浙江省第三地质大队浙中地质工程勘察院 浙江金华 321001
摘要：岩土工程勘察是在建筑物施工之前对其进行结构设计的重要依据，直接关系到工程建设的质量与施工安全。通过岩土工程勘察可以及时发现施工过程中可能遇到的问题，也可以以此为依据及时解决与岩土介质相关的工程难题。岩土工程勘察所获得数据给建筑施工的参数设定和设计可靠度提供重要依据，其在建筑质量与安全中发挥着至关重要的作用。岩土工程勘察是在定性的基础上尽量做出定量的岩土工程分析评价。所以大家要提高对岩土工程勘察工作重要性与必要性的认识，不断提高勘察质量。
关键词：岩土工程；勘察；分析评价；必要性
1 拟建工程概况
1.1 工程概况
本工程由两幢高层建筑组成，体型复杂，平面上呈“～”型，为连体建筑。其中1#楼26-35F,屋面高度177米，2#楼26-39F，屋面高度207米，裙房2F,均采用现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构，主楼底部框架柱采用型钢混凝土柱。 1#楼单柱最大荷载标准值约55000KN，2#楼单柱最大荷载标准值约65000KN，裙房单柱最大荷载标准值约6000KN，大面积地下室2层，底板标高-9.7米。拟采用桩基础。
2 勘察设计方案
2.1 勘察重点及难点
（1）本项目为大跨度的框架-剪力墙结构，结构对差异沉降要求敏感，单柱荷载特大。
（2）场地浅部大多为稍-中密状的饱和粉土，采取不扰动土试样比较困难。如何正确评价该土层的工程性状及是否液化，并提出合理的岩土设计参数是技术难题之一。
（3）本工程单柱荷载大，对桩基础方案的分析评价是本次勘察的核心内容。
（4）本工程基坑面积大，开挖深度较深，基坑边坡支护和地下水控制有关问题突出。
2.2 勘探点布置及孔深确定
针对拟建物的体型复杂且转角较多的特点，依据规范规定，沿其周边线尽量兼顾角点布置，共布设勘察孔62个，其中54个机械钻孔，8个静探孔。勘探点间距控制在15-24m之间。
主楼钻孔进入中风化岩3米以上，预计孔深68米；裙楼和纯地下室钻孔进入砾卵石层10米以上，预计孔深53米；静探孔进入圆砾层直至报警，预计孔深42米。
2.3 钻探取样与原位测试
（1）钻探与取样
本次钻探采用油压回转施工方法，分回次控制进尺钻进取芯，对易塌的圆砾层采用泥浆护壁，第四系松散软土层中，钻进时采用无泵干钻取芯。粘性土及粉土不扰动土试样采用薄壁取土器重锤少击法；淤泥质土不扰动样采用薄壁取土器静压法；砂、卵石扰动土样及岩石试样分别采用标贯器、岩芯管内芯样。
(2)标准贯入试验
采用综合标贯击数、颗粒分析、现场土芯鉴别综合方法定名，大大提高了分层精度，使桩基岩土设计参数更加准确，对成桩可能性分析提供了依据。同时标贯试验也是评价粉土、砂土及粘性土力学性质的重要或辅助手段。
(3)重型圆锥动力触探试验
重型圆锥动力触探试验在圆砾、卵石中连续进行，以确切查明卵砾石层的密实度和软夹层的情况，在操作中严格清孔，使测试数据真实可靠，质量满足要求。
(4)静力触探试验
针对场地上部地层构成复杂，层位变化大，大量薄层、夹层分布，布置了一定的静力触探试验孔，除作为与钻孔芯样鉴定、标贯试验对比以提高定名分层精度外，还作为评价杂填土、粉土、砂土、粘性土尤其是淤泥质土力学性质的良好手段，还为提供各地基土层的桩侧摩阻力及对本工程桩基选型、参数计算等发挥重要的作用。
(5)单孔波速测试
单孔剪切波速测试的主要目的是：确定场地土的类型，判定建筑场地类别，初步判别地面下20m深度范围内的饱和粉、砂土是否液化，并提供必要的抗震设计参数。
2.4 室内土工试验
