金洲小区岩土工程勘察报告

莫 如 波

  一、前 言

  (一)工程概况

  受金洲房地产开发有限公司的委托,对其拟建的金洲小区建筑场地进行岩土工程勘察,勘察阶段属详细勘察。拟建五栋32层的商住楼,置二层地下室,占地面积约17000m2,设计室外地坪标高为3.45m,地下室占地面积约12000m2,地下室基坑周长518.2m,地下室底板标高-6.05m,基坑开挖深度约9m。本次勘察根据相关规范及当地地质条件,按拟建建筑物的位置及轮廓,共布置52个钻孔。孔位见《金洲小区钻孔平面位置图》。

  现场钻孔位置由专业测量人员采用全站仪进行测放,引测坐标点由业主提供,采用的是市城建坐标系及1985国家高程基准。

  (二)勘察目的和要求

  勘察的目的是查明拟建场地的岩土工程地质条件,为拟建建筑物基础设计与施工提供可靠的岩土工程地质依据与有关岩土参数。
   (1)查明场地内岩土层的类型、深度、分布、工程特性和变化规律,分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力;(2)查明场地不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,提出整治方案的建议;(3)查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物;(4)划分场地土类型和场地类别,判定饱和砂土或粉土的地震液化;(5)查明地下水类型、埋藏条件、补给及排泄条件,判定地下水和土对建筑材料的腐蚀性;(6)对地基基础选型进行分析论证,并提供各地层的岩土性质指标、地基承载力特征值等。

  (三)勘察方法及完成工作量

   勘察工作采用了收集周边已有地质资料、现场地质调查、全取芯钻探、现场鉴别、标准贯入测试以及取岩、土、水样试验等多种方法或手段,各项工作均按相关规范、标准执行。钻探采用XY-1型液压回转钻机钻进,开孔孔径Φ130,终孔孔径Φ91。分层采取有代表性岩土样,样长不小于20cm,岩样长不小于30cm。取原状土样,流塑状软土、软塑状粘性土采用固定活塞薄壁取土器,可塑、硬塑状粘性土采用单动三重管回转取土器,坚硬状粘性土采用双动三重管回转取土器,样品质量达到Ⅰ类,砂土取原位扰动样;水样采取是在终孔后,在循环冲洗液沉淀稳定后进行,采取混合地下水样。标准贯入试验用质量为63.5kg穿心锤按照规定的76cm落距自由下落,并记录30cm击数,试验要求满足相关规范。技术孔(即取岩土样控制性钻孔)数不少于总孔数的1/3,现场做标贯测试孔不少于总孔数的1/2。终孔要求,技术孔进入连续稳定的中-微风化岩≥6m,鉴别孔进入连续稳定中-微风化岩≥3m。室内样品试验,由具有CMA计量认证的实验室完成。

  本次完成勘察工作量见表1-1《工作量统计表》,各钻探孔的数据见附表1-《钻孔数据一览表》。

  勘察工作及报告编写依照的规范规程有:(1)国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版);(2)国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2011);(3)国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010);(4)国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》(GB 50223-2008);(5)国家标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012);(6)国家标准《土工试验方法标准》(GB/T 50123-1999);(7)行业标准《地下水质检验方法》(DZ/T 0064.1~0064.80-93);(8)国家标准《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266-2013);(9)行业标准《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ 72-2004);(10)行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012);(11)行业标准《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008);(12)广东省标准《建筑地基基础设计规范》(DBJ 15-31-2003);(13)住房和城乡建设部《房屋建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深度规定》(2010年版);(14)协会标准《岩土工程勘察报告编制标准》(CECS99:98)。

  二、场地岩土工程条件

  (一)场地地形地貌及环境条件

  1、地形地貌

  场地地貌单元属冲积平原,场地原为厂区,现已拆除,大部分地段留有混凝土地板,场内堆有建筑垃圾,钻探施工时部分堆平,孔口标高为2.54~3.19m,平均2.85m。场地东临街道,道路对面为厂区;南侧及西南侧近邻学校;北侧近邻厂区;西侧为空地,附近有鱼塘。

  2、气象、水文

  场地处于珠江三角洲冲积平原腹地,常年气候温和、光照较多、雨量充沛,为南亚热带海洋性季风气候。区域全年日照时数约1800小时,无霜期达350天以上,年平均气温在21.2~22.2℃之间,最高气温38.7℃,最低气温-1.9℃;多年平均降雨量为1626.5mm,主要集中在4~9月,约占全年降水量的80%;场区主风向冬季为东北风,夏秋两季为东南风,平均每年受2~3次台风侵袭,多集中于7~9月。

