岩土工程勘察课程设计.doc

岩土工程勘察课程设计专 业：土木工程班 级：073544学号姓名： 指导老师： 一、 概述（一）工程概况拟建工程位于朝阳洲区，座落在朝阳洲中路与团结路交汇处，场地交通便利，地理位置优越。东侧紧邻团结路、西侧紧靠沿江中大道，南侧为新海关大楼，北侧为待建空地。拟建工程规划总用地面积1000 m2，主楼均在42层，裙房为4层，地下两层，地下室埋深8m。主楼为结钢筋混凝土剪力墙结构，裙房及地下室为框架结构，拟采用桩基础；墙柱底最大轴力设计值 6500 KN ；基底压力标准值：800kPa；基础荷载标准组合：800kPa；准永久组合：750KPa。对差异沉降的敏感程度为敏感，拟建工程重要性等级为一级。（二）勘察目的及技术要求根据本次勘察委托要求，主要目的是详细查明拟建场地工程地质条件，为拟建工程的施工图设计、工程施工提供所需的工程地质资料。具体要求如下：1、查明建筑场地内及附近有无影响工程稳定性的不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议，并提供设计、施工所需计算参数； 2、查明建筑场地影响范围内的各岩土层类型、成因、时代、地层结构、深度、分布、工程特性、较弱土层和坚硬土层的分布及各岩土层的物理力学性质，分析和评价地基的稳定性、均匀性和地基承载力； 3、查明场地内地基各岩土层的承载力特征值、变形模量、基床系数等物理力学性质指标、地基变形计算参数等设计所需工程资料，论证采用天然地基基础形式的可行性，对持力层、基础型式及埋深提出建议。对于岩质地基和基坑工程应查明岩石坚硬程度、岩体完整程度、基本质量等级、风化程度及岩石各风化带内的单轴抗压强度（天然、饱和、烘干三种状态）； 4、查明场地地下水类型、埋藏条件、补给及排泄条件，提供地下水水位及其季节性变化幅度及历史最高水位，提供未来 50 年（结构设计使用年限）的最高水位，提供防水设计水位和抗浮设计水位建议值。提供地下水各组成成份的含量，判定水质和土是否对水泥及钢结构具有侵蚀性。提供各土层的渗透系数及基坑开挖时应采取的降水控制措施，并分析评价降水对周围环境的影响； 5、提供勘察场地的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计特征周期。判定场地类别，评价场地属于对抗震有利、不利或危险地段，提供场地土类型、覆盖层厚度、土层剪切波速等有关地震参数； 6、判别有无液化土层和评价其液化等级； 7、提供抗浮锚杆中锚固体与岩、土体的粘结强度特征值； 8、预测地基沉降、差异沉降和倾斜等变形特征； 9、对可能采用的复合地基或桩基类型、适宜性、持力层选择提出建议，提供桩的极限侧阻力、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基施工中应注意的问题提出建议； 10、对基坑工程的设计、施工方案提出建议，提供基坑各侧边坡的地质模型的建议； 11、对初步勘察中遗留的有关问题提出结论性建议； 12、按现行国家规范、行业标准提出满足施工图设计要求的详细阶段的岩土工程勘察报告书。（三）勘察依据及执行的技术标准1、勘察依据（1）勘察合同及工程地质勘察任务书；（2）拟建场地的建筑物总平面图；2、执行的主要技术标准（1）岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（国家标准）；（2）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）（国家标准）；（3）建筑抗震设计规范（GB50011-2001）（国家标准）；（4）中国地震动参数区划图（GB18306-2001）（国家标准）； （5）高层建筑岩土工程勘察规程（JGJ72-2004）（行业标准