高層建筑工程地質(zhì)勘察實(shí)例探討研究

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摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，對高層建筑基礎(chǔ)工程地質(zhì)勘察進(jìn)行分析與探討，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：高層建筑基礎(chǔ)工程；地質(zhì)勘察；分析與探討

1.工程概況

擬建某公寓建筑工程，為39棟17層高層商住樓、1層商業(yè)裙樓、幼兒園及配套設(shè)施，設(shè)計(jì)有1～2層地下室。該項(xiàng)目地面±0.00標(biāo)高約15.50m。本工程主體采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。場地內(nèi)原為1～2層廠房，大部分已拆除，地表尚有不少建筑混凝土碎塊，場地大致平整；局部未拆除的已停產(chǎn)，設(shè)備已搬遷。場地內(nèi)地下無管線，周邊道路旁側(cè)有地下管線，但離施工場地較遠(yuǎn)，不存在施工安全隱患。本次勘察的目的是查明擬建場地工程地質(zhì)條件，采用工程地質(zhì)測繪與調(diào)查、勘探、原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)等多種勘察手段和方法，對該項(xiàng)目的地質(zhì)情況進(jìn)行綜合評定，為項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工方案的擬定提供參考。本次勘察由設(shè)計(jì)部門在場地內(nèi)布置鉆探孔235個(gè)，編號為：ZK1～ZK229，CZK208、CZK230、CZK231、CZK236～ZK238，其中：控制性鉆孔79個(gè)，一般性鉆孔156個(gè)。

2.場地巖土工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察結(jié)果，在鉆探深度范圍內(nèi)，本場地第（1）層素填土，雖然進(jìn)行了壓實(shí)，但其結(jié)構(gòu)簡單，不能做為項(xiàng)目基礎(chǔ)的持力層；第（2）、（4）層粉質(zhì)粘土、粘土及第（4）層粉砂，局部或零星分布，呈可塑—軟塑狀或稍密—中密狀，承載力低，不得作擬建物樁基礎(chǔ)持力層；第（3）層淤泥、淤泥質(zhì)土，流塑，為高壓縮性軟土層，局部分布，承載力很低，不得作擬建物基礎(chǔ)持力層；第（6）層殘積粉質(zhì)粘土、殘積粘土，可塑—硬塑；第（7）層殘積中砂、殘積粗砂，中密—密實(shí)，局部分布，分布不均勻，有一定的承載力；第（8）層強(qiáng)風(fēng)化巖，整體性強(qiáng)，分布也相對廣泛，但巖體的厚度不均勻，起伏也大，但承載力相對比較好，一般宜作擬建物預(yù)制樁基礎(chǔ)持力層；第（9）層中風(fēng)化巖，承載力較高，局部揭露，厚度及巖面起伏變化大，且軟夾層較多，一般宜作擬建物旋挖灌注樁基礎(chǔ)持力層；第（10）層微風(fēng)化巖，場地均有揭露，一般埋藏較深，巖石較完整，承載力非常高，巖面埋深變化大，可作擬建物旋挖鉆孔灌注樁或鉆（沖）孔灌注樁基礎(chǔ)持力層。本項(xiàng)目場地之基礎(chǔ)地基由人工分層填土、第四沖積層淤積土、風(fēng)化殘積土及碎屑巖巖層組成。根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，該場地不屬于巖溶活動地區(qū)，沒有發(fā)現(xiàn)土洞和溶洞，也沒有發(fā)現(xiàn)地層斷裂的現(xiàn)象。場地周圍地勢也相對較好，不存在泥石流或山體倒塌的情況。本地塊第（3）層多為淤泥質(zhì)土，有局部沉降的可能，而場地上層為人工填土，經(jīng)過了壓實(shí)處理，局部填土厚度較大，逐漸出現(xiàn)不均勻性的沉降。地基內(nèi)第（6）、（7）層殘積土，賦水條件差，受水極易軟化；第（8）層強(qiáng)風(fēng)化巖，巖質(zhì)極軟，風(fēng)化程度不均勻，存在“軟、硬”夾層或互層現(xiàn)象，賦水條件較差，受水易軟化，基坑（槽）、基礎(chǔ)施工時(shí)需注意，采用預(yù)制樁基礎(chǔ)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封底。鉆探揭露基底巖石穩(wěn)定性較好，未見斷裂構(gòu)造跡象。該項(xiàng)目總體施工地質(zhì)結(jié)構(gòu)總體處于相對安全區(qū)和穩(wěn)定區(qū)，適宜于大型建物施工興建。