  场地及附近无河流经过,西侧50m左右有鱼塘,鱼塘对本场地无影响。

  (二)岩土分布和物理力学性质

  在钻孔深度控制范围内,地基岩土按地质成因类型和岩土层性,场区地层自上而下分为:填土(Q4ml)、全新统冲积淤积相淤泥及粉质粘土(Q4al)、第四系残积层(Qel)及下石炭统基岩(C1),具体描述如下:

  1、填土(Q4ml

   素填土(层序号为①):砖红杂紫灰色,棕红、褐红、棕黄色等,为多年老填土,主要由残积粉质粘土或残积粉土堆填,颗粒以粉粒与粘粒为主,含大量风化岩屑,局部含碎石及砼砖碎块,稍湿-湿,基本完成自重固结,结构稍密,具中-高压缩性。该层所有钻孔均有分布;最薄处为1.00m,见于ZK33号孔,最厚处为3.00m,见于ZK6号孔,平均厚度为2.26m;层面最高处标高为3.19m,见于ZK16孔,层面最低标高为2.54m,见于ZK31号孔,平均标高为2.86m。

  该层不建议地基承载力特征值。

  2、全新统冲积层(Q4al

   根据沉积成因、颗粒特征以及土层力学性质,细分二个亚层:②-1层淤泥、②-2层粉质粘土。分述如下:

  1)淤泥(层序号为②-1):褐灰、褐黑、深灰色,颗粒以粉粒与粘粒为主,局部含较多腐植质且具腥臭味,多数可搓成0.5~2mm的细土条,稍有光泽,流塑状,韧性及干强度中等,摇振反应无,具高压缩性。该层分布广,除ZK3~ZK5三孔外,余四十九孔均见分布,局部ZK17、ZK24、ZK48孔有两层;单层最薄处为1.80m,见于ZK52号孔,最厚处为11.40m,见于ZK8号孔,单层平均厚度为6.47m;层面最高标高为1.82m,见于ZK50号孔,层面最低处标高为-10.91m,见于ZK24号孔,平均标高为-0.01m。

  该层现场做标准贯入试验32次。实测击数1~2击,平均值1.3击,标准值1.2击;经杆长校正后的修正击数N为0.8~1.9击,平均值1.2击,标准值1.0击、标准差0.401、变异系数0.347。

  该层取原状土样19件,试验结果14件为淤泥、4件为淤泥(腐植土)、1件为淤泥质粉质粘土,见《土工试验报告》、附表2《分层土工试验成果表》及附表3《地基土物理力学指标数理统计表》,主要物理力学指标数值见表2-1。

  根据现场标准贯入试验及室内土工试验结果,结合野外鉴定及地区经验,该层地基承载力特征值建议:fak=30kPa。

  2)粉质粘土(层序号为②-2):棕红、浅棕黄、砖红、灰黄色等,颗粒以粉粒与粘粒为主,能搓成0.5~2mm的细土条,稍有光泽,可塑状,韧性及干强度中等,摇振反应无,具中压缩性。该层分布较广,见于ZK1、ZK2~ZK8、ZK10、ZK12、ZK15、ZK17、ZK20、ZK24、ZK25、ZK28~ZK30、ZK34、ZK35、ZK43、ZK44、ZK46~ZK48、ZK51、ZK52二十七孔;最薄处为1.20m,见于ZK20号孔,最厚处为8.00m,见于ZK6号孔,平均厚度为3.73m;层面最高处标高为1.50m,见于ZK46号孔,层面最低处标高为-11.46m,见于ZK8号孔,平均标高为-4.57m。

  该层现场做标准贯入试验16次。实测击数4~12击,平均值6.0击,标准值4.8击;经杆长校正后的修正击数N为3.1~9.2击,平均值4.9击,标准值4.0击、标准差2.005、变异系数0.412。

  该层取原状土样10件,试验结果9件为粉质粘土、1件为粘土,见《土工试验报告》、附表2《分层土工试验成果表》及附表3《地基土物理力学指标数理统计表》,主要物理力学指标数值见表2-2。

  根据现场标准贯入试验及室内土工试验结果,结合野外鉴定及地区经验,该层地基承载力特征值建议:fak=120kPa。

  3、第四系残积层(Qel

  残积粉质粘土(层序号为③):浅棕黄、褐灰、棕黄、浅灰黄杂棕红、棕灰色等,由碳质灰岩风化而成,原岩组织结构已完全破坏而难以辨认,矿物成分已粘土化,颗粒以粉粒与粘粒为主,局部含风化岩屑,稍有光泽,可塑-硬塑状,韧性及干强度中等,摇振反应无,具中压缩性。该层分布较广,见于ZK3、ZK9、ZK11、ZK13、ZK14、ZK16、ZK19、ZK23、ZK31、ZK32、ZK34、ZK37~ZK39、ZK41~ZK47、ZK49~ZK52二十五孔;最薄处为1.00m,见于ZK32号孔,最厚处为6.70m,见于ZK43号孔,平均厚度为3.96m;层面最高处标高为-2.53m,见于ZK9号孔,层面最低处标高为-7.75m,见于ZK34号孔,平均标高为-5.45m。

