 50021—2001[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.建筑地基基础设计规范：GB 50007—2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.