岩样做天然单轴极限抗压强度测试。水样作水质简分析化验，以判定其对建筑材料的腐蚀性。土样除做常规的物理力学指标试验外，在基坑开挖、支护工程影响范围内的土层粉土及粘性土主要做固结快剪试验，淤泥质土做固结快剪试验、三轴UU剪切试验两种，并进行了室内土的水平和垂直渗透试验。
3 场地工程地质条件
3.1 场地地形地貌及地层组成
勘探深度范围以内地基土层划分为7个工程地质层，分15个工程地质亚层和2个夹层，现将主要特征描述如下：
①层杂填土：层厚0.30～5.50m。灰黄色，松散状，主要由粉土、碎石砖块和混凝土块等建筑垃圾组成。
②-1层砂质粉土：层厚0.50～3.20m。灰黄色，中密，稍湿。
②-2层砂质粉土：层厚1.10～5.10m。浅灰色，中密，湿。
②-3层砂质粉土：层厚4.00～8.80m。灰色，中密，湿。
②-4层粉砂：层厚1.90～8.20m。灰色，中密，湿。
②-5层粉土夹粘质粉土：层厚0.50～4.00m。灰色，稍密，夹薄层状粘性土。
③层淤泥质粉质粘土：层厚6.20～9.90m。灰色，流塑。
④-1层粉质粘土：层厚0.70～6.80m。灰青、灰绿色，硬可塑为主。
④-2层粉质粘土：层厚1.00～6.40m。灰黄色，软可塑。
④-3层含砂粉质粘土：层厚1.30～6.20m。灰黄色，软可塑。含少量粉砂。
⑤层粉砂：层厚2.40～5.50m。灰黄色，中密，湿。
⑥-1层圆砾：控制层厚18.70m。灰黄色，中密～密实状，卵砾石含量约占60%，卵石最大约6cm，局部为砾砂。
⑥-1夹a粉质粘土：圆砾中夹层，层顶埋深43.50～51.80m，层厚0.40～5.50m。灰、灰黄色，可塑，局部含粉砂砾石。
⑥-1夹b含砾粉砂：圆砾中夹层，层顶埋深45.70～49.20m，层厚0.90～2.20m。灰、灰黄色，中密。局部夹少量粘性土，偶含砾石。
⑥-2层卵石：层顶埋深56.80～59.70m，控制厚度2.10-7.40m。灰色，密实状，卵石最大粒径达7cm，约占55%，胶结一般。
⑦-1层强风化含砾砂岩：层顶埋深61.50～64.60m。浅紫红色，岩芯多呈含砾砂状、砂状，岩质松软。
⑦-2层中风化含砾砂岩：层顶埋深65.00～68.00m。紫红色，岩芯多呈短柱状及砂砾状，岩石较破碎。岩石天然抗压强度平均值为0.84MPa。
3.2 水文地质条件
本场区地下水类型主要为松散层类孔隙潜水、承压水，其次为基岩裂隙水。孔隙潜水含水层主要为②大层粉土、粉砂中，勘探期间测得地下水稳定埋深1.50～4.20m，相应高程2.65～4.92m（孔隙潜水）。孔隙潜水一般接受大气降水、地表水（钱塘江水）补给，径流速度一般较缓，以向低洼处渗流和蒸发为其主要排泄方式。水位变化受季节性气候影响较大，据调查地下水位（孔隙潜水）年变化幅度<2.00m；承压水含水层主要为⑤层粉砂、⑥-1层圆砾及⑥-2层卵石中，本地区承压水水位黄海高程一般在-4.0m左右，承压含水层水量丰富；基岩裂隙水主要赋存基岩风化裂隙中，裂隙多呈闭合状，且被粘土矿物充填，水量贫乏。
根据本场地的地下水水质分析成果报告，本场地地下水在现状及长期浸水条件下对混凝土和混凝土中的钢筋具微腐蚀性，在干湿交替的条件下对混凝土中的钢筋具弱腐蚀性。
抗浮设防水位的确定：场地所在地貌单元为钱塘江南岸冲海积平原，浅部含水层主要为粉土与砂土地层，地下水类型为孔隙潜水型。勘探期间测得地下水稳定埋深1.50～4.20m，相应高程2.65～4.92m，地下水位年变化幅度<2.00m。场地地下水虽与钱塘江水位有一定的水力联系，但由于距离稍远，地下水的补给、径流、排泄受钱塘江水位影响一般。因此，根据场地附近历史最高水位和当地防水工程经验，并结合场地水文地质条件、设计地坪标高等综合因素考虑，建议本工程抗浮设防水位按国家85复测高程5.50m取值。
