岩土工程勘察课程设计 (2).docx

目录1 概述21.1 拟建工程概况21.2勘察目的、任务和要求21.3勘察依据及技术标准21.4勘察工作布置及完成工作量32 场地岩土工程条件42.1区域地质概况42.1.1区域地理位置42.1.2区域气象条件42.1.3区域地质构造及地形地貌42.2场地地层岩性及岩土物理力学性质52.3场地水文地质条件83 岩土参数的统计与分析93.1试验结果统计分析93.2地基承载力特征值104 岩土工程特性分析与评价114.1场地适宜性及稳定性评价114.2场地和基地震效应评价114.2.1 地震烈度114.2.2 地震效应评价114.3场地岩土层建筑适宜性评价134.4地下水腐蚀性评价144.5土的腐蚀性评价155 基础选型论证及评价155.1天然浅基础165.2复合基础165.3深基础166 结论与建议177 参考文献181 概述1.1 拟建工程概况广西北海地质工程勘察院受北海市路港建设投资开发有限公司委托，对其拟建的北海市某写字楼项目进行详细勘察，北海市某写字楼项目位于北海大道与天津路交汇处西侧。该项目规划用地总面积63421.396m2，总建筑面积18558m2，其中一期主楼为15876 m2，二期副楼为2682 m2。本次的设计任务针对主楼进行勘察设计，主楼总计6层，其中地上4层，地下2层。1.2勘察目的、任务和要求甲方提供岩土工程勘察任务委托书指出，该工程基础设计等级为甲级。按岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（2009年版）第3.1条判定，拟建建筑物为框架结构大跨度构筑物，工程重要性等级为一级；拟建项目场地复杂程度等级为二级；地基复杂程度等级为二级。按规范综合确定本工程勘察等级为甲级。本次勘察属详细勘察阶段，目的是为拟建物的地基基础、基坑围护设计以及地基施工方案的确定提供详细的岩土工程资料，并作出分析、评价和建议。主要勘察任务为：（1）查明建筑物范围各层岩土的类别、结构、厚度、工程特性及物理力学性能指标，对场地稳定性和适宜性进行评价；（2）根据场地条件和施工条件，建议建筑物基础类型，提出合理的基础持力层建议，并详细查明持力层和软弱下卧层的分布；分层提出设计及施工所需的岩土工程资料和参数（应包括各层土层摩阻力，持力层及其下卧软弱层的承载力）；提供地基变形计算参数；（3）查明不良地质作用的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议；（4）判定场地土类型和场地类别，鉴定土层液化可能性和鉴别浅层土的液化深度及提供液化指数；（5）查明地下水类型、埋藏情况、渗透性，判定水对建筑材料的腐蚀性；（6）地基处理的岩土工程勘察应满足下列要求：对可能采用的地基处理方案，提供地基处理设计和施工所需的岩土特性参数；预测所选地基处理方法对环境和邻近建筑物的影响；提出地基处理方案的建议；（7）若建筑场地需考虑桩基础时，对桩基类型、适宜性、持力层的选择提出建议，并提供桩的极限侧阻力、桩的极限端阻力和变形计算的有关参数，对沉桩可行性、施工时对环境的影响及桩施工中应注意的问题提出意见。1.3勘察依据及技术标准1.勘察合同、项目规划总平图及建筑物基础平面图；2.岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（2009年版）；3.广西壮族自治区岩土工程勘察规范（DBJ/T4-002-2011）；4.建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）；5.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）；6建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；7.建筑地基处理技术规范（JGJ 79-2012）；8.土工试验方法标准（GB/T 50123-1999）；9.建筑工程地质勘探与取样技术规程（JGJ/T 87-2012）10. 