）；（6）建筑边坡工程技术规程（GB50330-2002）（国家标准）；（7）土工试验方法标准（GB/T50123-1999）（国家标准）；（8）工程岩体试验方法标准（GB/T50266-99）（国家标准）；（9）地基动力特性测试规范（GB/T50269-97）（国家标准）；（10）工程测量规范（GB50026-1993）（国家标准）；（11）建筑桩基技术规范（JGJ94-94）（行业标准）；（12）建筑基坑支护技术规程（JGJ120-99）（行业标准）；（13）建筑工程地质钻探技术标准（JGJ 87-92）（行业标准）。（四）勘察方法据勘察任务书以及相关规范要求，在收集临近场地工程地质资料的基础上，编制了“滨江1号岩土工程勘察方案”，布置了相应的勘察工作量。本次勘察采用了钻探、原位测试（包括标准贯入试验、重型圆锥动力触探试验、波速测试、抽水试验等）、室内岩、土、水测试分析、工程测量等手段。具体如下：1、钻探：包括：（1）勘探点平面布置及深度控制；（2）钻探工艺2、采样：取样（土、岩样数量及水样）3、测试工作土工试验送样及时，计量器具检定合格，操作符合规程要求，数据可靠。4、在地下室开挖范围内布置水文地质勘探孔进行了抽水试验。（五）完成工作量为完成本次勘察任务，精心组织了野外施工。使用BT-100型钻机2台，野外作业始于2010年4月28日，至2010年5月2日结束，完成实物工作量见表1。完成实物工作量表表1项 目钻 探扰动土样岩样水样土腐蚀性测试标准贯入试验重型圆锥动力触探试验抽水试验剪切波速试验钻孔测量总进尺第四系松散层基岩单 位米(孔)组组组组次次段(孔)(孔)(孔)工作量254.7143111.7211121111二、场地工程地质条件（一）气象、水文场地地处南岭以北，长江以南，地区受东亚季风影响，形成了亚热带季风气候，温暖湿润，雨量充沛，四季分明，温差较大，夏季酷热，冬季寒冷，历年平均气温在17.117.8之间。最冷1月份平均气温5.1，最低气温-9.9（1972年2月19日）；最热七月份平均气温29.6，最高气温40.3（1961年7月23日）。多年平均相对湿度为76%。雨水充沛，历年平均降雨量1567.71654.7毫米，最大年降雨量2328.2mm（1954年），最小年降雨量1044.2mm（1963年）。汛期46月雨量约占全年降水量的一半，枯水期为11月至次年1月。（二）地形、地貌拟建场地地处冲积平原区，地貌单元为级阶地，场地地形基本平坦开阔。拟建场地基本平整，局部堆积充填砂，现地面高程在10.2012.60 m之间，一般为10.20m左右。（三）区域地质构造本区位于江南台隆构造单元的某凹陷之北侧，构造上主要受某大断裂影响，上部为第四系松散层所覆盖，厚约16.00m左右，基底为巨厚的泻湖相沉积层。根据区域地质资料，场地内无区域活动性断裂通过，勘察期间场地内未发现断裂构造踪迹。地震烈度为7度（四）场地地层结构及其工程特性据本次钻探揭露，勘探深度内，场地地层结构由人工填土（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、第三系新余群（Exn）组成。按其岩性及工程特性，自上而下依次划分为杂填土、粉质粘土、粉土、粉砂、圆砾、风化泥质粉砂岩中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩。以下分别予以阐述：1、杂填土（Q4ml）杂填土:杂色，以灰黄色为主，稍湿，松散状态，为新近填土，主要为粘性土和细砂，局部夹建筑垃圾，可见碎石、砖块、混凝土等碎屑物。全场地分布；揭露层厚1.5m； 2、第四系全新统冲积层（Q4al）粉质粘土：灰黄色、黄褐色为主，湿，可塑坚硬，含铁锰质氧化物，裂隙较发育。