對某高級中學(xué)擬建場地中軟土地基設(shè)計的探討和研究

秦朋俊

摘要：本文在對某高級中學(xué)的擬建場地進行巖土工程勘察的基礎(chǔ)上，即通過了解場地的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)特征，查明場地勘探深度范圍內(nèi)巖土體單元劃分和確定地基設(shè)計參數(shù)，分析地基土的工程特性，設(shè)計經(jīng)濟合理的地基基礎(chǔ)設(shè)計方案，并對其進行探討和研究并提出結(jié)論和建議，從而提高建設(shè)工程質(zhì)量，獲得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：巖土工程特性，中軟土地基，持力層，承載力，柱下條形基礎(chǔ)

前言

巖土工程勘察在現(xiàn)代建筑設(shè)計中所占的比例越來越大，國家明確規(guī)定在各種工程建設(shè)前都要進行巖土工程勘察，尤其是對于那種軟土和中軟土地基來說，沒有一個好的基礎(chǔ)，上層建筑都無法保證其穩(wěn)定性，因此地基與基礎(chǔ)處理的好壞，不僅關(guān)系到工程建設(shè)的速度，而且關(guān)系到工程建設(shè)的質(zhì)量。本文對擬建場區(qū)進行巖土工程勘察分析的基礎(chǔ)上分析地基土的工程特性，然后對擬建場區(qū)進行穩(wěn)定性和適宜性進行評價，以及地基地震效應(yīng)評價與抗震設(shè)防，根據(jù)所得土的巖土參數(shù)、室內(nèi)試驗及現(xiàn)場測試的資料成果，設(shè)計地基設(shè)計參數(shù)，最后提出經(jīng)濟合理的地基基礎(chǔ)設(shè)計方案。

一、場地地質(zhì)環(huán)境

1.1區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

擬建場地上覆土層為平整場地的雜填土、粉質(zhì)粘土及圓礫，下伏基巖為白堊紀惠水組泥質(zhì)砂巖。場地內(nèi)及附近無斷裂通過，巖層產(chǎn)狀為300°∠30°，呈單斜產(chǎn)出。

1.2 水文地質(zhì)條件

場地地下水主要為孔隙水，主要賦存于第四系沖洪積圓礫層孔隙中，圓礫層孔隙度大，含水豐富，具有一定的承壓性。

由于擬建場地及附近無廠礦，結(jié)合地方經(jīng)驗，水為當(dāng)?shù)鼐用竦纳铒嬘盟?，擬建場地主要受生活用水影響，場地內(nèi)地下水和土層具微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

1.3不良地質(zhì)現(xiàn)象

擬建建筑物場地地勢平整、開闊、四周無高危邊坡存在，場地及附近無滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。

1.4場地活動及地震設(shè)防烈度

場地處于地質(zhì)構(gòu)造活動尚處在相對穩(wěn)定期，建筑場地類別為Ⅲ類，適宜建設(shè)，場區(qū)屬于抗震設(shè)防烈度小于6度地區(qū)，所以場地相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。

二 巖土體工程特性及其地基參數(shù)設(shè)計

2.1巖土體單元的劃分

將擬建場地巖土劃分為雜填土、粉質(zhì)粘土、圓礫、泥質(zhì)砂巖層4個基本單元，其中粉質(zhì)粘土層又分為硬塑、可塑和軟塑3個亞單元。

2.2巖土體物理力學(xué)指標(biāo)及地基設(shè)計參數(shù)

（1）粉質(zhì)粘土層承載力的確定

表1是取鉆探孔內(nèi)12件原狀土樣進行室內(nèi)試驗的物理力學(xué)指標(biāo)：

根據(jù)上表的統(tǒng)計計算,用C、φ值按規(guī)定確定粉質(zhì)粘土承載力特征值為?ak=Mbγb+Mdγmd+Mcck，

硬塑粉質(zhì)粘土：式中取γ=19.18 KN/m3,γm=20.0 KN/m3,假定b=3.00m，d=0.50m,采用插入法查表Mb=0.17,Md=1.69,Mc=4.12。計算得:

?ak=Mbγb+Mdγmd+McCk

=0.17×19.18×3.0+1.69×20×0.5+4.12×32.48

=160.50Kpa

可塑粉質(zhì)粘土：式中取γ=18.95KN/m3,γm=20.0 KN/m3,假定b=3.00m，d=0.50m,采用插入法查表Mb=0.15,Md=1.58,Mc=3.97。計算得:

?ak=Mbγb+Mdγmd+McCk

=0.15×18.95×3.0+1.58×20×0.5+3.97×30.26

=136.78Kpa

根據(jù)表A.0.2-2及結(jié)合地方經(jīng)驗，建議本場地硬塑粉質(zhì)粘土地基承載力特征值取?ak= 160KPa；可塑粉質(zhì)粘土地基承載力特征值取?ak= 135KPa。