  该层现场做标准贯入试验15次。实测击数8~18击,平均值12.5击,标准值10.9击;经杆长校正后的修正击数N为6.4~14.2击,平均值10.1击,标准值8.9击、标准差2.594、变异系数0.258。

  该层取原状土样10件,试验结果均为粉质粘土,见《土工试验报告》、附表2《分层土工试验成果表》及附表3《地基土物理力学指标数理统计表》,主要物理力学指标数值见表2-3。

  根据现场标准贯入试验及室内土工试验结果,结合野外鉴定及地区经验,该层地基承载力特征值建议:fak=200kPa。

  4、下石炭统基岩(C1

  根据岩石风化程度,分全风化炭质灰岩、强风化炭质灰岩、中风化炭质灰岩及微风化炭质灰岩,描述如下:

  1)全风化炭质灰岩(层序号为④-1):灰黑、黑色,母岩组织结构大部分已破坏,矿物成分大多已粘土化,大量碳质,岩芯风化成坚硬土状,手捏易成粉状,浸水易软化与崩解,残留中风化石灰岩碎石,碎块坚硬难折断。该层局部分布,见于ZK2~ZK6、ZK9、ZK17、ZK28、ZK38九孔;最薄处为0.50m,见于ZK28号孔,最厚处为15.70m,见于ZK3号孔,平均厚度为7.46m;层面最高处标高为-4.10m,见于ZK5号孔,层面最低处标高为-13.94m,见于ZK6号孔,平均标高为-8.94m。

  该层现场做标准贯入试验10次。实测击数31~46击,平均值38.4击,标准值35.4击;经杆长校正后的修正击数N为23.3~35.9击,平均值28.9击,标准值26.6击、标准差3.903、变异系数0.135。

  根据野外鉴定结合地区经验,该层地基承载力特征值建议:fak=300kPa。

  2)强风化炭质灰岩(层序号为④-2):灰黑色,岩芯呈碎块状,母岩及矿物成分大部分已改变,多风化成硬土状,较多中风化岩碎块,碎块难折断,局部岩芯呈散砾状。属极软岩,岩体极破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ类。该层偶见分布,仅见于ZK1、ZK9二孔;最薄处为2.60m,见于ZK1号孔,最厚处为5.90m,见于ZK9号孔,平均厚度为4.25m;层面最高处标高为-6.25m,见于ZK1号孔,层面最低处标高为-18.03m,见于ZK9号孔,平均标高为-12.14m。

  该层现场做标准贯入试验3次。实测击数53~63击,平均值57.7击;经杆长校正后的修正击数N为39.9~43.5击,平均值42.0击。

  根据野外鉴定结合地区经验,该层地基承载力特征值建议:fa=500kPa。

  3)中风化炭质灰岩(层序号为④-3):灰黑色杂白色条带,岩芯多呈碎块状,主要成分为钙质、碳质及泥质,泥质结构,杂方解石细支脉,厚层状构造,岩质较坚硬,锤击声较脆,属较软岩,岩体破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ类。该层局部分布,见于ZK5、ZK9、ZK18、ZK19、ZK20、ZK24、ZK32、ZK40、ZK48、ZK52十孔;最薄处为0.60m,见于ZK52号孔,最厚处为4.20m,见于ZK9号孔,平均厚度为1.82m;层面最高处标高为-8.40m,见于ZK32号孔,层面最低处标高为-23.93m,见于ZK9号孔,平均标高为-11.74m。

  该层在ZK9孔取偏微风化岩样1件,做饱和单轴抗压强度试验,获得1组抗压强度数值为29.4MPa、25.6MPa、26.6MPa,平均27.2MPa,见《分层土工试验成果表》《地基土物理力学指标数理统计表》及《岩石抗压强度试验报告》。

