某大荷载弱基础安置房岩土工程地质勘察

苏蓉

（安徽信息工程学院 机械工程学院，安徽芜湖 241100）

0 引言

地质勘探即是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测，通过地质勘探可避开下列工程地质条件恶劣的地区或地段：不良地质现象发育，对场地稳定性有威胁的地段；地基土性质严重不良的地段；对建筑抗震不利的地段；洪水或地下水对建筑场地有威胁的地段；地下有未开采的有价值矿藏或不稳定的地下采空区上的地段。

岩土工程地质勘察内容包括[1]：查明不良地质作用；查明拟建建筑范围内岩土层的工程特性和变化规律，提供地基变形计算参数；判明场地土类型、建筑场地类别，查明土层中是否有液化土层；查明地下水的埋藏条件，判定水、土对建筑材料的腐蚀性；提供地基处理和基础方案的建议，提供满足设计、施工所需的岩土参数；提供基坑的设计参数；提供桩基的承载力和变形计算所需的技术参数，进行单桩承载力估算。

针对拟建工程的地基土工程地质性质，确定合适的持力层和持力层的地基承载力，确定基础类型以及计算基础参数，评估基坑设计参数。

1 拟建工程概况

拟建项目设计室内±0.000 为绝对高程3.800 m，设计室外整平标高为3.500 m，下设2 层地下室，地下室层高6.20 m（地下室底板顶标高为绝对高程-2.40 m）。拟建物性质见表1。项目总用地面积为67 791.60 m2，总建筑面积为193 433.24 m2，其中地上建筑面积为135 007.91 m2、地下建筑面积为58 425.33 m2。除门卫外全场设有2 层地下室，地下室层高为6.20 m。

表1 拟建建筑物性质一览表

2 勘察方法及完成工作量

本次勘察手段采用机钻孔揭露地层及采取土样进行室内土工试验，结合原位测试（静力触探、标准贯入试验及单孔波速测试）等手段。勘探设备采用XY-1 型钻机2 台，SH30-2 钻机1台、20T 静力触探2 台、手摇麻花钻设备1 套、WAVE 场地振动测试仪1 台。勘察完成工作量见表2。

表2 勘察测试工作量一览表

3 场地土的构成及特征

根据国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021—2001（2009年版）[1]，在勘察深度75 m 以内，地基土分为8 个工程地质大层，其中③层土细分为3 个（亚）层，⑥、⑦层土细分为2 个（亚）层，地基土自上往下描述如下：

①层素填土：杂色，松散，稍湿，主要以粘性土为主，场区西侧拆迁厂房区域含碎石、砖块、混凝土块等杂物，东侧农田区域含大量植物根茎及有机质。本层厚度1.10～2.50 m，层底标高-0.47～1.06 m，全场分布；

③1 层淤泥质粉质黏土：本层厚度4.60～6.20 m，层底标高-5.62～-4.58 m，全场分布；

③2 层淤泥质粉质黏土：本层厚度7.50～11.80 m，层底标高-16.88～-12.78 m，全场分布；

③3 层粉质黏土：本层厚度1.30～9.80 m，层底标高-24.92～-14.87 m，局部分布；

⑤层粉质黏土夹粉土：灰色，软塑～可塑状，局部含碎云母片，粉土单层厚度2～10 cm，含量5%～25%之间。本层厚度1.60～7.60 m，层底标高-21.74～-18.48 m，全场分布；

⑥1 层粉质黏土：本层厚度2.00～10.10 m，层底标高-30.27～-25.90 m，全场分布；

⑥2 层粉质黏土夹粉土：本层厚度3.00～8.00 m，层底标高-34.96～-31.10 m，全场分布；

⑦1 层粉土夹粉砂：本层厚度4.30～7.00 m，层底标高-40.40～-37.67 m，全场分布；

⑦2 层粉土夹粉质黏土：本层厚度23.10～24.80 m，层底标高-63.65～-62.39 m，该层土在住宅楼深孔区域揭露；

⑧层粉砂夹粉土：该层为本次勘探揭露地层最底层，最大揭露厚度11.00 m，在住宅楼区域揭露，本层未揭穿。

4 场地地震效应

4.1 现场剪切波速

根据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010（2016 年版）[2]，在每栋高层住宅下布置1 个波速测试孔，共布置18 个波速测试孔，对其进行现场剪切波速测试，各波速测试孔等效剪切波速详见表3。

