摘要: 现代建筑地基勘察的主要目的在于查明建筑场地及附近不良物理地质现象以及对拟建建筑物的影响程度, 查明诸如场地地层时代、岩性、结构及分布情况, 查明地下水埋藏条件, 并对其腐蚀性作出评价、查明场地土的类型, 建筑场地类别, 对地基进行评价, 提供地基处理方法, 推荐经济合理的地基基础方案。
关键词: 高层建筑;地质勘察; 地基土沉降;
引言
各类房屋和构筑物都造在地面,地面以下土层的分布、土的松密程度、压缩性的高低、强度的大小、地下水的深度与水质情况以及附近是否存在不良地质现象等,都关系着建筑物的安危。因此,为了正确的设计建筑物及其地基基础,必须以建筑场地的工程地质资料为依据。只有对当地自然条件的原始资料全面、深入、准确地掌握,才能做出好的设计方案。
1工程概况
南宁某商住综合楼工程, 主体建筑18 层, 高度为7012m, 地下2层, 裙房3层, 建筑面积为29 60015m2 , 基础结构型式为钢筋混凝土框架- 剪力墙结构。为了查明该建筑基础的工程地质情况, 采用了钻探、物探、动力触探等综合勘探技术, 经过了初勘、详勘两个阶段, 对该高层建筑场地进行勘察, 详勘钻孔布置见图1。
工程除采用钻探与超重型触探外, 还进行了标贯、微贯及波速等原位测试。室内进行了常规土分析、固结试验、剪切试验、颗粒分析、基岩天然单轴抗压强度试验、水质分析等。通过这些勘察及试验手段, 为查明岩土层分布及其工程特性以取得必要的数据。完成的工作量具体如下:①控制性钻孔3个, 孔号为ZK4、ZK5、ZK7, 穿透卵石层,进人基岩1.60 m～3.23 m后终孔, 合计进尺137.52 m; ②探井4个, 编号为T1、T3、T6、T10, 合计进尺84.20 m;③超重型动力触探试验在控制性钻孔和专门动力触探孔中进行, 共32次, 纯进尺40, 10 m。专门动力触探孔共完成3个, 为取心钻进, 孔号为DT2、DT8、DT9, 进人稳定砾石层6.25 m～8.31 m后终孔, 合计进尺119.94 m; ④标准贯人试验18次; ⑤取原状土样28组, 其中固结快剪样5件; ⑥取基岩样3组; ⑦取颗粒分析样3组; ⑧波速测试2个孔, 工程量92.62 m; ⑨工程测量: 共引放、终孔测量10个勘探点各一次。
2地层岩性及水文地质条件
2.1地层岩性
根据勘察结果分析, 场地内地质地层分布如下:
(1) 杂填土。褐灰色, 含约20%砖砼等建筑垃圾, 俗称火烧土, 湿- 饱和, 松散状态。厚1.20 m～4.10 m;
(2) 淤泥质粉质粘土②。黑灰色, 含有机质, 湿- 饱和, 软塑- 流塑状态粉质粘土, 粉质粘土呈透镜体分布,厚0.2 m～1.5 m;
(3) 粉质粘土。浅黄色, 夹灰白斑纹, 底部含少量细砂, 可塑状态, 厚0.6 m～1.5 m;
(4) 砂砾层。褐灰、灰黄色, 成份主要为石英质, 不均匀混约20%细砂及粘粒, 亚圆形, 粒径一般0.2 cm～4cm, 大者œ 6 cm, 饱和, 中密状态。层厚0.4 m～2.00m;
(5) - 1残积粉质粘土。棕红色, 夹灰绿色斑点, 系泥质粉砂岩风化残积而成, 原岩结构明显, 不均匀夹约20%强风化岩块, 稍湿, 硬塑- 坚硬状态;
(6) 强风化泥质粉砂岩⑥。褐红色, 大部分矿物已风化变质, 节理裂隙极发育, 岩芯呈土柱及土夹碎块状。该层在场地内均有分布, 揭露层厚0.50 m～11.70 m。
2.2水文地质条件
地下水赋存于砂砾层层中, 为孔隙潜水, 水位埋深3.0 m～5.00 m, 主要由大气降水、地下径流补给, 水位年变化幅度为1 m～3 m。勘探时对T - 6号钻孔进行了抽水试验, 计算得卵石层渗透系数K = 2112 m /d。通过取钻孔水化验, 确定地下水类型为HCO3- ―Ca2 +型, 根据《岩土工程勘察规范》, 按Ⅱ类环境判定地下水对混凝土、钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性, 对钢结构具有弱腐蚀性。
3场地土的类型和建筑场地类别分析
3.1建筑场地类别