4 岩土工程分析评价
4.1 场地与地基稳定性评价
场地地貌属钱塘江河口相冲海积平原，第四纪覆盖层厚度62米左右，场地地势开阔、平坦，不存在滑坡、崩塌、泥石流等不良地质作用，钱塘江河岸稳定，区域内未发现地面沉降情况，属于地质灾害危险性小的区域。由于场地内具有淤泥质粉质粘土，本建筑场地属对建筑抗震不利地段。其不良地质现象主要表现有：浅层软弱土层（含软土）构成最不利的地基条件。其次为浅部饱和粉土、砂土在动水压力作用下有流砂、管涌的可能性。另外，场地表部存在厚度最大约5.5m的杂填土，分布均匀，有大块建筑垃圾和原建筑物的废弃基础，以及水井所造成的地下障碍物。
4.2 场地地震效应评价
本场地的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。根据本工程Z2#、Z29#、Z21#钻孔单孔波速测试报告得出结论：
（1）地面下20m深范围内，Z2#钻孔等效剪切波速为 se =168m/s；Z29#钻孔等效剪切波速为 se =162m/s；Z21#钻孔等效剪切波速为 se =169m/s。
（2）地面下20m深度范围内的饱和粉砂土，其实测剪切波速值 s大于计算的地层剪切波速临界值 scr，在地震烈度为7度时可初步判别为不液化或不考虑液化影响。
（3）本场地建筑场地类别为Ⅲ类，场地地基土类型为中软土。
4.3 地基基础方案评价
1 桩基持力层选择：勘探揭露浅部没有适宜本工程的基础持力层，深部有⑥-1层圆砾、⑥-2层卵石和风化基岩可以作为桩基持力层选用。其中⑥-1层圆砾层层顶埋深38.10～42.20m，且层面较平缓，一般厚度为15～18m，控制最大厚度达18.70m，但发现在局部地段存在⑥-1夹a粉质粘土和⑥-1夹b含砾粉砂，夹层一般埋深在44～50m，夹层埋深位置底板最深处为52.8m，夹层厚薄不均匀，差异较大，若采用⑥-1层圆砾为桩基持力层，宜穿透⑥-1夹a粉质粘土和⑥-1夹b含砾粉砂。⑥-2层卵石性质比⑥-1层圆砾要好，未发现夹层分布，但埋深较深，层顶埋深在56.80～59.70m，若采用⑥-2层卵石为桩基持力层，即使采用泥浆护壁，也很难穿透⑥-1层圆砾。相比而言，选择⑥-1层圆砾作为桩基持力层更经济合理。至于基岩则不考虑。
2 基础方案选择：根据拟建物的结构特征、荷载大小和工程地质条件，并结合邻近类似工程经验分析，本工程1#、2#主楼及裙房宜采用桩基础，主楼基础形式宜采用大直径钻孔灌注桩，桩径可采用φ1000mm或φ1200mm，裙房部分桩径可采用φ800mm，以⑥-1层圆砾为桩基础持力层，鉴于本工程为超高层建筑，建议采用桩底后注浆技术，以提高单桩竖向承载力，并减少群桩的沉降量和避免不均匀沉降。由于主楼和裙房存在差异性，因此可通过桩径、桩数及桩长来调节沉降差。
3 地下室抗浮措施：本场地有大面积2层地下室，底板标高-9.7m，显而易见，在裙房和纯地下室部位存在着明显的抗浮稳定性问题。根据邻近类似工程经验，拟建地下室抗浮处理措施宜采用抗浮桩进行处理，抗浮桩可采用钻孔灌注桩，以⑥-1层圆砾为桩基础持力层，桩径可采用φ700mm或φ800mm，桩端进入持力层深度（桩长）可根据抗浮设防水位计算的上拔力而确定。
4 单桩竖向承载力估算：本次对钻孔灌注桩进行估算，1#、2#主楼主要考虑需穿透夹层（⑥-1夹a粉质粘土和⑥-1夹b含砾粉砂），按桩端进入持力层10m进行估算，裙房按桩端进入持力层2m进行估算，估算有效桩长从2-1层顶板起算。
钻孔灌注桩单桩竖向承载力计算公式均按《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）规范8•5•6-1公式计算。计算成果列表如下表1。