  根据野外鉴定结合地区经验,该层地基承载力特征值建议:fa=2000kPa;单轴抗压强度的标准值建议:frk=12MPa。

  4)微风化炭质灰岩(层序号为④-4):黑色杂支脉状白色条带,岩芯呈短柱状、柱状,局部长柱状、碎块状,主要成分为钙质、碳质及泥质,泥质结构,杂方解石细支脉,厚层状构造,岩质较坚硬,锤击声较脆,属较硬岩。属较硬岩,岩石较完整,岩体基本质量等级为Ⅲ类。所有钻孔均揭露到该层;最薄处为2.00m,见于ZK5号孔,最厚处为7.10m,见于ZK42号孔,平均厚度为4.59m;层面最高处标高为-7.85m,见于ZK36号孔,层面最低处标高为-28.13m,见于ZK9号孔,平均标高为-11.52m。

  该层在16个钻孔取岩样16件,做饱和单轴抗压强度试验,获得16组数据,抗压强度值为43.2~78.7MPa,平均58.4MPa,标准值53.7MPa,标准差10.49,变异系数0.180。见《分层土工试验成果表》《地基土物理力学指标数理统计表》及《岩石抗压强度试验报告》。

  根据野外鉴定结合地区经验,该层地基承载力特征值建议:fa=8500kPa;单轴抗压强度的标准值建议:frk=35MPa。

  各岩土层的埋深、厚度、标高及详细描述见《钻孔柱状图》《工程地质剖面图》及附表5《分层数据一览表》。

   (三)地下水

  场地表层①层素填土主要由残积粉质粘土及残积粉土堆填,为多年老填土,结构稍密,中等透水,形成孔隙潜水,但厚度不大,水量较贫乏。浅、中层②-1层淤泥、②-2层粉质粘土及③层残积粉质粘土,微透水或弱透水,构成相对隔水层。深层基岩为④层炭质灰岩,主要分布微风化岩,局部分布全风化岩及中风化岩,偶见强风化岩。其中④-3层微风化炭质灰岩岩体较完整,微透水,富水性差,水量较贫乏;④-2层中风化炭质灰岩岩石破碎,裂隙发育,在ZK52孔偶见溶洞,形成裂隙溶洞水,中等透水,富水性一般,水量中等;全风化岩、强风化岩风化成土杂碎石,形成孔隙裂隙水,弱透水或中等透水,富水性一般,水量中等。各岩土层渗透系数的经验值见下表2-4。

  浅层潜水主要接受大气降水入渗及地面沟渠水渗漏补给,然后通过越流补给深层裂隙溶洞水,场内裂隙溶洞水、孔隙裂隙水还接受场外侧向补给。潜水的排泄方式主要是蒸发及下渗,裂隙溶洞水、孔隙裂隙水主要以侧向潜流形式排出场外。本次钻探过程测得钻孔稳定水位埋深为0.10~2.10m,平均0.61m,地下水位标高为0.69~2.82m,平均2.25m。地下水位变化主要受降雨季节影响,雨季水位较高,旱季水位低,场地及周边地形起伏不大,地下水位变化幅度较小,据对周边民井调查,年水位变化幅度约0.5~1.0m。

  在ZK23、ZK46孔取地下水试样2件,试验结果见表2-5及《水质分析报告》,依照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)(2009年版)第12章有关标准评价,按Ⅱ类腐蚀环境直接临水考虑,根分析结果判断:ZK23孔水样对混凝土结构具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性;ZK46孔水样在干湿交替环境下对混凝土结构具弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。综合判定场地地下水对混凝土结构具弱腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。在ZK1、ZK3孔地下水位以上取土样各1件,做土的腐蚀性分析,结果见表2-6及《土中易溶盐分析报告》,依照《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)(2009年版)第12章有关标准,按Ⅱ类腐蚀环境考虑,有干湿交替作用情况下, 判定ZK1孔、ZK3孔土样对混凝土结构具微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

  (四)不良地质作用及特殊性岩土

  本场地不良地质是溶洞,但仅见于ZK52孔,溶洞埋深12.10~13.00m,洞高0.90m,无充填,见洞率为1.92%。根据国家标准《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)第6.6条,判定场地岩溶发育程度为岩溶微发育等级。

  场地的特殊性岩土为填土、淤泥、残积土及炭质灰岩风化岩。

  表层填土为多年老填土,填料不均,厚度不均匀,其结构稍密,具弱透水性,具中-高压缩性,变形量较大,承载力低,工程力学性能差,未经夯实加固,不宜做建筑物浅基础持力层。

  浅层、中层分层淤泥,其含水量很高,孔隙比很大,透水性差,具高压缩性、高灵敏度,受震动时易发生震陷,承载力大幅下降,基坑开挖极易发生塌壁现象,桩基成孔施工易引起缩颈及塌孔现象。

  深层分布风化残积土、全风化炭质灰岩、强风化炭质灰岩,其埋深大,具有吸水易软化、遇水易崩解的特性,从而降低地基承载力,做桩端持力层时应防止泡水时间过长,管桩桩尖须密封。

