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浅谈建筑场地岩土勘察的内容与分析


· 岩土工程与地下工程 ·

浅谈建筑场地岩土勘察的内容与分析评价
— — —以天津某工业厂房岩土勘察为例 任红芳, 陈晓红
( 天津华兴勘察设计有限公司, 天津 300241 )
【摘 要】 首先简单地叙述了沿途工程勘察及评价的内容 ; 然后以某拟建工业厂房的场地岩土工程勘 察为例, 论述了该场地的工程地质和水文地质特征 , 岩

土勘察地基基础的评价 ; 最后根据勘察评价得出结论 。 为厂房基础的设计和施工提供了地质资料 , 并对基础形式提出了一些设计的建议 。 【关键词】 岩土勘察; 承载力; 浅地基; 桩基础 【中图分类号】 TU4 岩土工程勘察是建筑工程设计和建设的重要依据 , 是一 。 项工程的基础性工作 科学的岩土勘察不仅能提高建筑设 还可节省工程量, 减少投资。 计质量, 岩土工程勘察的主要目的是为了查明拟建场地的地质 情况及为设计、 施工提供地质勘察成果 、 各项岩土工程参数。 岩土工程勘察的内容
[1 ]

【文献标识码】 A 有无滑坡、 岩溶、 土洞、 泥石流及采空不良等地质现象为结构 物基础设计和施工提供岩土工程地质依据 。 1. 1 勘察设备及方法 本次勘察采用钻探取样 、 土工试验与原位测试等相结合 的综合勘察方法。 钻探采用 XY -100 型的钻机, 采取土样采用固定活塞薄 采用压入法采取; 当土层较硬时 壁取土器。当土层较软时, 采用贯入法采取。 原位测试采用标准贯入试验和静力触探 静力触探设备采用江苏溧阳 JTY -3 型全自动数据采集 试验, 系统; 钻孔定位采用 GPS 施测定位; 室内土工试验采用南京 土壤仪器厂生产的系列土工试验设备 。 1. 2 勘察工程量 本场地钻探总进尺 614. 05 m, 共布置钻孔 32 个, 其中标 贯孔 11 个, 触探孔 21 个。具体工作量见表 1 。
表1 勘察项目 取样、 标贯孔 触探孔 合计 勘察完成工作量 备注 取原状样 182 件, 扰动 样 25 件, 利用地下水 标 贯 试 验 34 样 3 组, 段次

包括: ( 1 ) 地质地貌的概况; ( 2 )

地基岩土分层及物理力学性质 ; ( 3 ) 地下水简述。 岩土工程勘察的分析评价内容包括定性评价和定量评 价
[2 ]

。定性评价包括: ( 1 ) 工程选址及拟建工程场地的稳定

性和适宜性进行评价; ( 2 ) 场地地质条件的稳定性评价 ; ( 3 ) 对其它现场遇到的工程地质问题也要进行评价比如溶洞 、 滑 主要包括为 坡等。定量评价是在定性评价的基础上进行的 , 建设场地各地基土的岩土工程性质评价 、 基础持力层的分析 评价、 天然地基和桩基础分析与评价等等 。 因此岩土工程勘 察的内容和分析评价工作对一个工程建设尤为重要
[3 ]

, 一是
孔 孔 孔

因为地基土情况变化复杂 ; 二是因为建筑物基础受力较复 杂; 三是因为基础方案选择正确与否直接影响工程造价 ; 四 浅基础、 复合地基、 基础托换、 是地基基础方案涉及深基础 、 基坑降水支护, 要综合考虑桩土共同作用 、 地基基础与上部 结构共同协调等。本文以天津某工业厂房岩土勘察为例 , 简 单的阐述岩土勘察的内容并对其进行分析评价 , 最后根据勘 察内容和评价结果给出相关建议 。

单位 孔数 勘察工作量( m) 11 21 32 224. 5 390. 0 614. 05

2
2. 1

工程地质和水文地质勘察
工程地质勘察

1

勘察场地概况
1 层为钢 该拟建工程为 3 层框架结构。 大板精品车间,

根据现场勘察、 原位测试及岩石取样分析结果分析知 : 在深度 32. 0 m 范围内的地基土属第四系全新统人工填土 层、 陆相沉积层、 沼泽相沉积层和海相沉积层及上更新统陆 。 相沉积层 根据成因时代的不同, 共分 7 个大层, 按物理力 学指标及岩土特征可分为 13 个亚层, 主要特征按层序自上 而下见表 2 。

