摘要：本文通过多年的工作经验，就学府SOHO工程地质勘察的相关内容进行研究探讨，以供同行参考。
关键词: 地质勘察方法；地基基础；型式的分析及评价
1 工程概况
学府SOHO建筑由厦门市第一百货商店股份有限公司投资建设。该工程由南北主楼、会议厅、内庭院组成，由重庆建筑设计院设计，地质勘察工作由厦门市建筑设计院勘察分院完成。
本次勘察是施工图设计阶段岩土工程的详细勘察, 其实施依据是设计院提供的初步设计方案和详勘布点图, 目的是为拟建建筑物施工图设计提供详细的岩土工程资料和所需的岩土技术参数, 确保工程建设质量, 提高工程投资效益。拟建场地有关主要建筑物见表1。
表1拟建建筑物性质一览表
建筑物名称 结构
类型 层次 高度 尺寸 拟采用建筑物基础
型式 埋置深度
(m) 主要荷重标准值
承压力 最大承压力
南北主楼 排架 6F 2317m 长59～115m, 宽17～21m 预应力管桩 1．5 3300 ( kN /柱) 4000 ( kN /柱)
会议厅 排架 2F 910m 形状不规则, 长约40m, 宽约35m 天然地基或管桩 1．5 1500 ( kN /柱) 2500 ( kN /柱)
内庭院 排架 1F 511m 长75m, 宽26m 天然地基 1．5 500 ( kN /柱) 800 ( kN /柱)
根据《岩土工程勘察规范》第3.1.1 ～3.14 的规定,本工程重要性等级为二级, 场地等级为二级场地, 地基等级为二级; 综合上述条件评定本次岩土工程勘察等级为乙级。根据《建筑地基基础设计规范》, 建筑物的地基基础设计等级为乙级。根据《岩土工程勘察规范》及《建筑工程抗震设防分类标准》, 本工程抗震设防类别为丙类。
2 岩土工程地质勘察方法
2.1 勘察方法
本次勘察采用机钻孔取土、标准贯入试验、静力触探试验以及室内土工试验相结合的方法进行勘察工作。
2.2 勘察工作内容
根据我国现行的相关规范、建筑物使用要求和性质及有关技术要求, 结合拟建场地已勘察邻近场地的地质资料,按《岩土工程勘察规范》及设计单位要求, 确定本次勘察工作内容。本次勘察拟建建筑按不同基础类型考虑确定孔深, 南北主楼机钻孔深为30 m, 静力触探孔孔深为20 m;会议厅机钻孔深为25 m, 静力触探孔孔深为20 m; 内庭院静力触探孔深为10 m。勘探孔按建筑物的角点、沿周边线布置, 间距为15 m～21 m。
2.3 地基土的构成与特征
拟建场地地貌类型单一, 属冲积地貌单元, 总地形稍有起伏, 勘探点高程一般在3.5 m～4.5 m之间。本次勘察所揭露的垂深30.0m范围内地层为第四系全新统、上更新统河湖冲积相沉积物, 主要由素填土、粘性土、粉土等组成,在勘察深度范围内自上而下可划分成8个工程地质层组,其特征描述如下。
(1) 层素填土。灰色, 湿, 稍密; 以粘性土为主, 局部为耕土。场区普遍分布, 它的厚度则为: 0.50 m～1.30m, 平均0.92 m; 层底标高: 2.24 m～3.64 m, 平均2.84m; 层底埋深: 0.50 m～1.30 m, 平均0.92 m。
（2) 层粉质粘土夹粘土。灰黄～黄灰色, 可～硬塑;含铁锰质结核及其氧化物, 夹粘土团块。有光泽, 韧性高,干强度高, 无摇震反应。场区普遍分布, 厚度: 3.20 m～4.60 m, 平均3.93 m; 层底标高: - 1.84 m～0.32 m, 平均- 1.09 m; 层底埋深为: 4.00 m～5.40 m, 平均4.85 m。
(3) 层粉质粘土夹粉土。灰黄～灰色, 可～软塑; 含少量铁质斑点, 局部夹稍～中密粉土薄层。稍有光泽, 韧性中, 干强度中, 摇震反应不明显。场区普遍分布, 厚度:3.10 m～7.00 m, 平均4.52 m; 层底标高: - 8.24 m ～4.56 m, 平均- 5.61 m; 层底埋深: 8.10 m～11.80 m, 平均9.39 m。
(4) 层淤泥质粉质粘土夹粉土。灰色, 流塑; 局部含云母碎屑, 夹粉土团块, 稍有光泽, 韧性中, 干强度中,摇震反应不明显。场区普遍分布, 厚度: 3.30 m～6.90 m,平均5.11 m; 层底标高则为- 12.26 m～9.46 m, 平均-10.71 m; 层底埋深则为13.00 m～15.80 m, 平均14.49 m。