岩土勘察中, 采用地面折射波法、瑞利面波法以及地震测井法在ZK4、ZK5、ZK7钻孔中进行了压缩波和剪切波波速的测定。计算地层小应变的剪切模量弹性模量和泊松比; 据此划分场地土类型, 并计算场地的卓越周期。土层横波平均波速Vsm: ZK4为488 m / s; ZK5为495 m /s; ZK7为470 m / s。Vsm值均在250 m / s～500 m / s范围内。根据《建筑抗震设计规范》(GB500112008)的有关规定,确定该建筑场地的场地土类型为中硬场地土,建筑场地类别为Ⅱ类。根据地震波波速测试得到场地地基土卓越周期T: ZK4为0131 s, ZK5为028 s, ZK7为0130 s, 地基土卓越周期T= 0128 s～0131 s。
3.2地基基础持力层设计参数取值原则与建议值
岩土物理力学参数的选定, 是在土工试验、动探试验的基础上。设计参数的建议值如表1所示。
4场地工程地质勘察结果分析与判定
该建筑所在区内无断裂构造和地震活动,历史上从未发生过地震,从地壳的稳定性来看应属稳定区。在开挖范围内,地层以中密- 密实砂砾层为主,厚度较大,砂层仅以透镜体的形式存在于局部范围。场地内岩土体稳定,无不良地质,适宜修建高层建筑物。
4.1地基均匀性评价
(1)按地基持力层层面坡度评价地基均匀性地基持力层层面坡度小于2°,地下室顶板埋深为78 m,天然基础基坑开挖深度在9 m左右,在这一深度,土体为中密- 密实的砂卵石。但在场地内还分布呈透镜状的砂层,埋藏深度在9.30 m～26.10 m,厚0.40 m～2.00 m,就地基持力层层面坡度考虑,该地基为均匀地基。
(2)按持力层和第一下卧层厚度差评价地基均匀性,根据勘探,在ZK4、ZK5T1、T3、T6、T10、DT2、DT8、DT9等号孔内均有砂层揭露,砂层不均匀分布于场地的西北侧区域,但在基础宽度上,砂层的厚度差均小于0.05b ( b为基础宽度) ,因此该地基属于均匀地基。
(3) 按压缩层内各土层的压缩模量评价地基土的均匀性主要依据建筑物4个角点的钻孔在基础宽度方向上、压缩层范围内以及压缩模量按厚度加权平均值的相互关系进行评价, 具体分析见表2。
由表2可知, 该地基属于不均匀地基, 设计时应计算横向倾斜是否满足要求。
4．2地基土沉降分析
根据《高层建筑岩土工程勘察规程》( JGJ72 - 90 ) 第6.2.6条的规定,计算出该地基的地基土沉降量及横向倾斜值如表3所示。
从建筑基础4个角点的沉降量分析可以看出,基础横向倾斜均小于基础的允许倾斜。
4.3基坑地下水排降
地下水水位埋深在3～5m之间,水位年变化幅度为1 m～3 m。基础开挖深度约为9 m,砂砾卵石层为强渗透地层(K = 212 m /d) ,降水深度要求在3 m～5 m, 可采用管井降水。
4.4地基基础方案分析与评价
建筑地基基础形式的选择, 应结合地质情况、拟建建筑物特点、场地环境条件、施工方法的难易程度及工程造价等综合考虑确定。
常见的高层建筑基础类型有: 板式基础、箱型基础、筏形基础、桩基及扩底墩基。本工程地基属于不均匀地基,板式基础适合于上部荷载较大或地基土为非均质场地。该基础开挖深度约为9 m, 在该深度范围, 基底为中密或密实卵石, 但是场地内分布透镜状砂层, 板式基础达不到要求,可将板式基础加上肋梁形成筏形基础。因为筏形基础整体刚度大, 抗不均匀沉降性能大于板式基础, 能调整各柱子间的不均匀沉降。建议采用筏形基础, 也可采用箱形基础。
5结语
综上所述, 本工程布置勘察工作量较为适度, 并采用多种原位测试和室内试验手段, 查明了岩土结构、地基土工程性能及波速等有关数据、地下水赋存条件以及水文地质参数, 满足了设计和岩土分析评价的要求。本次勘察充分利用区域地质资料, 对场地稳定性和建筑适宜性进行了评价, 并对地震效应等进行了综合分析,场地地基土属中硬场地土, Ⅱ类建筑场地, 为建筑抗震有利地段; 场地及地基稳定性好, 适宜修建高层商住综合楼。
参考文献:
[1] 岩土工程勘察规范[ S ]. 北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2] 建筑地基基础设计规范[ S ]. 北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[3] 建筑工程抗震设防分类标准[ S ]. 北京:中国建筑工业出版社, 2003.