广西工程建设地方标准挖孔桩勘察、设计、施工及验收暂行规定（DB45/J001-91）；11广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程(DB45/T 396-2007) 。1.4勘察工作布置及完成工作量 勘探孔依据岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（2009年版），按详细勘察阶段布设，结合业主提供的建筑平面布置图及场地地质情况布置，共布置34个孔（主楼26个，副楼8个），其中17个控制孔，主楼孔深25-35米，副楼孔深20米；17个一般孔，主楼孔深20-30米，副楼孔深20米。计划总进尺775m。本次勘察外业施工自2014年3月16日至3月20日，共投入2台XY-150型液压回转钻机，完成工作量见下表1：表1 完成工作量一览表 外业部分内业部分序号项目名称单位数量序号项 目名 称单位数量1钻孔个341基本物理试验组492总进尺m7752固结试验组303标贯试验点633直剪试验组234重型动力触探试验m54颗粒分析组385剪切波速测试孔35水质简分析组36采原状土样件316土的腐蚀性件47采扰动土样件188采水样组39测放孔点点34本次勘探点用GPS实地测放，并测量其孔口高程，高程引测点由业主提供，为黄海高程。钻孔坐标系为54北京坐标系。2 场地岩土工程条件2.1区域地质概况2.1.1区域地理位置北海市位于广西壮族自治区南陲，北部湾东北岸（东经1085010947，北纬20262155），南北西三面环海，海岸线长度106.93公里，陆域宽阔，地势平坦，具有丰富的旅游资源、海洋资源和土地资源。北海是我国十四个沿海开放城市之一，与海南省隔海相望，邻近东南亚各国，云贵川诸省，处于大西南、海南及东南亚的中枢位置，地理位置优越。2.1.2区域气象条件北海地区属亚热带海洋性季风气候，其特点是高温多雨，干湿分明，夏秋之间台风暴雨较为频繁，年平均气温22.6，极端最高气温37.1，最低气温2，每年510月为雨季，降水量占全年的83%，至翌年4月为枯水季节，降水量占全年的17%。年平均降雨量1548mm，最大1774.6mm，最小1160.4mm，蒸发量1869.6mm，年平均相对湿度81%。夏秋两季常受台风影响，年影响06次，风力一般为56级，最大12级，台风最大风速为40m/s，台风一般伴随有大雨，当碰上大潮时，形成风暴潮。常年主导风向为北向，频率21%，次风为南西向，频率16%，静风频为12%，49月为季风转换期，基本风压值0.75kPa（50年一遇）。2.1.3区域地质构造及地形地貌北海区域地质构造属南康盆地西隅，上覆地层由上而下主要为第四系中更新统北海组（Q2b），下更新统湛江组（Q1z）和第三系地层，局部地势低洼处多沉积有第四系全新统（Q4）堆积物。盆地基底主要为志留系泥质砂岩、粉砂岩、砂岩等，局部地段为花岗岩侵入体。北海地形由北东向南西拐弯呈反“L”型，是北、西、南三面环海的半岛，地形起伏不大，主要分为三个地貌单元：一是突起的基岩残丘，主要分布在西端冠头岭及东北面草花岭一带，标高一般大于20m，最高为冠头岭120m；二是开阔平坦的滨海平原地貌，分布在北海中部大部分地区，标高1020m；三是海积阶地和浅滩地貌，分布在沿海岸一带，标高小于10m。在流水等作用下，在平原和海积阶地上常发育一些流水成因的地貌，如河谷、阶地、坳沟和冲沟等。场地现状地势较为平坦，生长有杂草树木，西南面为树苗林地，西北面为耕地及居民居住区，拟建训练馆场地勘察时为耕地。2.2场地地层岩性及岩土物理力学性质根据钻探揭露、标准贯入试验、重型动力触探、并结合室内土工试验成果综合分析，可将该场地地层划分如下：层：表土(Q4pd)全部钻孔均有分布，分层深度0.30.8m，层厚为0.30.8m。黄褐色、稍湿、粘含量较多，含少许细、粉砂，松散、少许植物根茎，手捏易碎。 层：含粘性土粉砂(Q2bme) 分布于场地全部钻孔，分层深度1.73.1m，层厚为1.02.4m。土黄色，稍密，湿。粘粒含量约占3545%，粘性一般，粉砂约占15%，主要为石英质粉细砂，部分呈次棱角状，有沙感。偶见铁锰结核物，粒径约3cm。