  深部中风化炭质灰岩,52个钻孔当中有10孔见有分布,分布无明显规律,见于场地的东南部、中部及北部,但住宅塔楼基础范围仅见于ZK18、ZK19、ZK20三孔一带。厚度及埋深变化大,厚度0.60~4.20m,层面标高-23.93~-8.40m,局部岩面起伏较大,岩面较陡,如ZK5与ZK9孔之间岩面倾斜达40°、ZK20与ZK24孔之间岩面倾斜达30.1°。该岩层属较软岩,岩体完整程度属破碎,偶有岩溶发育,岩体基本质量等级属Ⅴ类。该层承载力与微风化炭质灰岩有较大差异,在塔楼基础范围厚度不大,为避免产生较大的差异性沉降,采用钻(冲)孔桩基础时,建议穿越该层,以下伏微风化岩做桩端持力层。

  深部微风化炭质灰岩,全场有分布,属较硬岩,岩体较完整,岩体基本质量等级属Ⅲ类,岩溶不发育,是钻(冲)孔桩理想的桩端持力层。该层岩面总体较平缓,但局部起伏较大,当中有ZK2、ZK3、ZK6、ZK7、ZK9、ZK24、ZK25、ZK38、ZK48孔岩面埋深比周边大得明显。该层岩面埋深分布见《④-4层微风化炭质灰岩岩面等高线图》。

  场地未见其它不良地质作用,也未见古河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物。

  三、岩土工程分析和评价

  (一)区域地质和地震

  根据区域地质资料(《区域地质图》略),场地南面附近分布有断层F1、F2、F3。F1为实测逆断层,断层面倾向东南,倾角50°,最近离场地约2.2km,古近纪早期尚活动,影响了古近系的沉积,属古老断层,离场地较远,对场地稳定性无影响;F2为推测逆断层,断层面倾向西北,倾角45°,F3为推测正断层,断层面倾向北北西,倾角不明,F2及F3断层未切穿石灰系炭质灰岩地层,属古老断层,断层的东北端离场地约1.3km,对场地稳定性无影响;场地北面附近有三条走向各异短束小断裂,其规模小,延续不远,亦为古老断裂,对场地稳定性无影响。

  综合判断,区域构造对场地稳定性影响小,场区地壳稳定。

  根据地震资料,场地所在区域地震强度不大,震级多为3~4级,珠江三角洲历史上所遭受地震的最大烈度处于5~6度间。区域地震特征主要为频率高、强度小,小震多而大震少,多属微震-弱震,多分布于顺德、番禺、中山、广州和南海一带。记录最大的区域地震主要有:广州级,佛山4.5级,番禺4.5级,顺德5.0级以及中山小榄5.0级。总体上评估区区域内地震强度小,地震发生的频率较小,无大的地震灾害记录。

  (二)场地稳定性、均匀性和适宜性评价

  1、场地地震效应及类别的划分

   据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)附录A《我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组》规定,场地抗震设防烈度属6度区,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组。建筑物抗震设防类别为丙类,建筑物应相应抗震设防。

  为了确定场地土类型及建筑场地类别,对场内ZK10、ZK20、ZK41、ZK47四个孔进行了土层剪切波速测试,测试孔位置见《剪切波速测试孔位图》。

  1 )测试基本原理及仪器设备参数

  场地土层剪切波测试主要有三种方法:检层法、交孔法和表面波法。本次测试采用单孔波速法,是速度检层法的一种。

  在进行现场土层剪切波速测试时,利用钻孔内固定抬震器进行波速测试,在地面上放置一敲击板作为震源,敲击此板,产生向下传播的地震波。使用能接受三分向振动的拾震器置于孔内以接收从震源传来的振动信号,此信号通过电缆传给放大器,再传至计算机,然后进行数据处理计算。测试仪器采用“WAVE2000波速测试仪”。该系统由井下三分量地震检波器、触发器、振动测量放大器、AD/DA数据采集及记录器(电脑)构成。原理如图3-2。

  仪器性能指标如下:
  采样通道数:5道(4道采样,1道触发)
  采样点数:512、1024、2048、4096(地脉动测量样点最大64k)
  采样间隔:最小20μs
  通频带:0.5Hz~4000Hz
  延时:0~500ms
  外观:金属机箱,内置工业级控制微机
  显示屏:800×600点阵全反触摸液晶显示屏(TFT真彩)
  工作温度:-10℃~+50℃
  供电电源:交流220V50Hz,直流12V 5A
  仪器具有良好的抗振、防潮、防尘性能。

