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探究巖土工程勘察樁基持力層選擇

所屬欄目:建筑設(shè)計(jì)論文 發(fā)布日期:2011-03-23 08:30 熱度:

  摘要:在建筑業(yè)迅猛發(fā)展的今天,巖土工程勘察是工程建筑中的一個(gè)重要步驟,要保證工程按時(shí)、按質(zhì)、按量完成,巖土工程勘察工作的準(zhǔn)確性和全面性十分重要。本文介紹了無錫市南長(zhǎng)區(qū)地塊商業(yè)項(xiàng)目擬建巖土工程勘察的實(shí)際工程資料,并給出巖土工程分析與評(píng)價(jià),供大家參考。
  關(guān)鍵字:巖土工程;工程勘察;分析評(píng)價(jià)
  前言
  隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,城市也在迅速的發(fā)展中,尤其近年來高層建筑猶如雨后春筍,在大城市中蔓延開來。關(guān)于高層建筑特點(diǎn)是荷載大,基礎(chǔ)埋深大,且一般基礎(chǔ)寬度大。這些特點(diǎn)決定了勘察工作量大,內(nèi)容廣,巖土工程評(píng)價(jià)面廣,且要有深度。樁型采用鉆孔灌注樁或鋼管樁,在地質(zhì)條和周邊環(huán)境比較復(fù)雜的情況下,樁基持力層的選擇就顯得比較困難,需考慮各種因素。
  1.工程概況
  擬建的工程為無錫市南長(zhǎng)區(qū)XDG-2006-15號(hào)地塊商業(yè)項(xiàng)目,其北側(cè)為陳列館路,南側(cè)為文化路。西側(cè)與無錫市圖書館相鄰,陳列館路北側(cè)為三館合建工程,文化路南側(cè)為新建居民小區(qū)。總用地面積29159.2平方米,總建筑面積373918平方米。根據(jù)總平面布置圖,擬建3幢塔樓、地下車庫(kù)和商業(yè)用房,塔樓一、二、三地下室與地下車庫(kù)連成一體。其中中部為主樓(塔樓一),東西為輔樓(塔樓二、塔樓三)。如下圖1所示
  圖1平面布置圖
  1.jpg
  
  依據(jù)擬建物性質(zhì)、場(chǎng)地和地基復(fù)雜程度,本工程重要性等級(jí)為一級(jí),場(chǎng)地復(fù)雜程度為二級(jí),地基的復(fù)雜程度為二級(jí),綜合確定本工程勘察項(xiàng)目等級(jí)為甲級(jí)。根據(jù)勘察任務(wù)委托書,擬建物性質(zhì)要求見下表1:
  
