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      洪積相場(chǎng)地高層建筑物的勘察與評(píng)價(jià)

      2011-11-05 11:16:28王效龍
      山西建筑 2011年36期
      關(guān)鍵詞:互層洪積扇粉土

      王效龍 邵 平

      1 概述

      山西在地貌上是一個(gè)被黃土廣泛覆蓋的山地和高原,屬于我國(guó)黃土高原的一部分。高原的地貌類型比較復(fù)雜,一般說山地和丘陵面積遼闊,山地和丘陵面積各占全省總面積的40%,平原和臺(tái)地占全省總面積的20%。

      在高原中部,為一連串雁行排列的斷陷岔地。自北向南為大同盆地、忻定盆地、晉中盆地、臨汾盆地和運(yùn)城盆地。

      在晉中盆地北部的太原市,東側(cè)的洪積扇遠(yuǎn)小于西側(cè),但是東側(cè)南沙河洪積扇上有多個(gè)大型建筑物,如東崗地區(qū),兩側(cè)的洪積扇多而密,形成洪積群;如九院沙河、虎峪河、玉門溝河、冶峪河等,新建的十二院城就處在洪積扇上。

      在這些洪積扇上的高層建筑物的巖土工程勘察評(píng)價(jià)中,應(yīng)該著重考慮哪些主要問題,請(qǐng)看以下工程實(shí)例。

      2 擬建建筑物

      擬建建筑物平面尺寸為78.9 m×11.8 m;平面形狀為規(guī)則矩形,中間用沉降縫分開,周圍無地下車庫;地上22層,地下2層;剪力墻結(jié)構(gòu);筏板基礎(chǔ);基礎(chǔ)埋深6.2 m;基底平均壓力為395 kPa。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬采用CFG樁或墻下鉆孔灌注樁。建筑物位置及尺寸見圖1。

      3 工程地質(zhì)條件

      3.1 地形地貌

      擬建建筑物位于太原市和平南路中國(guó)電子科技集團(tuán)第二研究所內(nèi)。地形平坦,地勢(shì)開闊;地貌單元為洪積扇地貌。

      3.2 地層巖性

      第①層填土(Q2ml4):主要物質(zhì)成分由灰渣、磚屑、煤屑、植物根、粉土組成,土質(zhì)不均勻,分布不均勻;厚度0.5 m~2.2 m。

      第②層粉土、砂土互層(Q1al+pl4):該層粉土、砂土相互穿插、形成夾層或透鏡體。該層粉土、粉質(zhì)粘土為黃褐~褐灰色,含云母、氧化物,在3號(hào),4號(hào)孔局部為粉質(zhì)粘土透鏡體,稍濕~濕,中密狀態(tài),具有中等壓縮性。砂土級(jí)配為粉砂、細(xì)砂、中砂、粗砂、礫砂,含角礫、卵石。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)介于7.0擊~18.0擊,平均12.8 擊。層厚13.5 m ~17.2 m。fak=180 kPa。

      第③層粉土、粉質(zhì)粘土、砂土互層(Qal+pl3):該層粉土、粉質(zhì)粘土、砂土相互穿插形成互層或透鏡體。該層粉土、粉質(zhì)粘土為褐黃~褐紅色,含云母、氧化物,稍濕~濕或可塑狀態(tài),中密狀態(tài),具有中等壓縮性。砂土級(jí)配為細(xì)砂、中砂、粗砂、礫砂,含角礫、卵石。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)介于10.0擊~19.0擊,平均15.0擊。層厚8.6 m ~15.0 m。fak=240 kPa。

      第④層粉土、砂土互層(Qal+pl3):該層粉土、砂土相互穿插形成互層或透鏡體。該層粉土為褐黃~褐色,含云母、氧化物,濕,密實(shí)狀態(tài),具有中等壓縮性。砂土級(jí)配為中砂、粗砂、礫砂,含角礫、卵石。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)介于16.0擊~21.0擊,平均18.6擊。層厚2.3 m ~11.7 m。fak=260 kPa。

      第⑤層粉土、粉質(zhì)粘土、砂土互層(Qal+pl3):該層粉土、粉質(zhì)粘土、砂土相互穿插形成互層或透鏡體。該層粉土、粉質(zhì)粘土為褐黃~褐色,含云母、氧化物,濕或可塑狀態(tài),密實(shí)狀態(tài),具有中等壓縮性。砂土級(jí)配為中砂、粗砂、礫砂。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)介于24.0 擊 ~39.0 擊,平均 26.2 擊。層厚 11.8 m ~ 19.5 m。fak=320 kPa。

      第⑥層粉土、粉質(zhì)粘土(Qal+pl3):該層粉土、粉質(zhì)粘土相互穿插形成互層。該層粉土、粉質(zhì)粘土為褐黃~褐紅色,含云母、氧化物,濕或可塑狀態(tài),密實(shí)狀態(tài),具有中等壓縮性。層厚4.6 m~8.0 m。fak=300 kPa。

      第⑦層粉土、粉質(zhì)粘土(Qal+pl2):該層粉土、粉質(zhì)粘土相互穿插形成互層。該層粉土、粉質(zhì)粘土為褐黃色,含云母、氧化物,濕或可塑狀態(tài),密實(shí)狀態(tài),具有中等壓縮性。鉆探未揭穿該層。fak=360 kPa。

      勘察期間實(shí)測(cè)地下水埋深為15.2 m~17.5 m,為上層滯水,勘察期間為豐水期,水位年度最大變幅為2.0 m。

      4 評(píng)價(jià)的重點(diǎn)

      4.1 天然地基均勻性評(píng)價(jià)