  其测试精度均符合国家有关规范要求。

  2 )剪切波速计算方法

  如图3-2所示,h1h2,…hn为各土层深度,L1L2,…Ln为测点到震源距离,t1t2,tn为各测点到震源的走时,s为震源到孔口距离。则各层剪切波速V1V2,…Vn可计算如下:

  3)测试结果

  八孔土层剪切波速测试结果见《岩土波速测试成果》(附图表)。

  根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)的有关规定,场地内中风化岩层面以上定为覆盖土层。场地各土层的剪切波速νs:①层素填土及②-1层淤泥属软弱土层,剪切波速νs≤150m/s;②-2层粉质粘土及③层残积粉质粘土属中软土,剪切波速νs=150~250m/s;④-1层全风化岩、④-2层强风化岩属中硬土,剪切波速νs=250~500m/s;④-3层中风化炭质灰岩、④-4层微风化炭质灰岩属岩石,剪切波速νs>800m/s。

  土层等效剪切波速按下列公式计算:

  

  式中 νse—土层等效剪切波速(m/s);
  d
0—计算深度(m),取覆盖层厚度和20m二者的较小值;
  d
i—计算深度范围内第i土层的厚度(m);
  ν
si—计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s);
  n—计算深度范围内土层的分层数。

   各孔土层剪切波速测试成果的统计见表3-1。

  4)建筑场地类别的划分

  建筑场地类别,根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)第4.1.6条,按土层的等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为五类(见表3-2)。

  根据测试及分析结果,确定场地类别和特征周期值如表3-3:

  5) 结论

  根据场地ZK10、ZK20、ZK41、ZK47孔的土层等效剪切波速测试及分析结果,综合判定场地土类型为软弱土。

  建筑场地类别为Ⅱ类,特征周期值Tg=0.35s。

  由于地基土分布淤泥软土,判定场地属建筑抗震不利地段。

  2、地基的均匀性评价

  场地浅层及中层分布淤泥,在不同载荷条件易引起地面不均匀沉降,中风化炭质灰岩偶见溶洞发育,局部持力层微风化岩、中风化岩岩面起伏大,坡度大于10%,判断场地地基属不均匀地基。

  3、场地砂土液化及软土震陷判别

  场地属抗震设防烈度6度区,未见饱和砂土分布,按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)有关要求,可不进行液化判别。场地属抗震设防烈度6度区,根据《软土地区工程地质勘察规范》(JGJ83-91),建筑设计可不考虑软土震陷影响。

  依据区域地质资料,场地及其附近无全新世活动断裂通过。根据钻探结果,在本次勘察深度范围内未发现断裂构造,判定本建筑场地基本稳定,适宜于本工程建设。场地分布淤泥软土,偶见溶洞,对场地稳定性有一定影响,设计施工时应注意采取防治措施。

  (二)地基土工程力学性能评价

  ①层素填土:为多年老填土,承载力低,变形量大,工程力学性能差,不宜做建筑物浅基础持力层。

  ②-1层淤泥,承载力低,力学性能差,具高压缩性,不能做建筑物基础持力层,基坑开挖易发生塌壁现象,桩基成孔施工易产生缩颈及塌孔现象。在地面载荷作用下,淤泥层会对桩基产生负摩擦力。

  ②-2层粉质粘土:可塑状,承载力较低,多埋深较大,不宜做建筑物基础持力层。

  ③层残积粉质粘土:可塑-硬塑状,埋深大,属特殊性土,具有吸水易软化、遇水易崩解、浸水易膨胀的特性,不宜做桩端持力层。

  ④-1层全风化炭质灰岩、④-2层强风化炭质灰岩:局部或偶见分布,承载力高,埋深大,属特殊性土,具有吸水易软化、遇水易崩解、浸水易膨胀的特性,可做摩擦桩持力层,做管桩桩端持力层时须密封桩端。

  ④-3层中风化炭质灰岩:局部分布,承载力高,埋深大,可做桩端持力层。

  ④-4层微风化炭质灰岩:力学强度高,埋深大,可做钻(冲)孔桩、旋挖桩、人工挖孔桩桩端持力层。

   (三)拟建建筑物基础方案评价

  1、地基土条件及周边环境

  场地浅层①层素填土厚度不大,基坑开挖时将被挖除;场地②-1层淤泥分布广泛,层位稳定,力学性能差;②-2层粉质粘土局部分布,层位不稳定;③层残积土承载力不高,不宜做桩端持力层,④-1层全风化岩及④-2层强风化岩局部或偶见分布;深部④-2层中风化炭质灰岩局部分布,其裂隙发育,岩体破碎,偶有溶洞发育;④-3层微风化炭质灰岩,岩体较完整、属较硬岩,岩体基本质量等级为Ⅲ类。

