建筑工程地基岩土工程勘察

摘 要：岩土工程勘察是建筑工程地基设计及施工的重要依据,对工程地基施工建设具有重要的意义.本文结合工程实例,通过介绍建筑场地的地质条件,重点对建筑场地岩土工程进行分析及评价,并总结地基基础方案和相关岩土参数,以期指导实践.

关 键 词 ：岩土工程勘察；地质条件；地基基础；岩土参数

随着我国社会经济建设的快速发展,城市建筑数量日益增加,不仅对建筑工程施工的技术及工艺要求有所提高,同时对建筑的岩土工程勘察工作也提出了新的要求.岩土工程勘察是建筑工程地基设计的重要前提,能够正确反映建筑工程的工程地质条件及岩土体形态的影响,为地基基础、边坡等工程的设计准则和岩土工程施工提供指导性意见.若工程勘察工作不到位,不良的工程地质问题就会层出不穷,即使建筑上部构造的设计及施工符合要求也难免受到一定的破坏.因此,加强建筑工程地基岩土工程勘察工作就显得尤为重要了.下面,就结合工程实例,就建筑工程地基岩土工程勘察工作进行分析.

1工程概况

某拟建场地紧邻城市主干道,西侧为规划的城市生态河.该场地地基岩土工程勘察项目设计包括高层建筑和底层建筑两部分,高层建筑有6栋,层数为22到32层、高度为73.21～97.52m、地下室2层、深度为-7.65m；低层建筑有8幢,层数位3～6层、高度为9.24～19.77m.

2场地工程地质条件

2.1场地地形地貌

拟建场地地貌上处于断陷盆地中南部地带,属山间盆地平坦地形地貌.拟建场地原为耕地,经回填整平,地势平坦,各勘探点的地面高程介于1303.10～1304.14m之间.

2.2 地层岩性

勘察场地上覆土层厚大（约250～650m）,由上而下大致为第四系耕土、粘性土及第三系湖盆相伴成岩风化泥灰岩、圆砾组成.据区域地质资料,其下伏基岩层为硬质岩类的碳酸盐岩,厚度大于1000m.地基土在埋深、厚度上变化复杂.根据土层的成因、工程特性及沉积韵律,将钻探揭露的地基土体分6个大层2个亚层共8层.

2.3 场地水文地质条件

根据含水层的埋藏条件和水理特性,结合场地宏观地质环境条件及地基土层分布情况综合分析,场地第①层耕植土、第②层粘土、第③、⑤、⑥层全风化泥灰岩,含水性较差,透水性弱,相对为隔水层,含弱孔隙、裂隙潜水,含（透）水性弱；第④、⑤1、⑤2层圆砾,含孔隙型潜水,稍具承压性为场地内的主要含水层,含（透）水性强,地下水类型属孔隙型潜水.由抽水试验可知,本场地第四系、第三系土层（①层耕植土、②层粘土、第③全风化泥灰岩）的渗透系数为K等于1.34～2.02m/d,平均K等于1.70m/d,属弱透水层.

根据场地内水、土样分析成果,按《岩土工程勘察规范》有关条款综合评价,判定勘察区地下水对砼有弱腐蚀性,对砼结构中的钢筋有微腐蚀性；土对砼、砼结构中的钢筋及钢结构有微腐蚀性.

2.4 场地土承载力

根据钻探、原位测试、土工试验成果,结合勘察经验综合分析、计算,将各土层主要物理力学性质指标及地基承载力特征值（）建议于表1.

表1 场地地基土物理力学指标建议值

2.5 场地岩土工程综合分析与评价

（1）场地稳定性、适宜性评价

拟建场地地貌上处于断陷盆地的东南部地带,据已有资料表明：场地及其附近无区域性断裂和发震断裂通过,区域上属稳定场地.拟建场地平坦开阔,地形坡度小于5°,场地所处区域属膨胀土分布区,除分布有膨胀岩土层外,无滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害,也未发现有暗埋滨塘、洞穴、岩溶、液化砂土等不良地质现象,属稳定的建筑场地,适宜建筑.

（2）膨胀岩土分析评价

拟建场地属膨胀岩土分布区,为进一步查明拟建场地在大气影响深度范围内地基土的胀缩变形量和胀缩等级,根据该地区的气象资料,采用湿度系数ψw等于0.6,大气影响深度取da等于5m,拟建场地地基分级变形量为24.73～68.57mm.根据《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）的规定,拟建场地地形坡度小于5°,属平坦场地,地基土在大气影响深度范围内地基土的胀缩等级Ⅰ-Ⅱ级,以Ⅱ级为主.