表2 层：含粘性土粉砂(Q2bme) 主要岩土物理力学性质指标统计项目W%dg/cm3GSeWL%WP%IPILa1-2MPa-1ESMPaCkPa(度)统计数111111111111111111111010最大值25.31.72.690.80041.723.518.20.230.455.043317.4最小值16.81.492.680.58731.917.810.6-0.370.3442114.3平均值20.51.562.6850.735.920.815.1-0.020.3794.627.915.9标准差2.80.060.0030.072.72.042.80.170.040.324.21.05变异系数0.140.0380.0010.090.080.100.19-8.390.100.070.150.07标准值22.11.532.6840.7134.419.716.60.070.544.4125.415.3层：含粘性土中砂(Q2bme)除10号钻孔外均有分布，分层深度3.05.2m，层厚为0.73.5m,。红褐色夹土黄色，湿，中密。中、细砂含量约为30%，含有石英质粗、砾砂，次棱角状。夹有铁锰结合物，约占3%,粒径约1.5cm。粘粒含量约为30%35%，具有弱粘性。 表3 层：含粘性土中砂(Q2bme) 主要岩土物理力学性质指标统计项目W%dg/cm3GseWL%WP%IPILa1-2MPa-1ESMPaCkPa(度)统计数999999999933最大值22.51.732.70.70238.921.417.80.120.287.812919最小值14.21.632.670.5530.917.313.6-1.40.25.822212.2平均值18.41.672.6790.6036.420.016.4-0.210.256.2125.316.5标准差2.890.036 0.0090.042.721.191.660.430.0260.623.5123.79变异系数0.1570.0260.0030.0670.0750.060.101-2.0470.1040.100.1390.23 标准值20.21.692.680.6338.1020.717.40.050.276.5920.0110.79层：中砂(Q1zal)分布于场地全部钻孔，分层深度13.718m，层厚为9.012.9m。灰白色为主，夹少许浅红色，很湿，中密。多为石英质中砂，次之为粗沙,呈次棱角状，粒径约为2mm，分选性较好，粘粒含量5%8%。-1层：粘土(Q1zal)分布于10、11、20、23号钻孔地段，该层为第四层中砂(Q1zal)亚层，该亚层位于第四层之上，层厚为0.64.7m，分层深度4.66.4m。为灰白色混杂红褐色，较湿，可塑硬塑，韧性低，无摇振反应，含少许粉砂，手搓有砂感。层：粘土(Q1zel) 场地全部钻孔均有分布，层厚为3.410.0m，分层深度18.926.6m。灰白色夹棕红色，饱水，硬塑，质纯，细腻，刀切面光滑，干强度高，韧性好，无摇振反应，稍有光泽，偶见底部夹有石英质砾砂。表4 层：含粘性土中砂(Q2bme) 主要岩土物理力学性质指标统计项目W%dg/cm3GseWL%WP%IPILa1-2MPa-1ESMPaCkPa(度)统计数888888888888最大值34.41.552.740.97666.23333.20.140.3213.976819.3最小值24.51.382.720.76154.326.926.8-0.140.136.18318.8平均值29.81.462.730.86958.629.828.80.0010.248.654713.4标准差3.210.060.0060.073.842.202.030.110.072.9514.123.29变异系数0.1080.0410.0020.0810.0660.0740.07191.060.2950.3410.300.245标准值31.91.52.730.9256.028.3530.10.0780.286.6537.4611.18-1层：中砂（Q1zel）分布于1，9，13，14，15号钻孔地段。