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摘要:工程建設中以巖土勘察結果為依據進行基礎設計與施工已成為必然,文章針對巖土工程概念進行了分析,明確了巖土工程勘察的重要性,其后圍繞某物流園,詳細分析了巖土工程勘察任務與方法,并針對場地巖土工程分析與評價展開論述,為地基類型選擇與基礎設計提供可靠依據。
關鍵詞:巖土工程;勘察任務;場地評價;物流園
現代工程建設中,巖土工程勘察發揮著不可替代的作用,通過巖土工程勘察可查明擬建場地工程地質、水文地質條件,提供準確的地基基礎設計參數,評價建設場地穩定性、適應性,并提出經濟合理的整體與改造建議。文章圍繞某物流園項目探討了巖土工程勘察、分析與評價工作情況。
1巖土工程概述
巖土工程是以求解包括地基與基礎、邊坡和地下工程等巖、土體工程問題為研究對象,通過工程地質學、土力學、巖石力學的運用解決各種巖土工程技術問題。改革開放前,我國巖土工程研究方面主要集中在水利、鐵道以及礦井工程等方面;改革開放后,隨著我國高層建筑、高速公路以及城市地下利用空間的發展,巖土工程研究開始集中在建筑、市政以及交通工程建設方面等領域,具體涉及巖石、土利用、整治或改造,主要解決的是巖體、土體穩定、變形以及滲流問題。在工程建設中,巖土工程勘察是一項重要工作,其主要是利用巖土工程觀念、技術與方法,查明、分析并評價工程建設場地的地質環境特征、巖土工程條件。對于建設工程而言,巖土工程分析與評價結果,不但影響建筑物地基基礎設計的合理性,也關系到工程安全與建設成本,文章圍繞某物流園項目展開詳細分析。
2某物流園巖土工程勘察任務與方法
2.1工程概況
某物流園項目規劃用地面積164185m2(約246畝),總建筑面積163221m2(其中地上建筑面積153713m2、地下建筑面積9508m2),總占地面積53153m2。擬建建筑總體呈南-北展布,本次勘察的精品海鮮水產展示中心、精品水果展示交易中心位于場地西側,地產菜市場、金融配套服務中心位于場地北側,物流配送中心、凍品展示交易中心1位于場地北東側。擬建的金融配套服務中心地下室底板標高1250.30m,其東、西、北三側設計地坪標高1250.30~1257.00m,將形成高0~6.7m的基坑邊坡。
2.2巖土工程勘察任務
(1)擬建建筑工程勘察。本次勘察為詳細勘察階段,根據本工程特點及規范要求,勘察目的主要是對擬建建筑物提出巖土工程資料和設計、施工所需的巖土工程參數,對建筑地基作出巖土工程評價,并對地基類型、基礎形式、地基處理、工程降水和不良地質作用的防治等提出建議。(2)基坑邊坡工勘察。本次邊坡工程勘察為詳細勘察階段,勘察目的主要為:為邊坡支護設計施工提供可靠的地質依據及合理的邊坡巖土體物理力學參數,評價邊坡穩定性,提出合理的支護方案建議。
2.3巖土工程勘察方法
根據本次勘察的目的、任務及相關規范要求,結合場地工程地質條件,本次勘察在充分收集已有資料的基礎上,采用了工程地質調查、鉆探、巖土(水)樣采集與物理力學試驗、圓錐動力觸探試驗及水位量測等主要勘察手段。本次實際完成實物工作量見表1。
3場地巖土工程分析與評價情況
3.1場地地震效應評價
(1)場地建筑抗震地段劃分。據地表工程地質調查和鉆探揭露,場地不存在飽和砂土、粉土的液化問題,地形平坦開闊,周邊無條狀突出的山嘴、高聳孤立的山丘、陡坡、陡坎,但場地土層主要為素填土,素填土(fak≤130kPa)類型為軟弱土,依據《建筑抗震設計規范》(GB50011—2010)(2016年版)((下稱《抗規》))表4.1.1條,擬建場地地段類別為建筑抗震不利地段。(2)場地類別判定。本次勘察在場地內進行了3個剪切波速測試點,根據《巖土工程勘察剪切波和地脈動測試報告》及《抗規》第4.1.6條,場地土類型為中軟土,場地覆蓋層厚度介于3~50m,判定場地類別為Ⅱ類。(3)抗震設計參數。場地位于畢節市黔西縣城關鎮,依據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306—20015,1∶400萬)、《抗規》,場地抗震設防烈度為6度、地震分組屬第一組,對應的Ⅱ類場地設計基本地震加速度值0.05g,地震動反應譜特征周期為0.35s。根據《巖土工程勘察剪切波和地脈動測試報告》場地的加速度A表征值為344.8880222cm/s2,速度V表征值為0.831873cm/s,位移表征值為0.004978cm,卓越頻率為9.255704Hz,卓越周期T為0.123948s。建議按相關規范進行抗震設防。
3.2場地穩定性及適宜性
場區未見危及場地總體穩定性的全新活動斷裂通過,區域地殼相對較為穩定。場地及周邊未見滑坡、危巖、崩塌、泥石流、采空區、地面沉降等不良地質作用。場地不良地質作用主要為巖溶,巖溶發育形態以隱伏型溶洞、溶溝(槽)為主;場地不良工程物理現象主要為未經填方設計回填素填土,素填土分布面積大、厚度大、呈稍密狀、不均勻。場地內巖溶及素填土采取工程措施有效處理后,場地基本穩定,可以進行工程建設。
