结合高层拟建大楼谈岩土工程勘察及基坑.doc

结合高层拟建大楼谈岩土工程勘察及基坑支护摘要：本文以某拟建大楼的场地岩土工程勘察为例，主要对基础型式和基坑开挖与支护展开了论述，并对岩土工程勘察的结果做出了总结，还相应地提出了部分建议。关键词：建筑工程；工程勘察；工程水文地质；基础形式；基坑支护0 工程概述某拟建大楼主楼为15 层，建筑高度59 m，框架剪力墙结构，设计单柱最大荷重16510kN；裙楼(圆形)为2层，建筑高度11 m，框架结构，设计单柱荷重1435.2 kN；裙楼(方形)为2层，建筑高度10.8 m，框架结构，设计单柱荷重1837 kN。基础型式为预制桩及人工挖孔桩，设地下室1层，其埋深为3.6 m。1工程地质及水文地质1.1场地概况拟建场地形较为平坦，各勘探点的地面标高介于1299.251299.70 m之间，高差仅为0.45 m。该地区属西南季风气候区，夏秋多雨，夏无酷暑，雨热同季，干湿两季分明。1.2地层结构场地内钻探揭露的地基各岩土层的岩性特征自上而下分述如下：(1) 第四系人工堆积(Qm1)素填土和第四系耕土(Qpd) 。由红褐色粘性土混含少量角砾、碎石等组成，结构稍密。厚度为1.302.30 m，覆盖于整块场地之地表，系新近堆填。其均匀性及密实性差，不能作为拟建建筑物的天然地基使用。(2) 第四系冲湖积(Qal+l)层。粉质粘土：褐灰或褐黄夹红及灰色，含少量铁锰质结核，硬塑状态，稍湿，其间夹薄层粉土；厚度为1.504.70 m。其孔隙比e = 0.743，液性指数Il = 0.08，压缩系数a1 - 2 = 0.174 MPa-1，标准贯入试验锤击数N = 8.7击，属中等压缩性土。粘土 ：褐黄夹红及灰色，偶含角砾，硬塑状态，稍湿； 厚度为5.30 9.70 m。其孔隙比e =0.730，液性指数Il = 0.04，压缩系数a1 - 2 = 0.146MPa-1 ，标准贯入试验修正后锤击数N = 12.4击，属中等偏低压缩性的超固结土；其力学性质较好，地基承载力较高。粘土 ：褐黄夹灰色，含10% 20%的钙质结核，硬塑状态，稍湿；厚度为1.506.00 m。其孔隙比e = 0.637，液性指数Il = 0.00，压缩系数a1 - 2 =0.121MPa-1 ，标准贯入试验锤击数N = 14.4击，属中等偏低压缩性的固结土；其力学性质较好，地基承载力较高。粉砂 ： 黄褐夹灰色， 混粒结构， 含10% 20%的粘性土，中密密实，饱和，厚度为0.50 5.40 m。标准贯入试验锤击数N = 22.6击，其力学性质较好，地基承载力较高，为本场地的含水层。细砂 ： 黄褐夹灰色， 混粒结构， 含10% 20%的粘性土，中密密实，饱和，其间夹薄层粉土；厚度为2.207.00 m。该层标准贯入试验锤击数N = 24.1击，其力学性质较好，地基承载力较高，为本场地的含水层。粗砂 ：褐色，混粒结构，含10% 20%的粘性土，中密密实，饱和，其间夹薄层砾砂；厚度为1.604.70 m。该层力学性质较好，地基承载力较高，仅局部分布，为本场地的含水层。砾砂 ： 褐色， 长石- 石英质， 混粒结构， 含10%20%的粘性土，中密密实，饱和，其间夹薄层圆砾；厚度为1.0010.80 m。标准贯入试验锤击数N = 22.9击，其力学性质较好，地基承载力较高，为本场地的含水层。(3) 新第三系(N)泥灰岩。浅灰色，泥质结构，中厚层状构造；厚度为0.60 7.70 m。该层呈全风化，其力学性质好，地基承载力高，但其埋藏较深，为本场地内较理想的下卧层。1.3场地的水文地质勘察工作进行期间，场地内所有钻孔均见有地下水，其稳定水位深度在地面下1.70 2.30 m之间，相当于标高1296.951297.97 m。其中粘性土层中的地下水属上层滞水，水量较小；砂土层中的地下水属孔隙潜水类型，具承压性，水量较大。场区内常年地下水位变化幅度不大，水位相对较稳定。根据抽水试验、现场及周围情况调查可知，拟建场地基土主要由素填土、耕土、粘性土、砂土及泥灰岩组成，因深部地段(13.517.5 m以下)为厚度较大的砂土层而赋存一定量的地下水。根据临近场地施工情况，桩井开挖至砂土层后，其涌水量较大，将给施工带来较大困难；因而该场地不适宜深度较大的开挖。地下水对钢筋混凝土的腐蚀性分析：场地环境类别为类，受环境类型影响或受地层渗透性影响，场地内的地下水对砼结构无腐蚀性，地下水对砼结构中的钢筋亦无腐蚀性，但对外露钢结构具有弱腐蚀性。2勘察手段和方法本大楼岩土工程勘察工作采用以钻探取芯鉴别为主，现场原位测试(标准贯入试验、双桥静力触探试验、钻孔波速测试及地微振观测)与室内土工试验相结合的手段进行。3基础型式的分析及评价3.1主楼部分(1) 浅基础。该拟建大楼设有一层地下室，地下室底板埋深为3.6 m，其底板大部分将处于冲湖积粉质粘土中，局部处于粘土层之中。