该层为第五层粘土(Q1zel)亚层，夹于第五层粘土(Q1zel)之间，层厚为2.02.8m，分层深度21.823m。红褐色夹灰白色，湿，密实，主要为石英质中、粗砂，呈次棱角状，级配较好。粘粒含量10%30%之间。层：粗砂(Q1zpl) 分布于5，14，15，17，19，20，22，24号钻孔地段。因为钻孔没有揭穿地层,故层厚，分层深度未知。灰白色夹褐红色，饱水，密实，主要为石英质粗砂，中、细砂含量次之，级配一般。粘粒含量小于20%。 2.3场地水文地质条件在勘探深度范围内地下水分潜水及承压水两种类型。潜水含水层主要为中砂层，水量较大，据北海市区域综合地质调查报告(1:50000) 资料，潜水含水层渗透系数K值在2040m/d（经验值），勘探期间测得稳定水位埋深5.407.90m，水位标高5.467.39m，勘探为3月份，为枯水期水位。场地位于区域地下水排泄区，场地潜水主要接受大气降水补给及上游径流补给。据区域水文地质资料，潜水位年变幅2.02.5m。承压水含水层主要为1中砂、中砂层，水量丰富，据北海市区域综合地质调查报告(1:50000) 资料，中砂层承压含水层渗透系数K建议值为60m/d（经验值），承压水位比潜水位低1.0m左右，粘土层及中砂层以下土层为相对隔水层。承压水主要接受潜水越流补给。据区域水文地质资料，承压水位年变幅1.02.0m。据本次勘察时在9号、10号、28号孔所取水样分析结果：表5表5 水质分析结果及腐蚀性评价表类型取样位置/m水类型评价指标腐蚀性评价对混凝土结构对钢筋混凝土结构中的钢筋地下水9潜水pH值=5.3；侵蚀CO2=7.83mg/L；Cl-=11.98mg/L；SO42-=0.82mg/L； HCO3=0.170m molL-1；总矿化度：40.48/L弱长期浸水干湿交替微微地下水10承压水pH值=5.0；侵蚀CO2=13.42mg/L；Cl-=11.20mg/L；SO42-=0.82mg/L； HCO3=0.136m molL-1；总矿化度：35.85/L弱微地下水28承压水pH值=5.1；侵蚀CO2=8.58mg/L；Cl-=11.20mg/L；SO42-=1.63mg/L； HCO3=0.203m molL-1；总矿化度：42.37/L弱微注：具体结果见附10“水质分析报告”依岩土工程勘察规范（GB500212001）（2009年版）相关条文，结合北海当地经验综合评价：场地地下潜水对砼结构具弱腐蚀性，长期浸水条件下对其中的钢筋具微腐蚀性；在干湿交替条件下对其中的钢筋具微腐蚀性。场地承压水对砼结构具弱腐蚀性，对其中的钢筋具微腐蚀性。193 岩土参数的统计与分析3.1试验结果统计分析根据现场标准贯入试验，分析统计结果如下：表6 标准贯入实验统计表地层统计数最大值最小值平均值标准差变异系数标准值含粘性土粉砂119.857.461.470.26.7含粘性土中砂1512.68.710.871.050.110.3中砂1219.2813.12.760.2111.7黏土1818.912.3151.860.1214.3根据重型动力触探实验，分析统计结果如下：表7 重型动力触探实验统计表地层统计数最大值最小值平均值标准差变异系数标准值中砂4014.87.910.61.760.16510.12砾砂1011.479.41.60.178.963.2地基承载力特征值根据现场标准贯入实验、重型动力触探实验和室内土工试验成果，依照岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（2009版）,建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）和广西壮族自治区岩土工程勘察规范（DBJ/T45-002-2011）.得出的地基土承载力特征值如下表： 表8 地基土承载力特征值表 岩土名称土工计算重力动力触探试验标贯试验建议特征值Cfak（kPa）N63.5fak（kPa）Nfak（kPa）fak（kPa）含粘性土粉砂25.415.3211/6.7113.6113含粘性土中砂20.0110.79231/10.3184.2184中砂/10.12404.611.7203.8300粘土37.4611.18387/14.3354.3210根据土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值可按下式计算：P=(rd+ccot) / ( cot-/2+)+rd式中：p临塑荷载（kPa） ；r地基土重度（kn/m3）d基础宽度，大于3米应进行宽度修正。