  2、場(chǎng)地工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件
  2.1地形地貌
  2.1.1擬建場(chǎng)地位于長(zhǎng)江三角洲南緣,屬三角洲沖積、湖積平原。
  2.1.2擬建場(chǎng)地原有建筑均已拆除,場(chǎng)地地勢(shì)較為平坦,地面標(biāo)高在4.30m~5.05m。
  2.1.3擬建場(chǎng)地沖積層厚90米左右,以下為青龍灰?guī)r,溶洞極為發(fā)育。
  2.2地基的構(gòu)成和特點(diǎn)
  本次勘察根據(jù)工程地質(zhì)鉆探、原位測(cè)試、波速試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)分析表明:擬建場(chǎng)地在約90.0米以上主要為粘性土和粉土,可劃分為12層,約90米以下為三疊系青龍組灰?guī)r。
  各土層特征描述如下:
  第①層填土層以粘性土為主,含少量碎石和建筑垃圾。
  第②層粉質(zhì)粘土層,可塑-硬塑,中等壓縮性。土質(zhì)較均勻,含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核。
  第③層粘土層,可塑,中等壓縮性。土質(zhì)較均勻,含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核。。
  第④層粉質(zhì)粘土層,軟塑,中等-高等壓縮性。土質(zhì)不均勻,含半腐植質(zhì)和貝殼碎屑,夾薄層粉土。
  第⑤層可分為2個(gè)亞層,自上而下土質(zhì)變好。在場(chǎng)地內(nèi)均布。第⑤1層粘土層,可塑-硬塑,中等壓縮性。土質(zhì)較均勻,含鐵錳質(zhì)結(jié)核和少量植物根莖。第⑤2粉質(zhì)粘土層,硬塑,中等壓縮性。土質(zhì)較均勻,含鐵錳質(zhì)結(jié)核。
  第⑥層粉質(zhì)粘土層,可塑,中等壓縮性。土質(zhì)不均勻,含氧化鐵銹斑。在場(chǎng)地內(nèi)均布。在第⑥層頂部局部分布第⑥t層粉土透鏡體,厚度0.8-3.7米不等,土質(zhì)不均勻,以粘粒含量>10%為主,夾薄層粘性土。
  第⑦層可分為2個(gè)亞層,自上而下土質(zhì)變軟。第⑦1層粉質(zhì)粘土夾粉土層,軟塑-可塑,中等-高等壓縮性。土質(zhì)不均勻,含植物根莖,夾薄層粉土。第⑦2層粉質(zhì)粘土,流塑-軟塑,高等壓縮性。土質(zhì)較均勻,夾貝殼碎屑。
  第⑧層粉質(zhì)粘土層,可塑-硬塑,中等壓縮性。土質(zhì)不均勻,含鐵錳質(zhì)結(jié)核。在42-46米深度范圍局部夾第⑧t層粉土層,厚度0.9-5.1米,以粘粒含量<10%為主,少量粉砂,含云母。
  第⑨層粉土層,中密,中等壓縮性,土質(zhì)較均勻,以粘粒含量<10%為主,含云母。
  第⑩層粘土層,硬塑,中等壓縮性,含鐵錳質(zhì)結(jié)核,局部夾少量碎石,碎石2-4mm不等。
  第⑾層可分亞層。第⑾1-1層粉土,中密,中等壓縮性。土質(zhì)較均勻,以粘粒含量<10%為主,夾薄層粘性土。含云母碎屑。在場(chǎng)地內(nèi)局部分布,第⑾1-2層粉質(zhì)粘土層,可塑,中等壓縮性,土質(zhì)不均勻,夾薄層粉土。第⑾2層粉質(zhì)粘土層,可塑,中等壓縮性,土質(zhì)較均勻,含鈣質(zhì)結(jié)核。
  第⑿層粘土層,硬塑-堅(jiān)硬,中等-低等壓縮性。土質(zhì)較均勻,含少量0.5-5cm碎石,底部局部有殘積土。
  第⒀層為石灰?guī)r。在80.1-124.0深度范圍分布有多層溶洞。
  2.3水文地質(zhì)條件
  2.3.1上層滯水
  野外施工期間在鉆孔附近挖淺坑測(cè)得上層滯水,見下表。
  
  由于周遍環(huán)境的影響,剔除了一些不合理的數(shù)據(jù)。測(cè)量結(jié)果揭示,上層滯水初見水位埋深為2.56~3.50米,初見水位標(biāo)高為1.03~1.86米。地下穩(wěn)定水位埋深為1.00~2.14米,穩(wěn)定水位標(biāo)高為2.40~4.01米。
  2.3.2承壓水:
  根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)第⑧t層、第⑨層、第⑾1-1層進(jìn)行承壓水位觀測(cè),承壓水位觀測(cè)值詳見下表。
  承壓水位觀測(cè)表(如下)
  
  孔隙水壓力測(cè)試(靜水壓力)(如下)
  