表3 20 m 深度内的土层的等效剪切波速

经计算，各波速测试孔等效剪切波速Vse在125.67～143.08 m/s之间。

4.2 建筑场地类别

根据区域地质资料及勘察报告成果，拟建场地覆盖层的厚度大于80 m，根据《建筑抗震设计规范》[2]中4.1.6 判定，建筑场地类别为Ⅳ类，设计地震分组为第一组，经查表得特征周期值为0.65 s。

4.3 场地抗震设防烈度

根据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010（2016 年版）[2]，有关地震参数见表4。

表4 地震参数

4.4 软土震陷

拟建场地内第③1、③2 层淤泥质粉质黏土，承载力特征值小于80 kPa，但据其实测平均等效剪切波速值均大于90 m/s，根据《岩土工程勘察规范》GB50021—2001[1]第5.7.11 条条文说明，可不考虑场地内软弱土震陷影响的问题。

4.5 饱和砂土、粉土液化判别

根据《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010，（2016 年版）[2]第4.3.1、第4.3.3 条规定，本场地20.0 m 深度以内分布的饱和的第⑤层土存在液化可能，须进一步进行液化判别。

当饱和砂土和粉土标准贯入击数（未经杆长修正）N 小于液化判别标准贯入锤击数临界值Ncr时，应判为液化土，否则为不液化土。按《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010（2016 年版）[2]第4.3.4 条公式进行判别：

式中[3]：Ncr为液化判别标准锤击数临界值；N0为液化判别标准锤击数基准值，本地区取7 击；ds为饱和土标准贯入试验中点深度(m)；dw为地下水深度(m)，均按0.50 m 考虑；ρc为黏粒含量百分率，当小于3 或为砂土时，采用3.0；β 为调整系数，本地区取0.80。

判别结果显示，场地20.0 m 以浅埋藏的⑤层土为主，据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010（2016 年版）[2]4.3.4 条计算，该层土在7 度抗震设防烈度下为地震不液化土层。

5 水文地质条件

5.1 场地地下水

本场地地下水较发育，场地地下水类型主要发育为孔隙潜水、深层承压水。

1）潜水：场地内地下水发育，浅部土层地下水为潜水类型，主要赋存于①～③1 层土中。勘察期间，测得地下水潜水初见水位埋深1.16～2.04 m，水位标高在0.62～0.82 m 之间；稳定水位埋深为0.90～1.76 m，水位标高在0.92～1.12 m 之间。

2）承压水：深层承压水主要赋存于⑦、⑧层粉土、粉砂中，富水性、透水性变好，补给来源为地下径流补给为主，以地下径流为排泄方式。该层地下水埋深较深，对该工程影响较小。

5.2 水和土的腐蚀性评价

经调查，拟建场地附近无污染源。据《岩土工程勘察规范》DGJ32/TJ208—2016[4]中表16.4.7，拟建场地环境类型属Ⅰc类。根据本场地J42、J91、J103 钻孔所取三组水样分析结果，按DGJ32/TJ208—2016[4]第16.4.8—16.4.16 条之规定判定地下水的腐蚀性见下表5。

表5 水样腐蚀性评价表

综合判定地下水和土对混凝土结构具微腐蚀性；在长期浸水和干湿交替情况下，地下水和土对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

6 岩土参数的统计、分析与选用

6.1 岩土参数的选用

评价岩土性状的指标、正常使用极限状态下所确定的岩土参数、承载力极限状态下计算所需的岩土参数（如C、Ф 值）应选用指标的标准值。统计结果表见表6 和表7。

表6 土层的物理力学性质指标及原位测试指标平均值

表7 各层土的抗剪强度、静探、标贯指标平均值及标准值

6.2 地基土承载力特征值的确定

根据土层的抗剪强度、原位测试结果及物理力学指标结合工程经验确定各土层承载力特征值fak详见表8。

表8 各层地基承载力特征值表

6.3 特殊性岩土

本拟建场地特殊性岩土主要为①素填土及③层淤泥质粉质黏土。

1）填土：①层素填土，成份杂，均匀性差，易储存地表水，其力学性质差异较大，稳定性差，对基础施工及基坑开挖可能产生不利影响。

2）软土：③1～③2 层淤泥质粉质黏土，为典型软土，具有高含水量、高压缩性、易触变等工程特性，若结构破坏，其强度较原状土降低、变形大。根据土工试验，将③1～③2 层软土的灵敏度、无侧限抗压强度及土的固结状态评价详见表9。

表9 ③1～③2 层软土特殊土工试验指标

根据JGJ83—2011[5]中表4.4.17，判定③1～③2 软土结构性分类为中灵敏度性，参考JGJ72—2004[6]8.2.11-1 条，定本场地③1～③2 层土为正常固结土。