      本工程從鉆探揭露地層看,平面分布局部為砂土、局部為粉土、粉質(zhì)粘土;從深度分布看,或砂土變土;或土變?yōu)樯埃∮?.5 m交互層頻繁出現(xiàn);區(qū)域地質(zhì)資料分析為場(chǎng)地處于太原市西山洪積扇地區(qū),受虎峪河及九院沙河影響頗大,砂和土頻繁交叉出現(xiàn),夾層和透鏡體比比皆是,這就是場(chǎng)地現(xiàn)狀。土的物質(zhì)組成實(shí)際為細(xì)?;旌贤?,似乎均勻性很差。從現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)看,砂土地區(qū)和粉土差異不明顯,從靜力觸探試驗(yàn)曲線分析,天然地面下9.5 m~10.5 m是典型的砂土及粉土交互曲線,區(qū)別很小。按高層建筑勘察規(guī)程計(jì)算持力層頂面坡度小于10%。天然地基總體為均勻地基。

      4.2 天然地基強(qiáng)度評(píng)價(jià)

      擬建建筑物基礎(chǔ)埋深6.2 m;基底高程為93.6 m(假設(shè)高程);基礎(chǔ)持力層為第②層,土層參數(shù)為:天然地基承載力特征值為 fak=180 kPa(建議值),γm=18.3 kN/m3,γ =19.4 kN/m3,ηb=0.5,ηd=2.0;經(jīng)深寬修正后的地基承載力特征值 fa=417 kPa,基底平均壓力(標(biāo)準(zhǔn)組合)395 kPa,天然地基強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

      4.3 地基基礎(chǔ)變形預(yù)測(cè)

      地基變形計(jì)算采用規(guī)范的地基變形計(jì)算方法,選有代表性的3點(diǎn)1號(hào)孔(A點(diǎn))、8號(hào)孔(B點(diǎn))、地基中點(diǎn)(C點(diǎn)),荷載準(zhǔn)永久組合值按395 kPa考慮,經(jīng)計(jì)算:C點(diǎn)沉降量為82.5 mm;A點(diǎn)沉降量為12.3 mm;B點(diǎn)沉降量為28.4 mm。

      4.4 勘察的結(jié)論和建議

      計(jì)算結(jié)果表明:平均沉降量和差異沉降均在規(guī)范允許范圍內(nèi),考慮上部結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)形式,綜合分析沉降應(yīng)在可控范圍內(nèi)。

      綜合考慮天然地基均勻性、強(qiáng)度、變形各方面,采用天然地基方案具有可能性。故予以推薦,建議采用天然地基上的筏板基礎(chǔ)。

      5 天然地基載荷試驗(yàn)資料

      為進(jìn)一步確定采用天然地基方案的可能性,經(jīng)業(yè)主、設(shè)計(jì)、勘察共同協(xié)商,決定采用天然地基淺基礎(chǔ)平板載荷試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)委托第三方進(jìn)行,試驗(yàn)點(diǎn)平面位置及數(shù)量由設(shè)計(jì)指定,試驗(yàn)點(diǎn)為6點(diǎn),壓板面積為1.0 m2;堆載壓力大于380 kPa,試驗(yàn)采用慢速維持荷載法,試驗(yàn)結(jié)果為:S1點(diǎn)地基土承載力特征值為171 kPa;S2點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;S3點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;S4點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;S5點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;S6點(diǎn)地基土承載力特征值為190 kPa;試驗(yàn)結(jié)果極差不超過平均值的30%,確定第②層土的地基承載力特征值為187.0 kPa。天然地基土承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求(見表1)。

      表1 載荷試驗(yàn)結(jié)果

      6 沉降觀察資料

      本工程現(xiàn)已竣工驗(yàn)收并投入使用,依據(jù)業(yè)主提供沉降觀測(cè)資料,最大值17 mm,最小值11 mm,平均沉降量14 mm;沉降速率0.04 mm/d;最大傾斜率 0.002 0(見表2)。

      表2 沉降觀測(cè)記錄 mm

      7 結(jié)語

      1)在太原西山的洪積扇上,由于碎屑物質(zhì)迅速沉積,形成不規(guī)則的斜層理構(gòu)造,各種物質(zhì)組成的透鏡體、夾層和互層等頻繁出現(xiàn),在山西氣候是干旱區(qū)的情況下,一般不含大量的腐殖物土層。2)沉積下來的物質(zhì)進(jìn)行著長(zhǎng)期而徹底的干燥,使粘性土內(nèi)部的膠粒發(fā)生凝結(jié),析出可溶鹽類,形成了顆粒間的附加膠結(jié)物,從而使土體加固,強(qiáng)度增大,變形量較小。3)地基土的強(qiáng)度以載荷試驗(yàn)為準(zhǔn),其他的物性指標(biāo)、原位測(cè)試可作為參考。4)巖土工程師在巖土工程勘察報(bào)告中,一般宜把深寬度修正系數(shù)予以明確,免得結(jié)構(gòu)人員看地質(zhì)報(bào)告時(shí)不知所措。5)在太原的洪積扇上,只要進(jìn)行精心勘察、精心分析論證,與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員密切配合、相互溝通,針對(duì)擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件的特點(diǎn)、工程的難點(diǎn)所在,采用與其相適應(yīng)的設(shè)計(jì)方法,使強(qiáng)度、變形均在可控制范圍內(nèi),實(shí)踐證明擬建高層住宅樓采用天然地基是可行的,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

      [1] GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

      [2] 胡玉賓.某小區(qū)巖土工程勘察與評(píng)價(jià)[J].山西建筑,2011,37(1):65-66.

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