  ⑥t層粉土夾粉質(zhì)粘土為透鏡體,局部分布冒水量不大。
  根據(jù)承壓水頭觀測(cè)和孔隙水壓力測(cè)試,第⑧t層水位埋深起伏較大,承壓水埋深8.70-16.29米,承壓水埋深標(biāo)高-4.17~-11.84米,第⑨層承壓水埋深10.80~14.85米,承壓水埋深標(biāo)高-6.35~-10.2米,第⑾1-1層承壓水埋深19.82~-27.31米,承壓水埋深標(biāo)高-15.32~-22.61米。
  2.3.3水質(zhì)和土質(zhì)化學(xué)分析
  現(xiàn)場(chǎng)取水樣進(jìn)行水質(zhì)分析,潛水地下水的PH值分別為9.14、7.76。第⑨層地下水的PH值分別為7.28、8.06。第⑾1-1層地下水的PH值分別為7.03、7.20。
  根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001),上層滯水和承壓水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無腐蝕性,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。
  3.地基土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)和承載力確定
  3.1巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)
  根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002),各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)值取用原則為:物理指標(biāo)、壓縮指標(biāo)取分層統(tǒng)計(jì)平均值,抗剪強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。
  3.2巖土層地基承載力特征值確定
  地基承載力特征值根據(jù)巖土試驗(yàn)物理力學(xué)性指標(biāo),結(jié)合標(biāo)貫、靜探、十字板試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等綜合確定。土試計(jì)算按理論公式計(jì)fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck(b取3米,d取0.5米)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002);標(biāo)貫按照修正值計(jì)算;靜力觸探計(jì)算粉土按fo=20Ps+59.5,一般粘性土fo=74Ps+29.1(Ps:kPa),qc=1.1Ps。
  4.場(chǎng)地和地基地震效應(yīng)
  本次勘察對(duì)每幢高層布置了2個(gè)波速孔測(cè)試,確定場(chǎng)地土類型為中軟土。場(chǎng)地覆蓋層厚度大于50米,確定場(chǎng)地類別為Ⅲ類。
  此工程地抗震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計(jì)基本設(shè)計(jì)地震加速度為0.05g,地震分組屬第一組,設(shè)計(jì)特征周期值為0.45s。根據(jù)地脈動(dòng)試驗(yàn),場(chǎng)地的卓越周期在0.19-0.22s。
  對(duì)各層土進(jìn)行了原狀土剪切模量和阻尼比的共振柱試驗(yàn);原狀土動(dòng)彈模量和阻尼比的動(dòng)三軸試驗(yàn)。根據(jù)土層分布,在30米深度范圍未分布有獨(dú)立成層的飽和粉土(pc<10)和砂土層,僅分布不成層的第⑥t層粉土,且以粘粒含量pc>10為主,所以30米范圍無液化土層。
  5、地基土的分析與評(píng)價(jià)
  5.1.場(chǎng)地穩(wěn)定性、適宜性評(píng)價(jià)
  據(jù)擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件分析,此工程地區(qū)地震活動(dòng)水平屬中等偏下,屬穩(wěn)定地區(qū)。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和初勘報(bào)告,擬建場(chǎng)地未發(fā)現(xiàn)有活動(dòng)斷裂、地裂縫、滑坡,但存在青龍灰?guī)r基巖內(nèi)溶洞發(fā)育的等不良地質(zhì)作用,經(jīng)采取必要措施,場(chǎng)地適宜建造擬建建筑。
  5.2.地基穩(wěn)定性
  詳勘表明,除第⑾1-1層起伏較大外,其他土層均水平沉積,局部分布有不連續(xù)的透鏡體。地基穩(wěn)定性較好。