7 基础方案分析与评价

7.1 桩基础方案与评价

7.1.1 桩基持力层及桩型的选择与评价

根据场地中、下部土层的分布及其特性，对各拟建物桩基持力层分析如下：

1）1～4#、7～13#、16～21#住宅楼

拟建1～4#、7～13#、16～21#住宅楼，层高14～23F，荷载为1 500～2 300 kN/m，拟采用桩基础，本场地⑦1 层粉土夹粉砂层顶标高在-34.96～-31.10 m，揭露厚度在4.30～7.00 m，静探qc 平均值为12.382 MPa，标贯修正击数标准值为23.7 击/30 cm，工程性能较好，是1～4#、7～13#、16～21#住宅楼桩基础方案的良好桩端持力层。

根据DGJ32/TJ109—2010[7]第3.3.1-1-3，结构高度大于60 m 的高层建筑，当采用管桩桩基础方案时，其外径不小于600 mm。因此，当采用预制桩方案时，本场地拟建1～4#、7～13#、16～21#住宅楼较适宜的桩型为Φ600 mm 的PHC 管桩或450～500 mm 截面的预制实心方桩。

2）纯地下室部分

该工程纯地下室部分，地下室浮力大于地下室自重力，需设置抗拔桩，设计时可根据抗拔力大小，选用350～400 mm 截面的预制实心方桩或400～500 mm 的预应力管桩，桩端置于⑥1层或⑥2 层，建议有效桩长23.0～28.0 m。

7.1.2 桩基设计参数

依据《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008[8]，根据各地基土层的土性、物理力学性质指标及静力触探qc值和标准贯入试验击数N，综合确定桩基各土层的桩的极限侧阻力标准值qsik与桩的极限端阻力标准值qpk及钻孔桩参数（表10）。

表10 桩基设计参数建议值

7.1.3 单桩竖向承载力估算

《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008[8]第5.3.1、5.4.6 条规定：设计等级为甲级的建筑桩基，单桩竖向极限承载力应通过单桩静载试验确定，单桩竖向承载力估算表见表11，基桩的抗拔极限承载力应通过现场单桩上拔静载试验确定。

表11 单桩竖向承载力估算表

该工程桩基设计等级为甲级，按桩基规范应进行单桩静载试验及单桩上拔静载试验。

7.1.4 沉(成)桩

该工程拟建1～4#、7～13#、16～21#住宅楼当采用⑦1层粉土夹粉砂为桩端持力层的预制桩方案时，预制桩桩身需穿越的上部局部土层为软塑～可塑状态的③层粉质黏土及⑥1层～⑥2 层粉质黏土，一般不存在沉桩困难。桩端进入⑦1 层土后，该层土静探qc平均值为12.382 MPa，沉桩难度极大，为保证桩端达设计深度，建议选择大吨位的柴油锤及相匹配的桩身结构强度，以便顺利沉桩。

7.2 变形计算设计参数

根据各地基土层原位测试及室内土工试验综合成果，针对相应土层埋藏条件及拟采用的基础形式，按照《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ/T72—2017[9]附录F.0.2 条规范要求，提供各地基土层变形估算岩土参数（见表12），其中桩基沉降估算所需的Es值宜按实际压力下采用建议值。

表12 沉降估算参数Es 建议值

8 基坑工程评价

8.1 基坑设计参数

本场地内设有2F 地下车库，底板标高为-2.40 m，位于③1层淤泥质土。现地面平均标高2.19 m，基坑最大开挖深度为4.60 m。

根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120—2012[10]中表3.1.3及基坑破坏对周围影响情况综合确定，该工程基坑属三级基坑。表12 为基坑设计参数。

表12 基坑设计参数一览表

8.2 抗浮评价

地下车库开挖基底标高-2.40 m，稳定地下水位标高在0.92～1.12 m，平均1.02 m。开挖深度在水位以下，因此地下车库应采取永久性结构措施或抗浮桩，建议抗浮设防水位取设计室外地坪下0.5 m。

9 结论和建议

1）拟建1～4#、7～13#、16～21#住宅楼建议采用⑦1 层土为其桩基础方案的桩端持力层，桩型可采用600 mm 的预应力管桩或450～500 mm 截面的预制实心方桩，建议桩端进入持力层3 m 左右，有效桩长33 m 左右。

2）纯地下室部分，可考虑将桩端置于⑥1 层土，桩型可选用截面为400 mm 的预制实心方桩，有效桩长约23～28 m。抗浮设计水位建议取室外地坪标高下0.50 m。