  拟建五栋塔楼为32层,整体二层地下室,地下室底板标高为-6.05m,基坑开挖深度约9m,开挖地层及坑壁地层主要为①层素填土、②-1层淤泥、②-2层粉质粘土,局部为③层残积土,ZK4、ZK5一带挖至④-1层全风化岩;基坑底地层主要有②-1层淤泥、②-2层粉质粘土、③层残积土,局部ZK4、ZK5一带为④-1层全风化岩。底坑底面高程线标于各工程地质剖面图。基坑开挖后,多数地段④-2层中风化炭质灰岩及④-3层微风化炭质灰岩岩面埋深较小。

  场地东临街道,道路对面为厂区,场地南侧、西南侧近邻学校,北侧近邻厂区,西面有空地。

  2、基础选型

  根据本工程特点、地基土条件及周边环境。局部基坑底分布有淤泥软弱土层,不宜采用天然地基方案;基坑底面下多数基岩浅埋,采用预应力管桩会导致有效桩长不足,不能采用管桩方案;炭质灰岩偶见溶洞发育,易发生涌水现象,基坑开挖后,局部地段分布厚度大于2m的淤泥,本工程也不宜采用人工挖孔桩基础。本工程建议采用钻(冲)孔灌注桩或旋挖灌注桩基础,以微风化炭质灰岩做桩端持力层。桩端进入完整岩层不应小于0.5D且不小于0.5m,并确保桩端下3倍桩径且不小于5m深度范围无中风化岩或强风化岩等软弱层分布,预计高层建筑嵌岩桩(墩)桩长为3~14m;高层建筑的桩径应根据建筑物的载荷来确定,预计桩径800~1600mm。

  单桩竖向承载力特征值应通过单桩竖向静载荷试验来确定,初步设计时,嵌岩灌注桩可采用嵌岩桩公式来估算单桩竖向承载力特征值:

  

  式中:Ra—单桩竖向承载力特征值;
  h
rμp—分别为桩嵌岩深度和桩嵌岩段截面周长;
  f
rsfrp—分别为桩侧和桩端岩石天然单轴抗压强度;
  q
sia—第i土层桩侧的摩阻力特征值,经验值见表3-4;
  q
pa—桩端持力层端阻力特征值,经验值见表3-4;
  l
i—第i土层的厚度;
  A
p—桩身的截面面积;
  C
1C2—系数,根据持力层基岩完整程度及沉渣厚度等因素而定,建议C1取0.3,C2取0.04。

  3、成桩的可能性及对环境的影响评价

  水下钻(冲)孔灌注桩及旋挖桩适用于不同土层,其单桩承载力高,桩长可因持力层深度而改变,钢筋笼可按工作荷载要求布置,能节约钢材。施工噪声和振动较预制桩施工小。旋挖桩有成孔施工速度快的优点。缺点是桩身质量不易控制,易出现断桩、缩颈,露筋和夹泥等现象影响桩的质量,尤其地基土有淤泥软土,成孔施工易产生塌孔及缩颈现象,另外泥浆的排运与环保工作量较大。但这些不利因素在施工过程是可以通过相关措施得以克服或减轻的,本工程采用钻(冲)孔灌注桩或旋挖灌注桩是可行的。可采取的措施有:(1)施工过程平稳架设桩机,保证桩孔的垂直度,遭基岩面倾斜时可回填毛石纠斜;(2)成孔过程采用合适的泥浆稠度及孔内稍高的水位进行护壁,必要时下钢护筒,防止塌壁及缩颈现象的发生;(3)及时量测桩孔深度,确保孔深达到设计要求,及时清理孔底沉渣;(4)成孔后施工方组织业主、设计、勘察、监理等部门对桩孔质量进行检查评,合格后方灌注成桩;(5)钢筋笼的焊接及吊放严把质量关;(6)在施工过程中注意泥浆对环境的污染;(7)施工过程注意控制机器噪音对环境的影响,尽可能少扰民。

  4、基坑支护

  拟建建筑置二层地下室,基坑呈近南北向的长方形,基坑面积约12000m2,基坑周长约518.2m,地下室底板标高为-6.05m,基坑开挖深度约9.0m,基坑安全等级为二级。

  基坑开挖地层及坑壁地层为①层素填土、②-1层淤泥、②-2层粉质粘土,局部为③层残积土及④-1层全风化岩,当中,淤泥力学性能差,极易发生塌壁。基坑地层的透水性如表3-4。