(5) 层粉质粘土夹粘土。灰黄～褐黄色, 硬塑, 局部可塑或坚硬; 含铁锰质结核及其氧化物, 夹粘土团块。有光泽, 韧性高, 干强度高, 无摇震反应。场区普遍分布,厚度: 6.50 m～9.00 m, 平均7.77 m; 层底标高: - 19.22m～16.36 m, 平均则为- 18.40 m; 层底埋深: 20.70 m～22.80 m, 平均22.22 m。
(6) a. 层粉质粘土。黄灰色, 可～软塑; 含少量铁质氧斑点。稍有光泽, 韧性中高, 干强度中高, 无摇震反应。厚度: 1.60 m～4.20 m, 平均为2.88 m; 层底标高为: -22.38 m～19.94 m, 平均为- 21.25 m; 层底埋深: 23.50 m～26.00 m, 平均24.98 m; b. 层粉土: 灰色, 湿～很湿,中密; 水平层理, 含云母碎屑, 夹粉质粘土及粉砂团块,无光泽, 韧性较低, 干强度较低, 摇震反应中等。该层土局部缺失, 层底深度大于30.00 m。
(7) 层粉质粘土夹粘土。灰黄色, 可～硬塑; 含铁锰质氧化物, 夹粘土团块。有光泽, 韧性较高, 干强度高,无摇震。层底深度则大于30.00 m, 本次勘察未穿透。
2. 4 地基承载力特征值的确定
通过室内土工试验确定了各土样的物理力学性质。地基承载力特征值依据室内土工试验得出的物理指标查表、直剪C标准值公式计算, 并结合标准贯入试验、静力触探经验公式计算, 以及本地区经验综合考虑确定见表2。
表2
土层编号 土层名称 按土试成果值查表 C计算fak 静探估算fak 标贯估算fak 地基承载力特征
值建议值fak
2 粉质粘土夹粘土 268 245 238 210
3 粉质粘土夹粘土 162 155 150 140
4 淤泥质粉质粘土夹粉土 116 106 110 100
5 粉质粘土夹粘土 271 256 250 255 240
6-1 粉质粘土 170 160 151 150
6-2 粉土 165 158 155 150
7 粉质粘土夹粘土 231 226 210
2.5 不良地质作用及软土
据本次勘察结果及区域地质资料, 场地地貌类型单一,拟建场地无活动断裂、地裂缝、滑坡等不良地质作用存在。拟建场地未发现软土及其它的特殊性岩土存在。
2.6 场地水文地质条件
本场地上部对工程有影响的主要为(1) 层素填土中的地下水, 其属潜水型, 本次勘察期间在机钻孔附近采用挖坑法测得素填土层中地下水初见水位埋深为0.6 m～0.8 m,相应标高为3.2 m～3.4 m; 稳定水位埋深为0.8 m～1.0 m,相应标高则为3.0 m～3.2 m。该地下水位年变化幅度在1.0 m左右。主要靠大气降水, 丰水期地表水体的侧向补给。本场地(3) 层粉质粘土夹粉土、( 4) 层淤泥质粉质粘土夹粉土中含微承压水, 勘察期间用下套管止水测得其稳定水位埋深为2.8 m～3.0 m, 相应标高则为1.0 m～1.2m, 其含水量一般, 年变化幅度1.5 m左右。
3 建筑基础型式的分析及评价
3.1 场地稳定性评价
本地区及邻近地区地震不强烈, 属基本稳定地区。拟建场地无全新活动断裂、地裂缝、滑坡、土洞塌陷、建筑边坡等影响场地稳定性的不良地质作用存在, 故本场地适宜建筑的兴建。
3.2 天然地基
3.2.1 地基稳定性、地基均匀性
拟建场地地形平坦, 无不利地貌存在, 场地稳定性较好, 同时拟建建筑形态设计简单, 一般不会导致基础整体失稳。地基持力层底面及相邻基底标高的坡度小于10%;同一建筑下当量模量最大值Esmax和当量模量最小值Esmin的比值小于1.2, 本场地地基均匀性较好。
3.2.2 天然地基持力层的选择
本场地(2) 层粉质粘土夹粘土地基承载力特征值fak= 230kPa, 为中等压缩性, 工程特性好, 可选作内庭院的天然地基持力层。南北主楼及会议厅建筑选用该层土作为基础持力层时, 其下卧层土的强度中等及较差, 为此建议设计时应进行下卧层验算。在其天然地基不能满足要求时,则需采用桩基础。
3.3 桩基础
3.3.1 桩端持力层的选择
拟建南北主楼及会议厅荷重较大, 如天然地基已不满足要求, 需采用桩基础。根据本场地内土层资料, 结合拟建建筑性质, 本场地比较理想的桩基持力层为(5) 层粉质粘土夹粘土。(5) 层粉质粘土夹粘土, 力学性能良好, 场区普遍分布, 厚度稳定且较大, 可选作拟建南北主楼及会议厅建筑的桩端持力层。