1 层为钢结构, 结构, 设有 5 t 桥式吊车; 异型加工车间, 设有 5 t 桥式吊车; 大板车间, 1 层为钢结构, 设有 5 t 桥式吊车。 ( GB 办公楼为 4 层 砖 混 结 构。 根 据《岩 土 工 程 勘 察 规 范 》 50021-2001 , 2009 版 ) 规定, 工程重要性等级为二级 ; 场地位 于 7 度抗震设防区, 场地复杂等级为二级; 场地岩土种类较 多, 性质变化较大, 地基复杂性等级为二级 。 因此, 本工程岩 。 土工程勘察等级划分为乙级 本次勘察的目的是查明拟建 岩土层的岩性、 深度、 埋深及其物理力学性 场地的地层结构, 质, 查明场地有无滑坡、 岩溶、 土洞、 物理力学性质, 查明场地

[ 2011-10-11 定稿日期] [ 作者简介] 任红芳 ( 1984 ~ ) , 女, 大专, 助理工程师, 主 要从事岩土工程勘察方面工作 。

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表2 地层时代 地层编号 ③1 Q3N 4 al ③11 ③2 ③3 Q3 4 al Q3 4 l+h Q2 4 m1 Q1 4h Q1 4 al ④ ⑤ ⑥1 ⑥2 ⑦ ⑧ ⑨1
e Q3 al

场地内钻探揭露的地基各岩土层的岩性特征 地层名称及其特征

粉土: 褐黄色, 稍密, 湿, 含锈斑, 局部夹薄层粉质黏土, 表层夹植物根系, 属中压缩性土。 粉质黏土: 褐黄色, 可塑 ~ 软塑, 含锈斑, 以高压缩性土为主。 黏土: 灰黄色, 可塑 ~ 软塑, 含锈斑, 夹薄层粉土, 以高压缩性土为主。 黏土: 灰黄色, 可塑 ~ 软塑, 含锈斑及黑色斑点, 局部相变为粉质黏土, 以高压缩性土为主。 黏土: 灰黄色, 可塑, 含锈斑, 局部相变为粉质黏土, 属中压缩性土。 粉质黏土: 灰褐色, 可塑 ~ 软塑, 含有机质, 局部相变为黏土, 属中 ~ 高压缩性土。 粉土: 灰色, 稍密 ~ 中密, 湿, 含贝壳碎屑, 属中压缩性土。 黏土: 灰色, 可塑 ~ 软塑, 含贝壳碎屑, 以高压缩性土为主。 粉质黏土: 灰黄色, 可塑 ~ 软塑, 属中压缩性土。 粉质黏土: 黄褐色, 可塑, 含锈斑, 属中压缩性土。 粉土: 褐黄色, 密实, 稍湿 ~ 湿, 含锈斑及少量螺壳, 夹少量姜石, 局部夹薄层粉砂, 属中压缩性土。 粉质黏土: 褐黄色, 硬塑 ~ 可塑, 含锈斑及少量螺壳, 夹少量姜石, 属中压缩性土。 粉土: 褐黄色, 密实, 稍湿 ~ 湿, 含锈斑, 局部夹薄层粉砂, 属低 ~ 中压缩性土。

⑨2 ⑨3

2. 2

水文地质勘察 根据本次钻探, 笔者认为该场地内水文地质条件比较简

4. 2 4. 2. 1

基础评价 地基土承载力特征值 静力触探试验和标准贯入试验的统计结 根据土工试验、

单。分布有两种类型地下水 : 第一层地下水为孔隙潜水 , 埋 2 含水层为 Q4 m 第Ⅰ 海相层及其以上的黏性土 、 粉土 深较浅, 层; 第二层地下水以 Q h 沼泽相黏性土为相对隔水顶板 , 其 下的粉土层为承压水含水层 。 《岩土工程勘察规 经现场取样进行水质分析根据结果按 ( GB 50021-2001 ) 有关水质标准评定地下水在干湿交替 范》 作用下对混凝土结构具微腐蚀性 。
1 4

果, 本场地地基土地基承载力特征值 f ak 见表 3 。
表3 地层 ③1 粉土 地基土地基承载力特征值 f ak 层厚 ( m) 0. 0 ~ 1. 5 0. 3 ~ 1. 4 2. 0 ~ 4. 1 2. 7 ~ 4. 7 0. 8 ~ 1. 7 1. 2 ~ 2. 8 0. 0 ~ 3. 0 1. 1 ~ 4. 6 1. 3 ~ 2. 4 4. 2 ~ 6. 0 1. 7 ~ 3. 2 2. 8 ~ 5. 8 层顶标高 ( m) 7. 59 ~ 10. 35 8. 29 ~ 10. 24 6. 67 ~ 8. 22 3. 11 ~ 4. 94 -0. 01 ~ 1. 13 -1. 09 ~ -0. 35 -3. 07 ~ -1. 75 -6. 07 ~ -2. 15 -7. 63 ~ -6. 35 -9. 47 ~ -8. 15 -14. 88 ~ -13. 43 -17. 58 ~ -15. 29 f ak ( kPa) 90 85 80 90 110 100 115 95 120 130 150 130 150