中密，局部稍密，厚度变化较大，全场地分布；平均厚度为2.8m；粉土：浅黄色为主，很湿，中密密实，含沙量高，偶见蜗牛壳，含钙质结核。局部多云母，色杂，全场地分布；平均厚度为4.9m；粉砂：灰黄色、黄褐色为主，饱和，中密，成分以石英、长石为主，含蜗牛壳，含钙质结核。全场地分布；平均厚度为5.1m；圆砾:灰黄色、灰白色为主，饱和，中密，局部稍密，级配一般，主要成分为石英、长石，卵石直径一般为12cm，呈圆形及亚圆形，局部夹含砾砂薄层。强透水性。呈稍密中密。 全场地分布；平均厚度为 2.7m；3、第三系新余群泥质粉砂岩与泥岩互层：泥质粉砂岩为紫红色：细粒结构，厚层巨厚层状构造；泥质胶结，胶结性较好。勘探深度范围内，按岩石风化程度及工程物性的差异可分为：风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩。分叙如下：3.1强风化岩层紫红色，局部青灰色，岩石风化强烈，岩石破碎，岩芯成砂土状及碎块状，次呈短柱状，钻进较快，碎块用手易折断，为极软岩，岩体质量基本等级为V级，无更软岩及空洞穴存在。该层揭露平均厚度为2m； 3.2 中风化岩层中风化泥质粉砂岩:紫红色，原岩结构较清晰，泥质胶结，厚层巨厚层状构造，岩石风化裂隙较发育，局部Fe、Mn含量较丰富，岩芯多呈短柱状。锤击声稍哑，较易击碎，岩石饱和单轴抗压强度平均值为5.60MPa，为软岩，岩体质量基本等级为IV级。3.3微风化泥质粉砂岩微风化泥质粉砂岩:紫红色，原岩结构清晰，细粒结构，厚层巨厚层状构造，局部充填方解石脉，岩石裂隙稍发育，岩芯多呈短柱状及柱状。锤击声稍脆，较难击碎，RQD=75%85%，岩石饱和单轴抗压强度平均值为8.50MPa，为软岩，岩体质量基本等级为IV级。（五）岩土层的主要物理力学指标统计各土层原位测试成果及室内土工、岩石试验成果统计表分别见表。指标统计按现行相关规范要求进行，统计前，剔除个别不合理偏值，然后按上述各地基岩土层逐层逐项进行统计，提供各岩土层物理力学性质指标的最大值、最小值、平均值、变异系数、样本数和标准值。岩石单轴抗压强度值统计表 (单位：MPa) 名 称试验状态样本数最大值最小值平均值标准差变异系数修正系数标准值建议值中风化泥质粉砂岩天然379.875.967.80.9300.121.0348.07.5饱和376.864.325.40.7230.131.0385.65.0中风化泥岩天然88.026.617.20.4590.061.0437.57.0饱和84.132.333.20.7470.231.1553.73.5微风化泥质粉砂岩天然2815.507.6010.41.6890.161.05310.910.5饱和2711.25.167.91.7520.2191.0758.57.5微风化泥岩天然99.217.147.90.7340.101.0588.48.0饱和95.123.294.30.6670.1521.0954.84.0土层原位测试成果统计综合一览表土层编号及名称试验类型实测锤击数区间值校正后平均击数标准差变异系数修正系数标准值统计次数击击击次粉土标准贯入4.58.58.380.9885粉砂标准贯入9.512.513.20.98134圆砾重型圆锥动力触探152110.90.60.060.981022（六）地下水及对建筑材料的腐蚀性评价勘察深度内，场地分布的地下水主要可分为第四系松散岩类孔隙潜水、基岩裂隙水两种类型。（1）第四系松散岩类孔隙潜水第四系松散岩类孔隙水主要赋存于第四系全新统粉砂层和圆砾层中，主要接受大气降水和河水的侧向补给。水位随季节变化，枯水及平水期地下水向河流排泄，丰水期接受地表水体的补给，地下水位上升。水位年变幅35m左右。含水层渗透性较，据本次抽水试验，场地含水层综合渗透系数为80d。勘察期间实测稳定水位埋深3.23.5。勘察中采取了3组地下水样进行室内腐蚀性相关指标的测试。