3.場地水文地質(zhì)特征

本次勘察在ZK15、ZK189、ZK53、ZK209鉆孔各取水樣1個(gè)，共4個(gè)，地下水無色、無味、透明狀。經(jīng)化學(xué)分析pH在7.24～7.26之間，平均值7.12，屬中性水；礦化度202.20mg/L～343.40mg/L，平均值268.29mg/L，屬淡水；侵蝕性CO2為：0.00mg/L。水化學(xué)類型均為：ZK15、ZK189水樣：HCO3•SO4－Ca型水，ZK53、ZK209水樣：HCO3•SO4－Ca•Na型水。本場地環(huán)境類別為Ⅱ類，局部砂類土有一定的厚度，地層滲透性按A類較合適。對比該項(xiàng)目的腐蝕性和水介質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果，地下水中的水質(zhì)對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具微弱的腐蝕性。應(yīng)按《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》（gb50046-2008）順序進(jìn)行建筑腐蝕層的防護(hù)。

4.建議采用的基礎(chǔ)形式

根據(jù)本場地的巖土工程地質(zhì)條件，結(jié)合擬建物的結(jié)構(gòu)、荷載等特點(diǎn)和基礎(chǔ)施工的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可行性，建議基礎(chǔ)類型如下：

（1）預(yù)應(yīng)力墻體混凝土鋼筋管樁：該項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力墻體混凝土鋼筋管樁樁徑為φ500φ600㎜，以第（8）層中部強(qiáng)風(fēng)力硬化巖上部為主支持力層或第（9）次地層中部強(qiáng)風(fēng)化巖頂部，預(yù)計(jì)有效樁長大小差別較大，現(xiàn)場距地表下約17m~25m；有效設(shè)計(jì)樁長約8m~16m；具體預(yù)計(jì)有效樁長可以參考就近的地質(zhì)鉆孔工程柱狀圖及沉樁工程中的地質(zhì)剖面柱狀圖；建議采用強(qiáng)力錘擊沖壓法或靜力沖壓法進(jìn)行沉樁。樁基正式施工前應(yīng)進(jìn)行試樁，核實(shí)樁基設(shè)計(jì)承載力及終樁標(biāo)準(zhǔn)。該樁型工期較短，較經(jīng)濟(jì)，但樁較短，且風(fēng)化基巖中局部存在“軟、硬”夾層現(xiàn)象，易造成斷樁或樁頭碎裂。①設(shè)計(jì)時(shí)單樁豎向承載力可按省標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ15-31-2003）第10.2.3條提供的公式進(jìn)行估算：Ra＝u∑qsiali＋qpaAp式中：qsia－第i土層樁側(cè)的摩阻力特征值；qpa－樁端持力層端阻力特征值；u－樁身截面周長；li－第i土層的厚度；Ap－樁身截面面積。②預(yù)制管樁及巖土樁基礎(chǔ)施工對現(xiàn)場周邊環(huán)境的影響分析。該項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)制管樁和巖土樁基礎(chǔ)施工，只需要先鏟除場地表層的15cm~30cm處的砼地板，其他土層比較厚，持力層強(qiáng)度不算大，對預(yù)制管樁的施工阻力不大，預(yù)制管柱在穿過上部層的巖土受力層后再進(jìn)入第（8）層的強(qiáng)風(fēng)性硬化巖或（9）巖土層中高度風(fēng)化的砂巖持續(xù)受力巖土層。該項(xiàng)目四周的建筑距離相對較遠(yuǎn)，為了減少施工對周邊環(huán)境的影響，可以采用靜壓管樁的施工工法。