C，地基土内聚力，内摩擦角。4 岩土工程特性分析与评价4.1场地适宜性及稳定性评价本场地未发现有第四纪新构造活动的迹象，且据史料记载，北海市范围内从未发生过大于6级的地震，无滑坡，泥石流等不良地质现象，场地区域稳定性好。因此，场地和地基整体稳定，适宜建造该写字楼。4.2场地和基地震效应评价4.2.1 地震烈度根据建筑抗震设计规范（GB 500112010）规定：北海市抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。4.2.2 地震效应评价拟建场地的抗震设防烈度为7度，对于饱和粉土和砂土，当符合下列条件之一时，可初步判别为不液化或可不考虑液化影响：1）地质年代为第四纪晚更新世（Q3）及其以前时，7、8度时可判为不液化；2）粉土的粘粒(粒径小于0.005mm的颗粒)含量百分率，7度、8度和9度分别不小于10、13和16时，可判为不液化土。3）浅埋天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：du do+ db-2dw do+ db -3du+ dw 1.5do + 2.0db - 4.5式中：db基础埋置深度（m），db2m，按2m计；do液化土特征深度（m），可按表9采用。du上覆非液化土层厚度（m），计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除；dw地下水位深度（m），宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用；表9 液化土特征深度（m）饱和土类型烈度679粉土678沙土789注：当区域的地下水位处于变动状态时，应按不利的情况考虑。4）对地面下15m的深度范围内的饱和砂土或饱和粉土，用实测剪切波速vs与临界波速vscr比较进行初判，vscr=kc（ds-0.01ds2）1/2式中 kc经验系数，抗震设防烈度为7,8,9度时，对于饱和沙土分别取92,130和184，对于饱和粉土分别取42,60和84；ds沙土或粉土土层剪切波速测点深度。当vsvscr时，可判别不液化或不考虑液化影响。如vsvscr则需要进一步作微观判定。野外钻孔勘察采用单孔剪切波波速试验分别对 10、14、28 号勘探孔进行了剪切波波速测试（测试结果详见附录9-1）。根据场地剪切波波速测试结果和上述条件得出表10：表10 场地地震效应评价表 序号抗震设防要求评定评定依据1抗震设防类别标准设防类（丙类）建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）建筑抗震设计规范（GB 500112010）2地震设防烈度6度3地震加速度值0.05g4场地地段类型一般地段5 土的类型和剪切波速 耕土中软土Vs=176m/s 含粘性土粉砂中软土Vs=176m/s 含粘性土中砂中软土Vs=214m/s 中砂中硬土Vs=291m/s 粘土中硬土Vs=333m/s6土层等效剪切波速及覆盖层厚度10号钻孔 覆盖层厚度25mVse=246m/s14号钻孔 覆盖层厚度35mVse =262m/s28号钻孔 覆盖层厚度20mVse =239m/s7场地类别类8特征周期0.35s9液化土判别不判别和处理4.3场地岩土层建筑适宜性评价（1）层耕土，结构疏松，层厚不大，具不均匀性和高压缩性，力学性能差，有植物根茎，且该建筑为地下2层地上4层，显然不宜作为地基持力层。（2）层含粘性土粉砂，结构疏松稍密，层厚为1.73.1m，压缩性较大，力学性质一般，虽然不能作为主体建筑物基础持力层，但可作为附属建筑物持力层。