依据水质分析报告，场地地下水PH值为6.6，侵蚀性CO2为11.1715.63mg/L，水中Cl-+0.25*SO42-的含量为32.7233.22mg/L。评价场地孔隙潜水对混凝土结构的腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀性。（2）基岩裂隙水在基岩中，由于在钻探过程中未见断裂或构造破碎带，基岩裂隙主要为风化裂隙，强风化、中等风化岩风化裂隙发育，渗透性能相对较好，其补给主要为基岩侧向补给，但其水量的大小与岩石破碎程度、裂隙大小和连通程度有关。（七）地震及区域稳定性区域稳定性根据区域地质资料，场地内无区域活动性断裂通过，勘察期间场地内未发现断裂构造踪迹。场地区域稳定性较好。场地地震效应据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）及建筑抗震设计规范（GB50011-2001），本场地抗震设防烈度为8度，属设计地震分组第一组，应考虑饱和砂土液化的影响。拟建工程应按相关规定进行抗震设防。据本次地震波速测试成果，场地等效剪切波速vse为277.77m/s，按建筑抗震设计规范（GB50011-2001）判定拟建工程场地类别为类。液化判定：钻孔编号土层名称标贯试验深度（米）地下水位粘粒含量标贯击数（击）计算标贯击数临界值（击）液化判定液化等级ZK3粉土4.53.20615.95.8不液化级5.3637.96.8不液化6.3628.87.2不液化7.4619.27.6不液化8.55510.28.9不液化粉砂9.53012.215.5液化10.52612.916.3液化11.52813.417.5液化12.52914.818.3液化（八）不良地质作用及地下障碍物1、不良地质作用勘察场地及其影响的范围内，四周平坦开阔，无滑坡、泥石流、地下采空区及塌陷区等不良地质作用。场地上部中砂层局部地段分布的软弱淤泥质粉质粘土为不良工程地质层位，通过清挖并换填后不影响本工程建构筑物的稳定性。2、地下障碍物场地地形基本平坦开阔。拟建场地基本平整，局部堆积充填砂。勘察施工中发现场地中部有地下电缆布置本场地。工程施工前建设单位应对其做妥善处理。三、岩土工程分析与评价（一）场地稳定性及适宜性评价据区测资料及历史地震资料分析表明，拟建场地区域稳定性较好。（二）地基岩土层承载力的确定根据地基岩土层的岩性特征、埋藏条件、室内土工测试及原位测试结果，并结合地区建筑经验，综合确定场地地基岩土层承载力特征值fak和相应桩型的桩侧阻力特征值qsia与桩端端阻力特征值qpa建议值详见表。单桩竖向承载力特征值的预估值见表。岩土层承力特征值及桩周侧阻力、端阻力特征值建议一览表岩土层名称建议承载力特征值fak（kPa）钻孔灌注桩（水下）桩侧阻力特征值qsia（kPa）桩端阻力特征值qa （kPa）杂填土12035粉质粘土18060粉土15050粉砂11030圆砾55075750强风化泥质粉砂岩25070650中风化泥质粉砂岩1000901400微风化泥质粉砂岩26003200备 注1、“frk”为岩石饱和单轴抗压强度建议值。2、桩周土侧阻力特征值参照建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）规范确定。岩石侧阻力特征值及桩端土端阻力特征值参照高层建筑岩土工程勘察规程（JGJ72-2004）表8.3.12确定。杂填土未提桩周土侧阻力。（三）拟选基础类型及持力层分析根据拟建工程特点，结合场地岩土条件及周围环境条件考虑，对各拟建建筑物基础类型及持力层的选择建议如下：1、主楼：基坑开挖深度约 8.511.5m，主楼 215 层,框架或框架剪力墙结构，主体荷载大(估算按荷载20kN/层*m 考虑，考虑风荷载的前提下,最大荷载乘以 1.2 的系数，最大荷载约为 2501000kPa)，而场地地基根据以上章节的均匀性评判为不均匀地基，基坑深度以下考虑 1.5m 的基础深度后主要土层为中分化微风化泥质粉砂岩，承载力特征值建议为10002900kPa，在未进行深宽修正的前提下已能满足荷载要求，圆砾和强风化泥质粉砂岩经深宽修正后，也能满足荷载要求。