  ①层素填土属中等透水,赋存地下水,但厚度不大,水量较贫乏;②-1层淤泥、②-2层粉质粘土属微透水层,属相对隔水层;③层残积土及④-1层全风化岩属弱透水层,水量较贫乏或中等。

  基坑东侧紧邻街道,道路对面为为厂区,基坑南侧近邻学校,基坑紧邻进校道路及学校广场,由于场地地基浅层分布软土层,基坑开挖将对街道及学校会产生较大影响,必须进行坑壁支护;基坑北侧附近有厂区,之间有待拆建筑,基坑开挖对北侧厂区影响不大;场地西侧有空地,附近有鱼塘,基坑开挖对西侧影响小。

  根据基坑的地层分布及周边环境,建议基坑开挖采用排桩+水泥搅拌桩+锚杆或内支撑进行加固支护,局部空阔地段浅部可适当锚网放坡。基坑形成后,坑顶设截水沟,坑底设排水沟进行抽排水。在基坑施工时应加强对围护结构及周边建筑物的变形、位移、沉降及地下水等进行监测。基坑的开挖应严格按有关规范执行,建议进行专项设计和按其施工。

  地下室的抗浮设防水位建议采用地坪标高3.45m。地下室应采取抗拔措施,可采用抗拔桩或设置抗浮锚杆。

  地基变形、基坑支护设计时参数取值及岩土层的抗拔参数的建议值见表3-5及表3-6。

   5、基坑监测

   基坑开挖应按设计要求对基坑及周边建筑物进行监测,以避免因基坑开挖及地下水疏干而产生下沉、拉裂等不良现象。

   1)应制定系统的开挖监控方案。监控方案应包括监控目的、监测项目、监控报警值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等。

   2)应对基坑内外土体的水平、竖向位移和周边建筑物、道路的沉降进行观测;观测基坑开挖影响范围内的地下水位、孔隙水压力的变化,有无渗漏、冒水、管涌等现象及规范规定的其他监测项目。

   3)基坑开挖及基础施工期间应对周边环境进行现场巡查。巡查对象包括地表与周边建筑物、围墙、道路等裂缝及异常水渗漏等内容。

  四、结论和建议

  1)勘察结果表明,拟建场地工程地质条件及稳定性尚可,适宜于本工程建设。场地填土厚度不大,浅、中层分布淤泥,不能采用天然地基方案;基坑开挖后采用预应力管桩会导致有效桩长不足,不能采用;场地局部基坑底下面有较厚的淤泥分布,不宜采用人工挖孔桩基础。本工程建议采用钻(冲)孔桩或旋挖桩基础,以微风化炭质灰岩或中风化炭质灰岩做端持力层,场地中风化岩偶见溶洞,采用中风化岩做桩端持力层时应进行超前钻探,以查明桩端下三倍桩径且不小于5m深度范围无溶洞及软弱层分布。本工程置二层地下室,基坑安全等级为二级。基坑开挖及基坑壁地层主要为淤泥及粉质粘土,建议采用排桩加水泥搅拌桩支护,必要时加以锚杆或内支撑,开阔地段浅部可适当作放坡加锚网处理。

   2)本工程置二层地下室,基坑安全等级为二级。基坑开挖及基坑壁地层主要为淤泥及粉质粘土,建议采用排桩加水泥搅拌桩支护,必要时加以锚杆或内支撑,开阔地段浅部可适当作放坡加锚网处理。基坑的开挖应严格按有关规范执行,建议进行专项设计和专项监测。

  3)建筑物的重要性等级为一级,场地等级为二级,地基等级为二级,岩土工程勘察等级为甲级,地基基础设计等级为甲级。场地土类型综合判定为软弱土,为对建筑抗震不利地段,建筑场地类别属Ⅱ类。场地抗震设防烈度为6度区,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组,特征周期值为0.35s,建筑物抗震设防类别为丙类。

  4)本报告建议的单桩承载力特征值是初步估计的数值,采用钻(冲)孔灌注桩或旋挖桩方案时,成孔应确保进入设计持力层及嵌岩深度,并防止塌孔及孔底沉渣等现象的发生,保证成孔和浇注砼的质量。对施工完成后的工程桩应根据相关规范进行竖向承载力检验。

  5)基坑开挖及基础施工应注意泥浆对环境的污染,运浆运料车辆应注意保洁,防止污染路面,离开施工场地时,应对车辆进行冲洗,以防将污泥带出工地,污染道路和街道。在施工过程中应注意控制机器噪音对环境的影响,尽可能少扰民。

  6)根据勘察结果、土工试验、原位测试及当地的勘察经验,各岩土层地基承载力特征值及桩阻力特征值的建议值见附表4-1《地基土物理力学指标设计参数表》。