綜合勘探技術(shù)對建筑工程地基基礎(chǔ)進行勘察

  摘要:本文對某建筑工程地基基礎(chǔ)進行了初勘、詳勘兩個階段,如水文地質(zhì)條件、場地類別得出結(jié)果,并對結(jié)果進行了詳細的計算和分析,為建筑物用何種施工方法提供參考。

  關(guān)鍵詞:勘探技術(shù);建筑工程;地基基礎(chǔ)

  1工程概況

  某工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式為鋼筋混凝土框架一剪力墻結(jié)構(gòu)。主體建筑19層,高度為70.2m,地下2層,裙房3層,建筑面積為29666.18m2。

  為了查明該建筑基礎(chǔ)的工程地質(zhì)情況,采用了鉆探、物探、動力觸探等綜合勘探技術(shù),經(jīng)過了初勘、詳勘兩個階段,對該高層建筑場地進行勘察。

  2地層巖性及水文地質(zhì)條件

  2.1地層巖性

  場地內(nèi)主要分布:第四系全新統(tǒng)人工填筑土,厚1.20~4.10m;上、中更新統(tǒng)冰水沉積沖積層粉質(zhì)黏土、砂層及卵石土。粉質(zhì)黏土呈透鏡體分布,厚0~1.5m:砂層厚0.3~2.OOm,卵石土厚5~28m,分布在砂層之下。中更新統(tǒng)的卵石土埋深在28m以下,層厚大于5m。

  2.2水文地質(zhì)條件

  地下水賦存于卵石及砂層中,為孔隙潛水,水位埋深3.10~5.OOm,主要由大氣降水、地下徑流補給,水位年變化幅度為1~3m。

  勘探時對Z-6號鉆孔進行了抽水試驗,計算得卵石層滲透系數(shù)K=212m/d。

  通過取鉆孔水化驗,確定地下水類型為HCO3--Ca2+型,根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》,按Ⅱ類環(huán)境判定地下水對混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋無腐蝕性,對鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。

  3場地土的類型和建筑場地類別

  3.1建筑場地類別

  巖土勘察中,采用地面折射波法、瑞利面波法以及地震測井法在Z-3、Z-4、Z-6鉆孔中進行了壓縮波和剪切波波速的測定。計算地層小應(yīng)變的剪切模量彈性模量和泊松比;據(jù)此劃分場地土類型,并計算場地的卓越周期。

  土層橫波平均波速Vsm:Z-3為488m/s;Z-4為495m/s;Z-6為470m/s。Vsm值均在250~500m/s范圍內(nèi)。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB500112001的有關(guān)規(guī)定,確定該建筑場地的場地土類型為中硬場地土,建筑場地類別為Ⅱ類。

  根據(jù)地震波波速測試得到場地地基土卓越周期T:Z-3為0.31s,Z-4為0.28s,Z-6為0.30s,地基土卓越周期T=0.28~0.31s。

  3.2地基基礎(chǔ)持力層設(shè)計參數(shù)取值原則與建議值

  巖土物理力學(xué)參數(shù)的選定,是在土工試驗、動探試驗的基礎(chǔ)上。設(shè)計參數(shù)的建議值如表1所示。

  4場地工程地質(zhì)勘察結(jié)果

  該建筑所在區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造和地震活動較微弱,歷史上從未發(fā)生過強烈地震,從地殼的穩(wěn)定性來看應(yīng)屬基本穩(wěn)定區(qū)。

  在開挖范圍內(nèi),地層以中密一密實卵石層為主,厚度較大,砂層僅以透鏡體的形式存在于局部范圍。場地內(nèi)巖土體穩(wěn)定,無不良地質(zhì),適宜修建高層建筑物。

  4.1地基均勻性評價

  (1)按地基持力層層面坡度評價地基均勻性地基持力層層面坡度小于2。,地下室頂板埋深為78m,天然基礎(chǔ)基坑開挖深度在9m左右,在這一深度,土體為中密一密實的卵石。但在場地內(nèi)還分布呈透鏡狀的砂層,埋藏深度在9.30~26.10m,厚0.40~2OOm,作為持力層應(yīng)進行地基處理。就地基持力層層面坡度考慮,該地基為均勻地基。

  (2)按持力層和第一下臥層厚度差評價地基均勻性,根據(jù)勘探,在Z-1、D-1、D-2、D-3、Z2-01、Z2-06、Z2-08號孔內(nèi)有砂層揭露,砂層不均勻分布于場地的西北側(cè)區(qū)域,但在基礎(chǔ)寬度上,砂層的厚度差均小于0.05b(b為基礎(chǔ)寬度),因此該地基屬于均勻地基。

  (3)按壓縮層內(nèi)各土層的壓縮模量評價地基土的均勻性主要依據(jù)建筑物4個角點的鉆孔在基礎(chǔ)寬度方向上、壓縮層范圍內(nèi)以及壓縮模量按厚度加權(quán)平均值的相互關(guān)系進行評價,具體分析見表2。

  表2按壓縮層內(nèi)各土層的壓縮模量評價地基土的均勻性                  

  由表2可知,該地基屬于不均勻地基,設(shè)計時應(yīng)計算橫向傾斜是否滿足要求。

  4.2地基土沉降分析

  根據(jù)《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》(JGJ72-90)第6.2.6條的規(guī)定,按下式計算地基土的沉降量:  

  式中s——沉降量/m:

  p——相應(yīng)于荷載標準值時基礎(chǔ)底面處平均壓力/kPa

  b——基礎(chǔ)底面寬度/m:

  δi——與l/b有關(guān)的無因次系數(shù):

  Eoi——基礎(chǔ)底面下第i層土的變形模量/MPa

  η——修正系數(shù)。

  按式(1)計算出該地基的地基土沉降量及橫向傾斜值如表3所示。

  表3地基土沉降量及基礎(chǔ)橫向傾斜值(按基礎(chǔ)角點分析)                     

  從建筑基礎(chǔ)4個角點的沉降量分析可以看出,基礎(chǔ)橫向傾斜均小于基礎(chǔ)的容許傾斜。

  4.3基坑地下水排降

  地下水水位埋深在310-500m之間,水位年變化幅度為1~3m;A(chǔ)開挖深度約為9m,卵石層為強滲透地層(K=212m/d),降水深度要求在3~5m,可采用管井降水。

  4.4地基基礎(chǔ)方案分析與評價

  建筑地基基礎(chǔ)形式的選擇,應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況、擬建建筑物特點、場地環(huán)境條件、施工方法的難易程度及工程造價等綜合考慮確定。常見的高層建筑基礎(chǔ)類型有:板式基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)、樁基及擴底墩基。

  該地基屬于不均勻地基板式基礎(chǔ)適合于上部荷載較大或地基土為非均質(zhì)場地。該基礎(chǔ)開挖深度約為9m,在該深度范圍,基底為中密或密實卵石,但是場地內(nèi)分布透鏡狀砂層,板式基礎(chǔ)達不到要求,可將板式基礎(chǔ)加上肋梁形成筏形基礎(chǔ)。因為筏形基礎(chǔ)整體剛度大,抗不均勻沉降性能大于板式基礎(chǔ),能調(diào)整各柱子間的不均勻沉降。建議采用筏形基礎(chǔ),也可采用箱形基礎(chǔ)!