但该深度位置揭露有表层和下卧的中砂，对于设计等级较高的建筑而言，建筑不均匀沉降及倾斜等变形指标要求较严，故建议表层的粉砂宜进行换填处理，下卧的粉砂宜进行加固，处理后适宜采用天然地基。应对软弱的基础底面表层中砂或下卧的粉砂予以重视，当其变形及沉降指标不能满足要求时，建议对其进行处理。2、裙楼：裙楼部分，荷载不大，可直接采用卵石层作为基础持力层。故结构初步设计制定的主楼拟采用天然地基上的筏板基础，裙楼采用天然地基上的独立基础是适宜的。（四）桩础方案分析就本工程而言，适宜桩基础型式为机械成孔的冲孔灌注桩或人工挖孔扩底桩基础，以中等风化泥岩作为桩端持力层。场地内自然地面下 1318m 深度以下的中等风化泥岩，其层位较稳定，厚度较大，软弱层分布不多，故可以作为桩端持力层。相对底层地坪标高为 58m。 人工挖孔灌注桩造价低，施工简单，无噪音，桩身质量容易得到保证，单桩承载力较高，桩底的清底和桩底持力层的验槽工作易于进行，但需要地下水位降低至桩底以下。即水位要降至中等风化泥岩，在以往成都地区高层建筑来看，其降水难度相当大，而且水位要降至中等风化泥岩，除了在孔内明排，是不可能实现的。 冲孔灌注桩是以机械成孔，噪音大，费用高，特别是在 10.00m 以下的基坑中施工，大量的泥浆排放困难，而且孔底的沉渣清除和桩身质量将成为影响单桩承载力的主要因素，它的优点是可以在有地下水的条件下成孔成桩，不需降水就可以施工。（五）基坑工程分析与评价1、基坑上部土质边坡的稳定性 根据设计单位提供的建筑图纸，其基底深度在场地原始地面下较深的位置，在基坑开8.311.5m 的边坡。根据勘察揭露的地层结构来看，该深度位置基坑上部土层主要为填土、粘土、粉土、粉砂及部分砾石层和中砂。按泰勒法估计的基坑直立边坡高度为： 式中：Ns 查曲线图为 5；综合上部土层的工程特性指标及厚度，C 值综合取 20kPa；值综合取 20kN/得该场地临界的直立边坡高度为 5m。但考虑到本场地的粘性土层裂隙面较发育，而且存在光滑镜面，势，在遇水或者长时间暴晒的情况下，均不稳定，根据成都膨胀土地区的工程经验，故建议在此估算取 4m 临界边坡高度。在基坑深度大于该临界深度值时，即为不稳定边坡，需对其采取适宜的支护措施建筑的底层地坪标高，对其基坑边坡均宜采取适宜的支护措施。2、基坑降水 基坑开挖深度内，有地下水存在，直接影响基坑边坡的稳定性及基础施工。故应采取适当的降水措施。 根据成都地区的工程经验，本工程适宜采用管井井点降水，砂砾石土渗透系数 K 值建议取 20m/d,地下水位宜按施工期间可能的最高水位考虑。3、基坑边坡支护 根据基坑边坡稳定性分析结果表明，基坑直立边坡均属不稳定边坡，除去施工通道、临时施工场地、保留的地铁线路、需避让构筑物（如高架电塔等）外，建筑场地较为局限，不具备实质性放坡条件，故基坑开挖过程中，建议采用支护措施。4、 基坑开挖鉴于如此大的开挖工作量，基坑开挖前应详细考察研究弃土位置，同时考虑将来基础回填的利用。然后根据弃土区位置，运土距离，开挖设备能力等因素，对降水工程、土方工程和支挡工程进行周密的施工组织设计。 施工顺序应视施工工艺周密安排，如护壁采用人工挖孔桩，则应先进行基坑降水在进行护壁桩施工。由于护壁桩和降水井的距离较近，如采用沉管灌注桩护壁，宜先施工护壁桩，后进行基坑降水，这样可以避免先降水在护壁桩附近形成大的水利坡度而造成的大量细粒土涌入护壁桩内，造成断桩或缩径现象。护壁桩施工完毕，并确保达到其强度指标后，土方开挖可先预留好一段