（3）层含粘性土中砂，沙土结构稍密，分层深度3.05.2m，层厚为0.73.5，强度较高，承载力特征值建议值为184kPa，场地内大部分都有分布，虽然承载力足够，但拟建物为地下2层，地上4层，估计地下室每层3米，共两层6米，如果作为持力层则基础埋深不够，故不能作为主建筑物持力层。（4）层中砂，砂土密实度较好，承载能力高，压缩性低，分层深度13.718m，层厚为912.9m，埋深足够，分布均匀，为拟建物基础持力层。（5）层粘土，土的性质较好，处于硬塑状态，力学性质好，压缩性低，分层深度18.926.6m，层厚为3.410.0m，分布较均匀，为拟建物基础持力层下卧层。4.4地下水腐蚀性评价据本次勘察时在9号、10号、28号孔所取水样分析结果：表11 水质分析结果及腐蚀性评价表类型取样位置/m水类型评价指标腐蚀性评价对混凝土结构对钢筋混凝土结构中的钢筋地下水9潜水pH值=5.3；侵蚀CO2=7.83mg/L；Cl-=11.98mg/L；SO42-=0.82mg/L； HCO3=0.170m molL-1；总矿化度：40.48/L弱长期浸水干湿交替微微地下水10承压水pH值=5.0；侵蚀CO2=13.42mg/L；Cl-=11.20mg/L；SO42-=0.82mg/L； HCO3=0.136m molL-1；总矿化度：35.85/L弱微地下水28承压水pH值=5.1；侵蚀CO2=8.58mg/L；Cl-=11.20mg/L；SO42-=1.63mg/L； HCO3=0.203m molL-1；总矿化度：42.37/L弱微注：具体结果见附10“水质分析报告”依岩土工程勘察规范（GB500212001）（2009年版）相关条文，结合北海当地经验综合评价：场地地下潜水对砼结构具弱腐蚀性，长期浸水条件下对其中的钢筋具微腐蚀性；在干湿交替条件下对其中的钢筋具微腐蚀性。场地承压水对砼结构具弱腐蚀性，对其中的钢筋具微腐蚀性。4.5土的腐蚀性评价本次勘察对土层含粘性土粉砂、含粘性土中砂各选取2件做易溶盐分析，主要评价指标见表3： 表12 土的腐蚀性情况一览表岩土编号及名称样号评价指标腐蚀性评价对混凝土结构对钢筋混凝土结构中的钢筋对钢结构含粘性土粉砂9-120-1pH值=5.5； Cl-=26.16mg/kgpH值=5.7； Cl-=14.96mg/kg弱弱微微弱微含粘性土中砂9-220-2pH值=5.3； Cl-=29.92mg/kgpH值=5.3； Cl-=29.92mg/kg弱弱微微弱弱据土的腐蚀性报告结果，本场地含粘性土粉砂层对混凝土结构具弱腐蚀性，对砼结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性；含粘性土中砂层对混凝土结构具弱腐蚀性，对砼结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。综上，基础设计时，建议应按照工业建筑防腐蚀设计规范（GB 50046-2008）的有关规定，采取有效的防护措施。5 基础选型论证及评价该项目规划用地总面积63421.396m2，总建筑面积18558m2，其中一期主楼为15876 m2，二期副楼为2682 m2。本次的设计任务针对主楼进行勘察设计，主楼总计6层，其中地上4层，地下2层。估计平均基地压力为120kpa。5.1天然浅基础根据拟建物荷载及地下2层地上4层和场地土层特性要求，诺采用天然地基上的浅基础，需将层耕土层含粘性土粉砂 含粘性土中砂全部挖除，以层中砂作为基础持力层，该层砂土地基承载力验算如下：按照建筑地基基础设计规范（GB 5007-2002）第5.2.4条之规定，地基承载力特征值尚应按下式进行修正：a=ak+bb-3+dm（d-0.5）式中：a修正后的地基承载力特征值（kPa）；ak地基承载力特征值（kPa）；b、d基础宽度和埋深的地基承载力修正系数；g基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）；b基础底面宽度（m）；当宽度小于3m时按3m计，本工程以6m计；gm基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度（kN/m3）；d基础埋置深