综合勘探技术在建筑工程地基基础勘察的运用

　　摘要：本文对某建筑工程地基基础进行了初勘、详勘两个阶段，如水文地质条件、场地类别得出结果，并对结果进行了详细的计算和分析，为建筑物用何种施工方法提供参考。
　　关键词：勘探技术；建筑工程；地基基础
　　1工程概况
　　某工程基础结构型式为钢筋混凝土框架一剪力墙结构。主体建筑20层，高度为71.2m，地下2层，裙房3层，建筑面积为29486．18m2。
　　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。
　　2地层岩性及水文地质条件
　　2．1地层岩性
　　场地内主要分布：第四系全新统人工填筑土，厚1．20～4．10m；上、中更新统冰水沉积冲积层粉质黏土、砂层及卵石土。粉质黏土呈透镜体分布，厚0～1．5m：砂层厚0．3～2.OOm，卵石土厚5～28m，分布在砂层之下。中更新统的卵石土埋深在28m以下，层厚大于5m。
　　2．2水文地质条件
　　地下水赋存于卵石及砂层中，为孔隙潜水，水位埋深3.10～5.00m，主要由大气降水、地下径流补给，水位年变化幅度为1～3m。
　　勘探时对Z-6号钻孔进行了抽水试验，计算得卵石层渗透系数K=212m／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
　　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Z-3、Z-4、Z-6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：Z-3为488m／s；Z-4为495m／s；Z-6为470m／s。Vsm值均在250～500m／s范围内。根据《建筑抗震设计规范》(GB500112001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：Z-3为0．31s，Z-4为0.28s，Z-6为0．30s，地基土卓越周期T=0．28～0．31s。
　　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。
　　
　　
　　表1地基基础设计参数建议值
　　土名 天然密度p／(g／cm3) 压缩模量Es／MPa 变形模量Eo／MPa 内摩擦角Φ／(0) 水平基床系数kx／(Mpa/m) 垂直基床系数kx／／(MPa／m) 侧压力系数ko 承载力标准值／kPa 人工挖孔桩
　　         极限端限力标准值
　　／kPa 极限侧阻力标准值／kPa
　　卵石土 中密 2.2 - 39.O 42 12O 139 0.45 600 4000 110
　　 密实 2.3 - 52.0 45 125 140 0.45 800 5000 130
　　4场地工程地质勘察结果
　　该建筑所在区内断裂构造和地震活动较微弱，历史上从未发生过强烈地震，从地壳的稳定性来看应属基本稳定区。
　　在开挖范围内，地层以中密一密实卵石层为主，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78m，天然基础基坑开挖深度在9m左右，在这一深度，土体为中密一密实的卵石。但在场地内还分布呈透镜状的砂层，埋藏深度在9．30～26．10m，厚0．40～2OOm，作为持力层应进行地基处理。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Z-1、D-1、D-2、D-3、Z2-01、Z2-06、Z2-08号孔内有砂层揭露，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。
　　表2按压缩层内各土层的压缩模量评价地基土的均匀性
　　 第1次 第2次
　　钻孔编号 D-1 D-5 D-5 D-8 D2-O1 D2-O8 D2-04 D2-11
　　压缩层厚度／m 9.O 9.O 9.O 9.O 9.O 9.O 9.O 9.O
　　Es／Mpa 40.88 45.98 46.89 45.25 43.44 35.25 45.O9 42.24
　　Es1～Es2Mpa 5.1O 4.64 8.9 8.9
　　[(Esl+Es2)／20]／MPa 4.34 4.61 3.93 3.93
　　地基土均匀性评价 不均匀 不均匀 不均匀 不均匀
　　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，按下式计算地基土的沉降量：
　　
　　式中s——沉降量／m：
　　p——相应于荷载标准值时基础底面处平均压力／kPa
　　b——基础底面宽度／m：
　　δi——与l／b有关的无因次系数：
　　Eoi——基础底面下第i层土的变形模量／MPa
　　η——修正系数。
　　按式(1)计算出该地基的地基土沉降量及横向倾斜值如表3所示。
　　表3地基土沉降量及基础横向倾斜值(按基础角点分析)
　　 第1次 第2次
　　钻孔号 D-1 D-5 D-5 D-8 D2-O1 D2-O8 D2-04 D2-11
　　沉降量／mm 58.O9 46.O8 45.69 48.38 59.17 74.76 59.24 61.90
　　平均沉降量/mm 52.O8 47.04 66.97 6O.57
　　沉降差／mm 12.01 2.69 15.59 2.66
　　倾斜值／mm 0.000366 0.000082 0.00049 0.000083
　　基础的容许倾斜／m 0.002 0.002 0.002 0.002
　　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容许倾斜。
　　4．3基坑地下水排降
　　地下水水位埋深在310-500m之间，水位年变化幅度为1～3m。基础开挖深度约为9m，卵石层为强渗透地层(K=212m／d)，降水深度要求在3～5m，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。
　　该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9m，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。

《综合勘探技术在建筑工程地基基础勘察的运用》

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