（3）地震效应评价

拟建场地根据《建筑抗震设计规范》的抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10G,所属的设计地震分组为第三组,特征周期值为0.45s.依据等效剪切波速Vse测定结果：Vse等于230～257.6m/s,平均值为254.3m/s,按国家标准《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.1.3判别,场地土的类型属中硬土,场地第四系覆盖层厚度不小于5m,拟建场地建筑场地类别为Ⅱ类,拟建场地应属对建筑抗震处于可进行建设的一般场地.

3.基坑工程

根据土工试验成果,确定地基土直立边坡极限高度为3.5m,本工程基坑开挖深度7.65m,侧壁土体允许自立高度为3.5m,不能进行垂直开挖,需采取支护措施.场地孔隙性潜水静止水位在地表下1.0～8.9m,渗透系数为1.70m/d,属弱透水层.拟建场地在拟开挖基坑地段,当基坑开挖至设计深度,水位降深至9.0m时,预测的基坑涌水量分别为701.67～840.24m3/d,基坑涌水量总体较大,需采取降水井降水及明沟排水措施排水.

4.地基基础方案论证

根据拟建建（构）筑物工程布局、结构特点、地基土的力学特征及空间分布综合情况分析,场地第①层耕植土土质结构松散,不能直接作为本次天然地基基础持力层使用；第②层粘土只适宜选作荷载较小的建筑地基基础持力层,不适宜作本次建筑地基基础持力层使用；场地中、下部第③、④、⑤、⑤1、⑤2、⑥层土均可选作深基础持力层或下卧层使用,第⑥层全风化泥灰岩是高层建筑物良好的地基基础持力层和下卧层.由于场地钻探深度范围内未揭露基岩层,深基础（桩基础）各种桩型均属摩擦型桩,从场地地基土对桩基的适宜性看,场地适宜选择人工挖孔灌注桩、钻孔灌注桩、长螺旋钻孔压灌桩、混凝土预制桩基础.现结合场地自然条件、施工条件及地基土的适宜性等,将4种桩型的适宜性分析如下： （1）人工挖孔灌注桩：具有施工设备较简单,施工较容易,桩身质量能得到保证,工程造价相对较为经济等特点,同时基础施工对周围环境影响较小,但也存在施工过程孔壁易坍塌等问题,可采取砼护壁的支护工艺措施防治.拟建场地地下水埋藏浅,对低层建筑物第④层圆砾层以上土层适宜性较好；但对穿越④、⑤1、⑤2圆砾层时,桩孔开挖会因抽水而产生流砂、管涌,导致孔壁易坍塌发生,成孔施工较困难.因此,该施工工艺对低层建筑地段第④层圆砾层以上土层适宜性好,但对高层建筑地段,由于存在④、⑤1、⑤2圆砾层,适宜性差.

（2）钻孔灌注桩：桩径、桩长不受限制,较易穿越④、⑤1、⑤2圆砾层,同时,可通过增大桩径与增加桩长提高单桩承载力,该桩型在整个场地均适宜,总体适宜性较好.缺点是：对环境有污染,工程造价高.

（3）长螺旋钻孔压灌桩：具有施工效率高、成桩速度快、低噪音、无振动、稳定性好、对地层条件适应性强的特点.由于混凝土是从钻杆中心压入孔中,因此,混凝土对桩孔周围土有渗透、挤密作用,可有效提高桩周土的侧摩阻力,使桩基具有较强的承载力.该种桩型也同时具有施工技术性强,桩基质量受施工因素影响较大及大量排土问题,但只要施工措施得当,可得到有效控制.

（4）混凝土预制桩：对地层条件适宜性相对较强,施工效率较高,对环境无污染,缺点是施工设备庞大,施工成本高,该桩型在穿越厚大砂砾土层时,存在沉桩困难及砂土挤密效应.因拟建场地局部地段,中、下部分布有第④、⑤1、⑤2圆砾地层,可采用长螺旋钻机引孔成桩的方法进行施工.

综上所述,本工程低层建筑,基础型式建议优先采用干作业人工挖孔灌注桩；高层建筑基础型式可在泥浆护壁钻孔灌注、长螺旋钻孔压灌桩和混凝土预制桩之间选择采用,建议优先采用长螺旋钻孔压灌桩,其次可选择采用混凝土预制桩基础,考虑混凝土预制桩在穿越第④、⑤1、⑤2层圆砾时,存在困难,如果采用混凝土预制桩基础,建议用长螺旋钻机引孔,确保成桩质量.其地基处理及桩基参数建议见表2.

表2 地基处理及桩基参数建议表

5.结语

岩土工程勘察是建筑工程的重要组成部分,也是工程地基基础设计及施工的重要依据.因此,建设企业应重视岩土工程勘察工作,对岩土的工程地质特征做出准确的分析及判断,并且还要结合工程实际情况选取合理的设计及施工方案,保证岩土工程勘察工作的质量,以此预防岩土灾害对建筑工程的破坏.