层顶埋深 ( m) 0. 0 ~ 2. 1

3

不良地质作用与建筑场地地震效应

③11 粉质黏土 0. 0 ~ 1. 4 ③2 黏土 ③3 黏土 ④黏土 ⑤粉质黏土 ⑥1 粉土 ⑥2 黏土 1. 5 ~ 3. 1 5. 0 ~ 6. 5 8. 3 ~ 10. 0 9. 9 ~ 11. 0 11. 2 ~ 12. 8 12. 3 ~ 15. 6

场地工程地质条件的特殊性 , 决定了工程地质测绘的重 要性。拟建场地地形较平坦、 开阔, 场内及周边无活动断层 、 滑坡、 泥石流、 采空区、 危岩和崩塌等影响场地稳定性的不良 地质。同时各勘探孔未见古河道 、 暗滨及人工洞穴等对工程 不利的埋藏物及深度范围内无软土分布 。 ( GB 50011 - 根据 国 家 标 准《建 筑 抗 震 设 计 规 范 》 2010 ) , 本场地设 计 地 震 分 组 为 第 二 组 , 抗震设防烈度为 7 度, 设计基本地震 加 速 度 值 为 0. 15 g 。 另 外 , 在 20 m 深 度内场地覆盖 土 层 等 效 应 剪 切 波 速 值 V sc = 170. 31 m / s , 可判别场地土 类 型 主 要 属 于 中 软 土 , 该建筑场地类别为 Ⅲ类, 属于可进行建设的 一 般 场 地 。 经 初 步 判 断 , 场地内 无液化土层分布 。

⑦粉质黏土 15. 8 ~ 17. 4 ⑧粉质黏土 17. 8 ~ 19. 2 ⑨1 粉土 23. 0 ~ 24. 7

⑨2 粉质黏土 24. 8 ~ 27. 5 ⑨3 粉土

4
4. 1

岩土工程勘察的分析评价
场地的稳定性和适宜性

30. 2 ~ 30. 6 揭露 1. 4 ~ 1. 8 -21. 09 ~ -20. 15

4. 2. 2

浅基础评价

本场地抗震设防烈度为 7 度, 地形较平坦、 开阔。 根据 区域地质资料及本次勘探资料 , 场地内无液化土分布, 无不 良地质作用。各勘探孔未发现古河道 、 暗滨及人工洞穴等对 。 该场地属基本稳 工程不利的埋藏物分布 经综合分析判定, 定场区, 适宜本工程建设。

( 1 ) ③1 层粉土为新近沉积层, 强度稍低, 土质不均匀; ③11 层粉质黏土、 ③2 层黏土为新近沉积层, 强度较低, 土质 不均匀, 以高压缩性土为主; ③3 层黏土为新近沉积层, 强度 稍低, 土质不均匀, 以高压缩性土为主。 ( 2 ) ⑥2 层黏土的土质稍低, 强度稍差, 以高 压 缩 性 土

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为主。 ( 3 ) ⑤层粉质黏土的土质尚好 , 强度尚可。 ( 4 ) 其它各岩土层土质较好 , 强度较高。 综上所述, 根据拟建物工程特性及各岩土层物理力学特 征, 拟建的大板精品车间、 异形加工车间、 大板车间可采用浅 基础, 建议将基础置于③1 层粉土内, 基础部位的 ③11 层粉质 黏土应全部清除。对 ③1 层粉土缺失地段, 需采取相应的地 基处理措施。 由于③1 层粉土为新近沉积土, 强度稍低, 土质不均匀, 易产生不均匀沉降, 若天然地基浅基础不能满足设计需求 , 建议采用垫层法进行地基处理 。 基础部位的 ③11 层粉质黏 土应全部清除。 拟建多层车间及办公楼 , 荷载较大, 建议采用桩基础。 4. 2. 3 桩基础评价 4. 2. 3. 1 持力层和桩型的选择 ⑧ 层 粉 质 黏 土 埋 深 在 17. 8 ~ 19. 2 m ( 标 高 - 8. 15 ~ -9. 47 m) 以下, 强度较高, 土质较好, 天然含水量 ( W% )
表5 桩型 单桩竖向极限承载力标准值 Q uk