3.3巖體基本質量等級
(1)巖石堅硬程度:根據區域工程經驗及中風化巖石的單軸抗壓強度標準值,強風化灰巖堅硬程度屬極軟巖,中風化灰巖屬較硬巖。(2)巖體完整程度:根據《聲波測試報告》結果統計各巖體單元的完整性評價結果如下:③-1強風化灰巖:縱波波速范圍為Vp=1980~2300m/s,平均值為Vp=2134.1m/s,完整性指數0.15~0.18,為破碎巖體;③-2中風化灰巖:縱波波速范圍為Vp=3000~5236m/s,平均值為Vp=3656.7m/s,完整性指數0.44~0.53,為較破碎巖體。(3)巖體基本質量等級:根據場地內巖石的堅硬程度和巖體完整性程度,根據《巖土工程勘察規范》GB50021—2001表3.2.2-3,對場地各巖質單元進行巖體基本質量等級評價見表2。
3.4水土腐蝕性評價
(1)場地水腐蝕性評價。本項目初勘階段在場地內采取了2件地下水水樣作常規水化學分析,根據“水質化學分析報告”可知,場區地下水類型為[C]CaⅠ型,為無色、無味、透明的碳酸鹽鈣質水。SY-1水樣PH值為7.6、總硬度140.14mg/L,SY-2水樣PH值為7.6、總硬度132.13mg/L。經常規水質化學分析,場地地下水對混凝土結構具微腐蝕性,對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。(2)場地土腐蝕性評價。本項目初勘階段在場地內分別取2組土樣做土腐蝕性試驗。試驗成果表明場地土對混凝土結構中的鋼筋具微腐蝕性,對混凝土結構具有微腐蝕性。
3.5巖溶評價及處理建議
擬建場地巖溶發育等級為巖溶強發育,淺表層溶洞、溶蝕溝槽較發育,采用填土人工地基時,存在巖溶塌陷的可能,可能會影響填土地基穩定性。若采用巖石地基,建議揭穿巖溶頂板以下部穩定的中風化灰巖做為地基持力層。
3.6紅粘土地基特性評價
(1)紅粘土復浸水特性評價。可塑紅粘土:根據試驗資料,ωL=55.11%,ωP=32.92%,依據《貴州省建筑巖土工程技術規范》(DB52/T046—2018)表3.1.2-3,Ⅰr=ωL/ωP=1.674,Ⅰr′=1.4+0.0066ωL=1.4+55.11×0.0066=1.763,因Ⅰr<Ⅰr′,故判定可塑紅粘土復浸水特性為Ⅱ類,即該紅粘土收縮浸水膨脹后不能恢復到原位。(2)紅粘土地基變形均勻性評價。本次勘察范圍擬建物最小柱荷載900kN,最大柱荷載4000kN,依據《貴州省建筑巖土工程技術規范》(DB52/T046—2018)表3.1.2-4,當擬建建筑采用獨立基礎時,Z=Z1p1+1.5=0.003×900+1.5=4.2m;當擬建建筑采用柱下條形基礎考慮時,Z=Z2p2-4.5=0.05×250-4.5=8.0m。根據鉆探結果,場地紅粘土平均厚度3.88m,基底下4.2m深度范圍內巖土由紅粘土和灰巖巖石構成,故綜合判定擬建場地為變形不均勻地基,地基變形均勻性為Ⅱ類。
3.7天然地基均勻性評價
①素填土:場地分布不連續,結構組成不均勻,厚度變化大,層底坡度大于10%,地基不均勻。②-1可塑紅粘土:場地分布不連續,厚度變化較大,層頂與層底相連面坡度大于10%,地基不均勻。②-2軟塑紅粘土:場地分布不連續,厚度較小、變化較大,層頂與層底相連面坡度大于10%,地基不均勻。③-1強風化灰巖:分布相對連續,厚度較小、變化較大,層頂與層底相連面坡度大于10%,地基不均勻。③-2中風化灰巖:分布連續穩定,厚度大,本次勘察鉆孔均為揭穿,基巖面起伏大,工程特性差異較小,地基均勻性較好。
3.8場地地基巖土評價
①素填土:地基不均勻,力學性質差,未固結,易產生不均勻變形,不能直接作地基持力層。②-1可塑紅粘土:地基不均勻,有一定地基承載能力,但不能滿足上部荷載要求,不能作地基持力層。②-2軟塑紅粘土:地基不均勻,力學性質相對較差,不能作地基持力層。③-1強風化灰巖:地基不均勻,有一定地基承載能力,但不能滿足上部荷載要求,不能作地基持力層。③-2中風化灰巖:雖地基不均勻,但地基承載能力高,分布連續,力學性質較好,可以作為地基持力層。
4結語
綜上所述,巖土工程勘察是擬建項目實施的重要基礎,勘察結果在一定程度上決定了后續施工方案的制定,直接影響工程建設安全性與可靠性。根據物流園擬建建筑特征及巖土分析與評價情況,場地可選擇的地基類型為:天然地基建議為中風化灰巖,人工地基建議為經地基處理并進行試驗能滿足設計要求后的素填土。根據前述分析建議的中風化灰巖巖石地基,建議擬建物基礎采用樁基礎和獨立基礎相結合的基礎形式。
參考文獻
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作者:牟紅 單位:貴州有色地質工程勘察公司