（2）鉆（沖）挖打孔采用灌注樁或旋樁開挖樁基：鉆（沖）挖打孔采用灌注樁樁徑為φ1200㎜；前者用第（10）級基層的硬質(zhì)微風(fēng)層水化巖基層做主體樁端連續(xù)持力，預(yù)計(jì)主體樁長樁距相差較大，現(xiàn)在下距地面約17m~41m，樁長8m~32m；后者用第（9）級基層的硬質(zhì)中風(fēng)層水化巖為主體樁端連續(xù)持力層，預(yù)計(jì)主體樁長樁距相差較大，現(xiàn)地下約17m~38m，樁長8m~29m；按基本設(shè)計(jì)工藝要求即可進(jìn)行基層嵌巖鋪設(shè)工作。樁徑，樁長長度要足以直接滿足各種單樁可以垂直方向承載的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求，預(yù)計(jì)樁長長度可以直接參照圓形即近10m鉆孔的單樁柱狀結(jié)構(gòu)圖。①單樁豎向承載力特征值可按省標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ15-31-2003）第10.2.4條提供的公式進(jìn)行估算：Ra=Rsa+Rra+Rpa=u∑qsiali+upC2frshr+C1frpAp式中：Rsa－樁側(cè)土總摩阻力特征值；Rra－樁側(cè)巖總摩阻力特征值；Rpa－持力巖層總端阻力特征值；u—樁入土段截面周長；up—樁嵌巖段截面周長；hr—嵌巖深度，當(dāng)巖面傾斜時(shí)以低點(diǎn)起計(jì)；Ap—樁截面面積，對擴(kuò)底樁取擴(kuò)大頭直徑計(jì)算樁截面面積；frs、frp—分別為樁側(cè)巖層和樁端巖層的巖樣天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度；C1、C2—系數(shù)，根據(jù)持力層基巖完整程度及沉渣厚度等因素而定。②樁側(cè)、樁端巖層的天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度frs、frp取值建議按巖石天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的建議值取值：中風(fēng)化巖取5.00MPa；微風(fēng)化砂質(zhì)巖取13.00MPa，微風(fēng)化泥質(zhì)巖取9.50MPa。C1=0.32、C2=0.04。其它設(shè)計(jì)參數(shù)取值建議見表2。③該場地底巖為碎屑石，適合采用鉆（沖）孔和旋挖灌注樁，其安全性較高，對于該項(xiàng)目基礎(chǔ)的施工是一種不錯的支護(hù)形式，但該項(xiàng)目前期項(xiàng)目施工場地風(fēng)華巖層多，施工難度相對較大，建設(shè)成本也高，產(chǎn)生的泥漿需要設(shè)沉淀池來處理，另外棄土和沉淀物需要渣土車?yán)咛幚怼＂茔@（沖）孔灌注樁或旋挖灌注樁樁基施工前建議作超前鉆探，以進(jìn)一步確定樁底基巖的完整性。⑤成樁的可能性及樁基礎(chǔ)施工對環(huán)境的影響分析：鏟除地表15cm～30cm砼地板后，場區(qū)內(nèi)淺部土層并無大面積障礙物，而且上部土層厚度較薄，持力層以上巖土層強(qiáng)度多為小—中等，對鉆（沖）孔灌注樁或旋挖灌注樁施工無大的影響；對于第（9）層中風(fēng)化巖，鉆（沖）孔灌注樁或旋挖灌注樁施工可以穿越；總的來說一般能穿過上部巖土層進(jìn)入第（10）層微風(fēng)化巖持力層。該項(xiàng)目施工場地周邊的建筑物相對距離較遠(yuǎn)，而灌注樁技術(shù)產(chǎn)生的噪音也不是特別大，相對遠(yuǎn)距離的建筑物產(chǎn)生的噪音影響也不大，采用灌注樁技術(shù)對于本項(xiàng)目也是適宜的。

（3）樁筏的基礎(chǔ)：本建筑設(shè)計(jì)為1~2層地下室，底板高約85m，基坑挖深約6m~9m，這也是在深基坑施工的技術(shù)范圍，該場地的素填土相對來說不是很厚，在挖除該部分素土后，基坑底板已經(jīng)是殘積土和風(fēng)化巖，基坑底部比較結(jié)實(shí)，因此，本項(xiàng)目可采用樁筏基礎(chǔ)，即先挖掘基坑，再在筏底下采用鉆（沖）孔或旋挖樁，分別采用第（八）層的強(qiáng)風(fēng)化巖、第（九）層的強(qiáng)風(fēng)化巖、第（十）層的強(qiáng)風(fēng)化巖作樁端持力層。①由于場地基坑底局部殘積土或風(fēng)化巖埋藏或厚度變化較大，設(shè)計(jì)時(shí)筏板厚度、鋼筋規(guī)格宜適當(dāng)加厚或加密以滿足設(shè)計(jì)要求。②樁筏基礎(chǔ)開挖至基坑底時(shí)應(yīng)進(jìn)行平板載荷試驗(yàn)，以進(jìn)一步確定持力層的承載力和變形模量。基槽開挖后應(yīng)立即進(jìn)行封閉，防止水浸和長時(shí)間暴露。

（4）若按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）設(shè)計(jì)，請參考表3取值。

5.結(jié)語

本建筑工程項(xiàng)目基礎(chǔ)地質(zhì)情況主要為砂質(zhì)巖土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)變化比較大，而且不是特別均勻，力學(xué)物理特性的周期性也變化較大，其地質(zhì)復(fù)雜程度為中等，其中的地基密度級別為一等。總體評估本項(xiàng)目場地地點(diǎn)位于地層結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的區(qū)域，適宜擬建項(xiàng)目建筑群的施工建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

［1］《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001,2009年版）.

［2］《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）.

［3］《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）.

［4］《建筑工程地質(zhì)勘探與取樣技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T87-2012）.

作者：丁就榮   單位：廣東佛山地質(zhì)工程勘察院