赤峰市某建筑场地岩土工程分析评价

李向群，张啸天

吉林建筑大学 测绘与勘查工程学院,长春 130118

1 工程概况

拟建工程位于赤峰市阿鲁科尔沁旗天山镇益民小区南侧,益民路东侧,采用的结构类型为框架结构,该场地在地貌上属于黄土丘陵,地势较平坦,地震基本烈度为7度[1],场地及周围未见不良地质作用,地质环境基本未受破坏,综合确定本工程勘察等级为乙级,拟建工程采用的基础型式为浅基础或桩基础[2].

2 场地环境与工程地质条件

2.1 地形地貌

勘察区地处黄土丘陵,地形简单,地势较平坦,地貌类型较单一，地质构造简单，场地或场地附近无全新活动断裂通过,地层岩性结构简单,岩相稳定,水文地质条件简单,地下水埋深较深,对场地及基础设计影响较小,破坏地质环境的人类工程活动较少，现状条件下地质灾害不发育,综合确定勘察区地质环境条件简单.

2.2 水文地质条件

2.2.1 气象条件

阿鲁科尔沁旗天山镇属温带半干旱大陆性季风气候区,主要气候特征为:春季干旱、多风,夏季炎热、降雨量集中,秋季短促、气温下降快,霜冻来临早,冬季长而寒冷,降雪量偏少.

据阿鲁科尔沁旗气象站1951年～2017年气象资料统计.无霜期为141 d，封冻期一般为11月中旬至翌年3月下旬,最大冻土深度2.2 m.多年平均降水量为366.4 mm，最大年降水量为564.0 mm(1954年),最小年降水量205.9 mm(1951年),每年降水多集中在6月～8月,占全年降水量的70 %.

2.2.2 地表水

拟建项目位于阿鲁科尔沁旗天山镇城区,勘察区周边无地表水体,仅周边沟谷在夏季暴雨时,成为地表径流通道,基本不会对勘察区构成洪水威胁.

2.2.3 地下水

依据天山镇水文资料,勘察区地下水类型为承压水[3],水头埋深位于粉质粘土层中，赋存于下部基岩裂隙中.主要由下部基岩裂隙水上返补给,位于基础埋深之下,对本工程无重大影响.根据该区以往水文地质工程地质勘察及对地下水与土的分析结果可知,该区地下水为HCO3-Ca型,pH值为8左右,矿化度0.5 g/L左右,水、土的侵蚀性指标较低,对钢筋及混凝土具微侵蚀性.据以往长期水位观测资料可知,该区7月～8月雨季时地下水位最高,4月～5月间水位最低,年中及年际水位变化幅度2 m左右,历史最高水位接近地表,近3年至5年间地下水位为30 m～33 m.由于降雨量减少及开采量增大,地下水位呈连年下降趋势,勘察时场地内地下水位为29.32 m～32.68 m.抗浮水位高程建议370.4 m～371.4 m考虑.

2.2.4 污染源

附近流域内无大型工业企业,无影响水质变化的污染源.

2.3 地层

通过对原始资料的整理,检查,分析,确认无误后,对勘探所达深度范围内，按各岩土层的年代,类型,成因,分布及工程特性等分层如下:

① 杂填土:杂色,以建筑垃圾及粉土为主,厚度0.5 m～5.5 m.

② 粉土(Q4eol+al):土黄色,稍湿,稍密-中密.摇振反应中等,无光泽反应,干强度低，韧性低,具大孔隙,局部含砾.厚度1.1 m～6.1 m.

③ 粉土(Q4al):土黄色-棕红色,稍湿,中密.摇振反应中等,无光泽反应,干强度低,韧性低,局部含砾,厚度0.8 m～2.0 m.

④ 粉质粘土(Q4al):棕红色,坚硬-硬塑,无摇振反应,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,局部含白色钙质结核,层顶深度7.5 m～8.5 m,最大揭露厚度37.2 m，未揭穿.工程地质剖面图见图1.

图1 工程地质剖面Fig.1 Engineering geological section

3 岩土参数的统计评价

3.1 岩土参数的统计

(1)

式中，xi为岩土指标实测值;n为岩土指标的统计数量.