  下伏基巖為石灰?guī)r,在80.1-124.0米深度范圍不同程度發(fā)育多層溶洞,大都為充填,但有部分充填不完整和空洞存在。
  由于溶洞非水平和連續(xù)分布,所以深孔間的溶洞連通僅是根據(jù)周遍溶洞的埋深作出的推測(cè),進(jìn)供設(shè)計(jì)參考。建議用物探對(duì)擬建建筑物下溶洞進(jìn)行進(jìn)一步探明。由于溶洞分布的多層性,不均勻性,以及溶洞的部分充填和空洞對(duì)于地基穩(wěn)定性極為不利。
  5.3樁基持力層的選擇
  三塔樓高度確定為339米、154.3米、89.1米,層數(shù)分別為71層37層21層,地下室均為3-4層,約20米。建筑物結(jié)構(gòu)類型為框筒剪力墻,基礎(chǔ)型式采用樁基。根據(jù)建筑物性質(zhì)、地下室埋深和場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件,場(chǎng)地內(nèi)可選的樁基持力層有第⑧、⑨、⑩、⑾1-1、⑾1-2、⑾2、⑿層。
  其中第⑧層粉質(zhì)粘土為可塑-硬塑,但夾透鏡體;第⑨層粉土為中密,但層頂埋深局部起伏較大。第⑩層粘土層為硬塑,層頂埋深較為穩(wěn)定,是良好的樁基持力層。
  第⑾1-1層粉土為局部分布,中密,第⑾1-2層粉質(zhì)粘土可塑,局部分布。所以當(dāng)施工能滿足要求,設(shè)計(jì)能通過結(jié)構(gòu)措施控制差異沉降,可以該2層為樁基持力層。第⑾2層粉質(zhì)粘土可塑,層頂埋深穩(wěn)定,下臥良好的壓縮層第⑿層。
  第⑿層粘土硬塑-堅(jiān)硬,層頂埋深較穩(wěn)定,但下臥⒀層層頂埋深起伏較大,且頂板很薄,局部部分充填或空洞,所以以該層為樁基持力層時(shí)應(yīng)充分考慮地基的穩(wěn)定性。
  對(duì)塔樓三,由于荷載相對(duì)較小,根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)可以第⑧、⑨、⑩為樁基持力層。其中以第⑧層為持力層時(shí)應(yīng)穿過透鏡體,進(jìn)中下部,樁端入土深度可47-48米,同時(shí)進(jìn)行下臥層驗(yàn)算和沉降驗(yàn)算。以第⑨層為持力層時(shí)可取中部,樁端入土深度可53米。以第⑩層為持力層時(shí),考慮到下臥土層的不均勻性,可取上部,樁端入土深度可57米,同時(shí)進(jìn)行下臥層驗(yàn)算和沉降驗(yàn)算。
  對(duì)塔樓二,可以第⑨、⑩為樁基持力層。以第⑨層為持力層時(shí)可取中部,樁端入土深度可53米。以第⑩層為持力層時(shí),考慮到下臥土層的不均勻性,可取上部,樁端入土深度可57米,同時(shí)進(jìn)行下臥層驗(yàn)算和沉降驗(yàn)算。
  對(duì)塔樓一,可考慮以第⑾1-1層粉土、第⑾1-2層粉質(zhì)粘土、第⑾2層粉質(zhì)粘土為樁基持力層。由于第⑾1-1層粉土和第⑾1-2層在塔樓一范圍內(nèi)層位不穩(wěn)定,所以對(duì)差異沉降不利。當(dāng)樁長(zhǎng)入土深度為64-65米時(shí),將分別以2層為樁基持力層,設(shè)計(jì)應(yīng)通過結(jié)構(gòu)措施有效控制差異沉降。
  當(dāng)荷載和變形不能滿足設(shè)計(jì)要求,也可以⑾2、⑿層為樁基持力層,⑾2層為可塑,層位較為穩(wěn)定。第⑿層由于厚度變化較大,且下臥含空洞的溶洞,設(shè)計(jì)應(yīng)考慮溶洞等不良地質(zhì)作用的負(fù)面影響。也可考慮以基巖為樁基持力層。樁端入土深度應(yīng)穿越溶洞和破碎帶達(dá)到穩(wěn)定地層發(fā)育區(qū)域,并應(yīng)按一柱一樁進(jìn)行鉆孔確定。由于塔樓一范圍溶洞不僅多層分布,而且空洞分布較多,鉆探過程中漏漿嚴(yán)重,所以考慮以基巖為持力層對(duì)樁基設(shè)計(jì)和施工要求較高。
  4.3樁型選擇
  當(dāng)以土層為樁基持力層時(shí),樁型可根據(jù)地方經(jīng)驗(yàn),采用鉆孔灌注樁。當(dāng)考慮以基巖作為持力層時(shí),考慮鉆孔灌注樁時(shí)應(yīng)事先解決漏漿問題,或者也可采用鋼管樁。
  結(jié)束語
  總之,在場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件穩(wěn)定下,在保證周邊建筑物安全的同時(shí),也要確保建筑質(zhì)量,按時(shí)的完成任務(wù),對(duì)樁基持力層的選擇要合理與謹(jǐn)慎。我們要謹(jǐn)記:安全是第一位,安全是責(zé)任感,安全是最根本,是我們開展施工的基礎(chǔ)。

文章標(biāo)題:探究巖土工程勘察樁基持力層選擇

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