两土层均呈硬塑状态，有一定力学强度，可以作为浅基持力层使用。为准确提供浅基持力层的承载力，采用多种手段进行综合取值，其结果见表1。表1持力层的承载力土层名称土工试验k(kPa)标贯试验k(kPa)静探试验k(kPa)建设值k(kPa)粉质粘土210200145170粘土220268160200根据建筑地基基础设计规范GB50007 2002第5.2.4条的公式计算结果，作为浅基主要持力层的粉质粘土层修正后的地基承载力特征值为232 kPa，小于基底平均压力272 kPa，不能满足设计要求。基础沉降验算按建筑地基基础设计规范的有关规定，计算结果表明：建筑物中心点的总沉降量为217.07 mm，最大沉降差为165.17 mm，最大倾斜率为0.00004；根据建筑地基基础设计规范的有关规定，基础的倾斜满足规范要求。(2)桩基础。根据上述浅基持力层的承载力及沉降验算结果，若采用浅基础(箱基或筏基) ，基底地层的承载力特征值难于满足设计要求，因此不能采用浅基础，建议采用箱基+桩基或筏基+桩基的复合型基础型式。桩型建议首选干作业人工挖孔灌注桩，其次可选择使用静压桩、长螺旋钻孔灌注桩或振动沉管灌注桩。选用干作业人工挖孔灌注桩时，鉴于本场地砂土层中的水量丰富，且具承压性，施工降水难度大。因此建议桩端持力层选择第四系冲湖积粘土或粘土层，同时采用砼护壁的支护类型开挖桩井，以保证桩基的施工质量及施工人员的人身安全。当选用静压桩、长螺旋钻孔灌注桩或振动沉管灌注桩基础时，第四系冲湖积粘土层及其以下的各土层均可作为桩端持力层。建议选择功率较大的机械设备施工。3.2裙楼部分拟建裙楼为2层的框架结构建筑物。根据场地的工程地质及水文地质条件，建议该部分建筑物的基础均采用干作业人工挖孔灌注桩基础，以第四系冲湖积粘土或粘土层为桩端持力层。4基坑开挖与支护(1) 根据设计条件可知，拟建主楼部分设有一层地下室，其底板埋深为3.6 m。(2) 基坑开挖后，其底板大部份处于粉质粘土层中，局部处于粘土层之中，基坑四壁大部份为素填土、耕土、粉质粘土及粘土层，关于基坑支护使用的力学参数建议值见表2。(3) 根据抽水试验结果估算，地下室基坑开挖至设计标高时，其涌水量为088.73 m3 /d，该地下水属上层滞水，水量不大，建议采取明沟排水方案。施工降水对临近工程无影响。表2基坑支护的力学参数土层名称及单元层代号土的重度(KN /m3)内摩擦角()凝聚力C ( kPa)素填土18.0耕土19.04.040.0粉质粘土19.59.535.0粘土19.54.442.7(4) 根据基坑部分的工程地质、水文地质条件及设计条件等综合考虑，拟建地下室基坑以放坡开挖较为适宜，其放坡坡度可按11.25进行设计。若考虑放坡后基坑平面位置影响拟建场地的正常工作，亦可采用土钉支护方案进行基坑支护。5结论及建议(1) 拟建场地地形平坦，总体地形坡度小于5，属平坦场地。经钻探揭露和工程地质调查，拟建场地及其附近无冲沟、滑坡、泥石流等不良地质作用存在，场地稳定，适宜建筑。场地内的素填土因其结构松散，均匀性及密实性差，不能作为拟建建筑物的天然地基使用。(2) 根据勘察任务书所提设计条件，结合拟建场地的地层结构、岩性特征和水文地质条件等因素综合考虑，建议拟建主楼采用箱加桩的基础型式，建议首选干作业人工挖孔灌注桩，以粘土或粘土为桩端持力层。其次可选择使用静压桩、长螺旋钻孔灌注桩或振动沉管灌注桩，以第四系冲湖积粘土、粉砂、细砂、粗砂、砾砂或新第三系泥灰岩为桩端持力层。根据场地的水文地质条件，本场地砂土层中的水量丰富，且具承压性，当选用干作业人工挖孔灌注桩基础时，设计时应根据地质剖面图绘制的地层界限合理确定桩长，避免桩端进入砂土层之中，以免桩井开挖时产生的流沙或管涌增加施工难度。裙楼部分基础均采用干作业人工挖孔灌注桩基础，以第四系冲湖积粘土 或粘土层为桩端持力层。桩基础的桩径、桩长及单桩竖向极限承载力最终仍应以桩的测试结果进行修正。(3)场地内的地下水分别属上层滞水和具承压性的孔隙潜水类型，勘察工作外业期间稳定水位在自然地面下1.70 2.30 m 之间， 相当于标高1296.951297.97 m；抽水试验结果表明：粘性土层的渗透系数K = 0.0036 m /d，影响半径R = 1.01m；砂土层的渗透系数K = 4.8 m /d，影响半径R =14.2 m。(4) 本场地建议按非膨胀土地基进行设计。场地内分布的砂土层在7度地震条件下均属非液化砂土，地下水受环境类型影响或受地层渗透性影响，地下水对砼结构及砼结构中的钢筋均无腐蚀性。建筑物散水外边缘宜设置排水沟，并与场区外排水主沟连通。室内填土宜采用非膨胀土，填土地坪的室内外高差不宜太大。(5) 绿化环境应选择树种，建筑物周围20 m范围内不宜种植速生及高大植物，如桉树等。(6) 拟建场地