指标的标准差σ为:

(2)

由于地基土的各向异性以及在取样,运输和试验过程中难以避免的人为扰动等原因,加之各组钻探工艺,取样方法的差别,从而造成一些指标的失真和离散度偏大,在使用各指标时,当统计频数n<6时按不利组合采用最大或最小平均值,当统计频数n>6时,按不利组合采用下式对平均值进行修正后的标准值:

φk=rsφm

(3)

(4)

式中，φk为岩土参数标准值;rs为统计修正系数；φm为岩土参数平均值;n为统计频数；δ为变异系数；±为按不利组合取“+”号或“-”号.

3.2 原位测试及室内土工实验

根据钻孔资料,场地内主要分布的土层有:② ③粉土,④粉质粘土:主要进行了标准贯入试验及室内土工试验;由岩土参数的统计计算,据土层原位测试及室内土工试验结果,场地各土层主要物理力学指标成果见表1～表3.

表1 原位测试成果统计Table 1 Statistics of in situ test results

表2 室内土工实验 物理力学统计指标Table 2 Physical and mechanical statistical indexes of indoor geotechnical experiment

续表2

3.3 地基土承载力及压缩模量参数的确定

通过对比分析原位测试成果和室内试验结果以及地区经验,提供各层地基土承载力及压缩模量参数取值见表3.

表3 地基土承载力及压缩模量评价Table 3 Evaluation of bearing capacity and compression modulus of foundation soil

4 场地建筑条件评价和地基处理建议

4.1 持力层选取及地基基础方案分析

根据建筑场地工程地质条件,结合工程经验,考虑施工条件对周围环境的影响、材料供应、地区工程抗震设防烈度等因素进行分析[4].

4.1.1 天然地基

① 层杂填土层,为不均匀土层,不适宜做建筑物地基持力层;② 层粉土呈中密状态,具湿陷性,未经处理不适合做为建筑物天然地基持力层;③ 层粉土中密状态,但厚度较小,不适合做为建筑物天然地基持力层;④ 层粉质粘土承载力高,变形量小,适宜作为持力层或下卧层,但埋藏较深.本场地采用浅基础方案,需进行换填或夯实等方法进行处理.

4.1.2 桩基础

(1) 采用桩基础的适宜性[5]. 本工程场地内粉质粘土层,厚度较大,性质稳定,是较理想的桩端持力层.建议桩长不小于12 m,桩长应以持力层和桩端标高控制,根据桩端阻力与桩侧阻力大小的不同来选择摩擦端承桩或者端承摩擦桩,各桩桩长或桩端进入持力层深度建议设计根据各楼地层情况计算其桩长以满足桩基承载力要求.

表4 桩的极限端阻力和极限侧阻力标准值Table 4 Standard values of ultimate end resistance and ultimate lateral resistance of piles

(2) 成桩可行性分析. 通过场地环境条件分析,场地较开阔,交通便利,适于各类桩基施工机械进场并施工作业.

长镙旋钻孔灌注桩施工工艺不受地下水位限制,钻进成桩过程中无需泥浆护壁,钻渣随排出随装运,对环境污染小;成孔与成桩相结合,一机一次完成单桩施工作业,施工简便,快捷,高效;与泥浆护壁灌注桩相比,无桩身泥皮与孔底沉渣,其侧阻力与端阻力相对较高.但人工填土将会对成桩造成一定影响.桩基施工时,应按相关规范严格控制成桩速度,混凝土浇灌质量及后插钢筋笼垂直度等,确保成桩质量[6].

5 结论及建议

(1) 场地稳定性及适宜性:该场地地形平坦,周围无崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用,无地质灾害痕迹,无不稳定边坡.场地和地基较稳定,基本适宜工程建设.

(2) 本地区地震基本烈度为7度,地震动峰值加速度为0.10 g.场地类别为Ⅱ类,该场地内及其周围未见地震灾害遗迹.

(3) 地基基础方案建议:根据建筑场地工程地质条件,结合工程经验,考虑施工条件对周围环境的影响,材料供应,地区工程抗震设防烈度等因素,建议基础方案如下:以③粉土或④粉质粘土层为地基持力层,若基础埋深小于该层层顶深度,以②粉土层做持力层,可对该层做部分清除后,换填三七灰土等方式进行处理,换填厚度,压实系数需满足设计和规范要求.

(4) 报告中地基承载力等指标是根据标贯,动探及室内试验等手段确定的,依据国家现行相关规范,须进行静载荷试验,建议基础设计之前做静载荷试验以确定地基承载力,变形模量及单桩承载力或复合地基承载力,并最终以该试验结果为准.