5 桩基础沉降分析：若本工程以⑥-1层圆砾、⑥-2层卵石作为桩基础持力层，接近为几乎不可压缩层，主楼竣工后沉降量取决于桩端沉渣厚度和钻孔灌注桩桩身弹性的变形量，轻型拟建物可不进行桩基下卧层变形验算。因此，只要严格控制桩端沉渣厚度，确保成桩质量，根据类似地质条件下的建筑经验，实测竣工沉降量很小。
4.4 基坑工程分析评价
本工程地下室2层，开挖深度超过9m。基坑西南侧目前有几幢未拆迁的民房，离基坑最近处约10米，东北侧为在建市政道路，局部基坑边线贴近红线，周围环境条件较复杂，基坑工程安全等级为一级。基坑开挖范围内土层均为砂质粉土，工程地质性质中等，但遇水易坍，因此降水是关键。基坑围护设计指标详见下表2。
注：带*为经验参数值。
根据当地成熟经验和周围环境地质条件，以及本基坑的开挖深度，建议采用钻孔灌注桩+内支撑进行支护，坑外有空间的地段可进行适当的放坡；基坑开挖后所遇地下水建议采用管井降水、坑内集水坑与排水沟明排的方式进行降排水，同时与支护结构相结合，外设水泥搅拌桩作止水帷幕，适当加深支护结构，增大渗流路径和减少地下水的来源。
结论
本勘察项目勘察手段齐全、方法得当，勘察第一手资料客观真实，岩土工程分析评价细致、重点突出，建议合理可行。具体体现在以下几个方面：
（1）经基槽检验和工程桩的施工情况，槽底土质与勘察资料反映的土层一致，各地质分层准确。
（2）经过各项技术指标比较，设计方采纳了勘察报告建议的进入⑥-1层圆砾12.0~15.0m（裙房和纯地下室进入3.0~5.0m）作为2幢主楼的桩基础持力层、个别荷载特大的柱基采用⑥-2层卵石为桩基持力层，桩型为钻孔灌注桩，主楼桩径φ900~1100mm，裙房和纯地下室桩径φ700~800mm。通过桩基静载荷试验得出，6根桩端未注浆的桩基实际单桩承载力特征值比勘察报告估算的单桩承载力约大于8%~15%；3根采用桩端后注浆的桩基实际单桩承载力特征值比未注浆的桩基增加32%~43%，说明桩端后注浆效果明显。同时也证明了勘察报告所建议的桩基岩土设计参数合理可行。
（3）基坑支护设计采纳了排桩+混凝土支撑方案，采用管井降水、坑内集水坑与排水沟明排，坑外设水泥搅拌桩作止水帷幕，基坑施工期间工况良好。也佐证了基坑支护岩土设计参数安全可靠且合理。
（4）沉降观测报告反应，最大沉降量为2#主楼的31mm，最小沉降量为裙房的15mm，即最大沉降差为16mm，沉降量及沉降差均满足有关规范要求。说明本工程桩基沉降量很小，基础整体沉降基本均匀，与勘察报告分析的结果也基本吻合。
参考文献
[1]建设部.GB50021-2001(2009年版),岩土工程勘察规范.北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2]住房和城乡建设部.GB50007-2011, 建筑地基基础设计规范.北京:中国建筑工业出版社,2011.
[3]住房和城乡建设部.GB50011-2010, 建筑抗震设计规范.北京:中国建筑工业出版社,2010.
[4]建设部. JGJ72-2004, 高层建筑岩土工程勘察规程.北京:中国建筑工业出版社,2004.
[5]住房和城乡建设部. JGJ94-2008, 建筑桩基技术规范.北京:中国建筑工业出版社,2008.
[6]浙江省住建厅. DB33/1065-2009, 工程建设岩土工程勘察规范.浙江:浙江工商大学出版社,2010.
论文作者:陈华明
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/21
标签：桩基论文; 基坑论文; 场地论文; 钻孔论文; 岩土论文; 卵石论文; 工程论文; 《基层建设》2016年第34期论文;