（2） 圓礫層承載力的確定

經(jīng)過對圓礫層進行重型動力觸探原位測試，按一震擊的慣入量計算出10㎝的實測擊數(shù)，通過地下水影響修正，按N63.5=1.1 N′63.5+1.0得其修正擊數(shù)，進行統(tǒng)計計算，并參考鄰近地質(zhì)資料，結(jié)合地區(qū)建筑經(jīng)驗，得各巖土層物理力學(xué)指標(biāo)建議值如下：

1、硬塑粘土層（試驗值）：

r=19.18 KN/m3，Es=6.75MPa，fak =160KPa。

2、可塑粘土層（試驗值）：

r=18.95 KN/m3，Es=5.63MPa，fak =135KPa。

3、軟塑粘土層（建議值）：

r=19.0KN/m3，Es=4.00MPa，fak =80Kpa。

4、圓礫層（試驗值）：

r=20.0KN/m3，Eo=18.6Mpa，fk=400.0Kpa；

5、中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層（經(jīng)驗值）：

r=24.8 KN/m3，fa=960Kpa。

三、地基基礎(chǔ)方案分析與設(shè)計

3.1地基穩(wěn)定性評價

擬建教學(xué)實驗綜合樓及辦公、圖書樓建場地土體地基內(nèi)無土洞、不良人工洞穴出現(xiàn)，場地地基穩(wěn)定性較好；但應(yīng)該防止基礎(chǔ)開挖時破壞該排水管道，滲漏的水對地基土層造成軟化，導(dǎo)致地基承載力降低。

3.2 地基變形分析

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）分析，擬建場地巖土層由雜填土、粉質(zhì)粘土、礫巖、泥質(zhì)砂巖構(gòu)成，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB5007－2002）第5.3.7條按Zn=b(2.5-0.4lnb)進行地基變形計算深度為：取b=3.0m，Zn=6.18 m，本次勘察上覆雜填土、粉質(zhì)粘土厚度4.2～9.7 m，平均厚度為6.41 m，其部分土層厚度小于Zn，局部有軟塑粉質(zhì)粘土（淤泥）存在，因此，擬建場地為不均勻地基，建議基礎(chǔ)設(shè)計時對地基進行變形驗算。

3.3 基礎(chǔ)方案設(shè)計

據(jù)上述地基條件分析、并結(jié)合擬建物特征、場地巖土工程條件、施工工藝、基礎(chǔ)造價等因素，建議擬建物持力層的選定及地基基礎(chǔ)方案如下：

（1）擬建教學(xué)實驗綜合樓采用粉質(zhì)粘土層作地基持力層，基礎(chǔ)型式可采用柱下條形基礎(chǔ)。

（2）擬建辦公、圖書樓采用粉質(zhì)粘土層作地基持力層，基礎(chǔ)型式可采用柱下條形基礎(chǔ)。

（3）擬建學(xué)生宿舍樓采用粉質(zhì)粘土層作地基持力層，基礎(chǔ)型式可采用柱下條形基礎(chǔ)。

4 結(jié)論與建議

1、擬建建筑物場地地勢開闊，地形平坦，屬于中軟土地基，選粉質(zhì)粘土為持力層，四周無高危邊坡存在，場地穩(wěn)定性較好，適宜建設(shè)。

2、擬建學(xué)生宿舍樓場地在施工的中，對有城市排水管道穿過場地的位置，建議對該排水管網(wǎng)改道，避開擬建物基礎(chǔ)，基礎(chǔ)設(shè)置埋深大于該管道底面。

3、建議對排水管道采取防治措施，防止基礎(chǔ)開挖時破壞該排水管道，滲漏的水對地基土層造成軟化，導(dǎo)致地基承載力降低。

4、建議擬建教學(xué)實驗綜合樓，辦公、圖書樓，學(xué)生宿舍樓采用粉質(zhì)粘土層作地基持力層，基礎(chǔ)型式可采用柱下條形基礎(chǔ)。

5、建議設(shè)計時對地基進行變形驗算，若不能滿足地基變形要求，選基巖作持力層，基礎(chǔ)型式采用樁基礎(chǔ)。

參考文獻

【1】《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）【2009年版】.

【2】《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）.

【3】《貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DB22/45-2004）.

【4】《土工試驗方法標(biāo)準》（GB/T50123-1999）.

【5】 黃紹銘，高大釗.中軟土地基與基礎(chǔ)工程[M].北京.中國建筑工業(yè)出版社，2005.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。