3.3.2 桩型选择和桩长的确定
综合本地工程建设经验及建筑物的荷载条件, 适宜的桩型有预制桩、预应力管桩及钻孔灌注桩, 本工程桩型可采用Φ500 mm的预应力高强管桩, 选择静压法沉桩。考虑基础埋置深度1.5 m, 当选择(5) 层粉质粘土夹粘土作桩基持力层时, 桩人土深度一般可为16 m～17 m, 有效桩长为15 m～16 m。
3.3.3 桩基参数
根据地基土的物理力学性质指标、承载力参数、标准贯人试验击数、静力触探p s值以及当地施工经验提供桩基设计参数, 详见表3。
表3桩基设计参数
层
号 土层名称 混凝土预制桩 钻孔灌注桩
极限侧阻力
标准值qsik
( kPa) 极限端阻力
标准值qp k
( kPa) 极限侧阻力
标准值qsik
( kPa) 极限端阻力
标准值qpk
( kPa)
2 粉质粘土夹粘土 59 57
3 粉质粘土夹粘土 48 46
4 淤泥质粉质粘土夹粉土 26 24
5 粉质粘土夹粘土 76 4500 74 900
注: 单桩竖向承载力特征值可取极限值的1 /2。桩入土深度按16～17m考虑确定桩端极限端阻力标准值。
3.3.4单桩竖向极限承载力估算
根据《建筑桩基技术规范》第5.2.8式: Quk = uΣqsikli + qpkAp估算单桩竖向极限承载力。下面对预应力管桩估算单桩竖向极限承载力, 供基础设计工程师参考(见表4) 。
表4 预应力管桩极限承载力估算表
桩径(mm) 孔号 桩端持力层 桩顶标高(m) 桩长
(m) 桩底标高(m) 单桩竖向极限承载力标准值Quk ( kN)
Φ500 G4 5 4124 16 - 11176 2043
G34 5 3162 17 - 13138 2052
3.4 勘察成果在施工图设计中的应用
设计院根据上述岩土工程勘察成果, 经优化分析比较、造价控制和施工难易程度等综合考虑, 决定南北主楼、会议厅及内庭院均采用Φ500先张法预应力混凝土管桩, 桩基设计安全等级为二级, 柱下单桩为一级, 地基基础设计等级为丙级。桩端持力层为报告中的(5) 层粉质粘土夹粘土, 要求桩端进入持力层不小于1.0 m, 有效桩长为16 m。桩型选用PC - 500 (100) AB - C70, 单桩竖向抗压承载力特征值为1 050 kN。采用静压沉桩, 以桩长和压桩力双重控制。
4 结论及建议
(1) 本次勘察查明了拟建场地内的地层结构和各地基土层的物理力学性质指标。拟建场地内土层分布较稳定,拟建场地区域背景稳定, 无不良地质作用存在, 适宜建筑物的建造。
(2) 拟建场地土类型为中软土, 场地类别为Ⅲ类, 设计特征周期为0.45 s。本场地为可进行建设的一般场地。
(3) 抗震设防烈度为6度, 设计基本地震加速度值为0.05 g, 地震设计分组为第一组, 本工程抗震设防分类为丙类, 地基土可不进行液化判别和处理。
(4) 地下水及地下水位以下的地基土对混凝土结构无腐蚀; 在长期浸水条件下, 对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀; 在干湿交替条件下, 对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性; 对钢结构具有弱腐蚀性。地下水位以上的场地土一般对混凝土结构无腐蚀, 对钢结构具有腐蚀性。
(5) 建议拟建内庭院采用天然地基, 基础持力层选择(2) 层粉质粘土夹粘土; 拟建南北主楼及会议厅优先考虑天然基础, 基础持力层选择(2) 层粉质粘土夹粘土, 但需进行软弱下卧层验算, 如不能满足设计要求, 则建议采用桩基础; 本场地建议桩基持力层选( 5) 层粉质粘土夹粘土, 桩型可采用Φ500mm的预应力高强管桩。
参考文献:
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[ 2 ] GB50007 - 2002,建筑地基基础设计规范[ S ]. 北京:中国建筑工业出版社, 2002.
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