建议桩端 桩顶高 桩端高 有效桩 桩径 估算结 建议值 持力层 程( m) 程( m) 长( m) ( mm) 果( kN) ( kN) 8. 1 8. 1 8. 1 8. 1 -10. 9 19. 0 -10. 9 19. 0 -10. 9 19. 0 -10. 9 19. 0 400 1462. 60 1420 500 1874. 77 1850 500 1604. 45 1560 600 1953. 60 1910

预制管桩 ⑧粉质黏土 预制管桩 ⑧粉质黏土 钻孔灌注桩 ⑧粉质黏土 钻孔灌注桩 ⑧粉质黏土

4. 2. 3. 3

桩基对环境的评价

静压桩应采用桩端设计标高及压桩力双控措施 , 进行压 桩作业时应按相关规范要求安排压桩顺序 , 并控制压桩速 率, 减小挤土效应, 防止对相邻基桩及相邻建筑和管道的不 利影响。在压桩过程中, 应测量桩身垂直度, 当桩身垂直度 偏差大于 1 % 时, 应及时纠正。 钻孔灌注桩施工时, 应以桩端标高为主控制沉桩 , 应采 用合理、 科学的泥浆配比及施工工艺 , 施工质量对承载力影 施工时应加强质量管理及监理工作 。 钻孔灌注桩施 响较大, 工时应做好泥浆的清运及混凝土撒漏的防治工作 , 以降低施 工对环境的污染。

平均值为 26. 5 , 液性指数 ( I L ) 平均值为 0. 51 , 天然孔隙比 ( e) 平均值为 0. 748 , 压缩模量 ( Es1-2 ) 平均值为 5. 21 MPa。 可将拟建多层车间及办公楼的桩端置于埋深 20. 0 m 左右, 其标高为 -10. 9 m; 根据拟建物工程特性及场地工程地质条 件、 桩基施工对周围环境的影响以及桩基施工的难易程度等 综合考虑, 可采用混凝土预制桩或钻孔灌注桩 。 4. 2. 3. 2 桩基设计参数 《 ( JGJ 94 -2008) 、 《建筑地基 根据 建筑桩基技术规范 》 ( GB 50007 -2002 ) 和勘察结果, 基础设计规范》 按层位及标 极 高将混凝土预制桩及钻孔灌注桩极限侧阻力标准值 q sik 、 限端阻力标准值 q pk 列于表 4 , 单桩竖向极限承载力标准值 Q uk 列于表 5 。
表4 地层及 编号 ③11 粉质黏土 ③1 粉土 ③2 黏土 ③3 黏土 ④粘土 ⑤粉质黏土 ⑥1 粉土 ⑥2 黏土 ⑦粉质黏土 桩的极限侧阻力标准值 q sik 及极限端阻力标准值 q pk 混凝土预制桩 钻孔灌注桩 地层平均 厚度( m) q ( kPa) q ( kPa) q ( kPa) q ( kPa) sik pk sik pk 0. 05 0. 77 3. 51 3. 20 1. 27 1. 74 1. 63 2. 92 1. 82 40 26 48 55 70 50 40 52 55 60 66 — — — — — — — — — 1900 2700 38 24 46 53 68 48 38 50 53 58 62 — — — — — — — — — 600 900

5





( 1 ) 拟建场地属建筑抗震一般地段 , 设计地震分组为第 二组, 抗 震 设 防 烈 度 为 7 度, 设计基本地震加速度值为 0. 15g。场地土类型为中软土, 建筑场地类别为 Ⅲ 类。 埋深 在 20. 0 m 范围内地层为地震非液化土层 。 ( 2 ) 场地土标准冻结深度为 0. 6 m。 ( 3 ) 地下水在干湿交替作用下或直接作用下对混凝土结 构具微腐蚀性。 ( 4 ) 该场地属基本稳定场区 , 适宜本工程建设。 ( 5 ) 根据拟建物工程特性及各岩土层物理力学特征 , 拟 建的大板精品车间、 异形加工车间、 大板车间可采用浅基础 , 建议将基础置于③1 层粉土内。拟建多层车间及办公楼工程 特征及场地地质条件, 建议采用桩基础, 建议将桩端置于 ⑧ 层粉质黏土, 桩端标高为 -10. 9 m。
参 考 文 献 [ 1] GB 50021-2001 岩土工程勘察规范( 2009 版) [S] [ 2] 王珊. 岩土工程新技术使用全书[M] . 银声音像出版社, 2004 : 777-779 [ 3] 郑齐银. 高层建筑岩土工程勘察的分析与评价[J]. 建筑科学, 2011 ( 5 ) : 91-92

⑧粉质黏土 进入 2. 09 ⑨1 粉土

注: 钻孔灌注桩桩基参数要求孔底沉渣厚度满足规范要求 。

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