浅谈岩土工程勘察及地基处理技术

1 工程概况 某建筑工程建设用地面积398.16m2。建筑面积。拟建建筑物最高层为8层，高24m，无地下室设置。结构类型为砖混砌体结构，拟选用基础形式为桩基础。建筑物详细情况如表1。 表1 建筑物工程特征（31.6m×12.6m）砌体H=24m/6桩基础最大轴力荷载（单柱）：6000kN无1057.50建筑面积长、宽结构类型高度及层次基础形式基础荷载地下室标高398.16m2 拟建物设计层数为8层，工程重要性等级为二级；确定本次岩土工程勘察等级为乙级。本次勘察工作方法为采用工程测量﹑工程地质调查、工程钻探、钻孔超声波测试及室内岩土试验等相结合的综合勘察方法。 2 工程地质条件分析 2.1 岩土构成及特征 经钻探揭露，场地上覆土层为杂填土、红粘土，三叠系下统安顺组（T1a）中厚层白云岩。各岩土层分述如下： （1）第四系杂填土（Qml）：杂色，由块石、粘土、碎石等组成，结构松散，均匀性差，钻探揭露厚0.8～2.1m。 （2）第四系残坡积红粘土（Qel+dl）：黄、褐黄色，可塑，结构较致密，土质较均匀，网状裂隙发育。分布于整个场区，钻探揭露厚2.9～5.4m。 （3）三叠系下统安顺组（T1a）：①强风化白云岩：灰白色，碎裂结构，节理裂隙极发育，岩体破碎，岩芯呈砂状，覆盖于中风化白云岩以上，下伏于硬塑红粘土以下。岩体基本质量等级为Ⅴ级，其厚度范围4.3～9.1m，平均厚度为6.45m。②中风化白云岩：灰白色，中厚层，细晶质结构，节理裂隙发育，节理面见方解石脉充填，岩体较破碎，分布于整个场地，岩芯多呈柱状、短柱状。根据岩样试验数据数理统计（详见后述），中风化岩块的饱和单轴抗压强度标准值fa=24.72MPa，场地中风化白云岩属较软岩，场地岩体为较破碎岩体，岩体基本质量等级为Ⅳ级。 2.2 岩溶及水文地质条件 根据《贵州建筑岩土工程技术规范》第7.1.3条，该地段岩溶中等发育。场地所处环境类别为Ⅱ类湿润——半湿润区，场区内无地表水系。根据场区地下水特征，将场区内地下水类型划分为第四系土层孔隙水和基岩岩溶裂隙水。 （1）土层孔隙水：含水层为第四系杂填土、红粘土，具有分散分布，无统一水面、水量很小等特点，其补给来源主要为大气降水和生活用水，季节性特征明显，蒸发及下渗排泄。 （2）碳酸盐岩岩溶水：含水层为三叠系下统安顺组（T1a）白云岩，其含水量中等，含水性不均匀，主要赋存运移于岩石孔、裂隙和溶蚀洞隙内。其补给源为大气降水和生活用水，蒸发及下渗排泄，季节性特征明显，具有分布和水量极不均匀的特点。 勘察期间钻探结束24h后，实测钻孔内终孔水位，除部分钻孔有残余水外，均为干孔。故可以判断地下水埋藏较深，建议按土层孔隙水进行设防处理。 3 场地岩土工程分析和评价 3.1 场地稳定性评价 据勘察可知，拟建场地地形较平缓。地貌为低中山残丘缓坡地貌，自然状态下无滑坡、崩塌、泥石流、塌陷等不良地质现象存在，拟建场区无活动性断层通过。地层岩性比较稳定，未见地下埋藏物，场地及周边无边坡稳定性问题，故整个拟建场地地层比较稳定。 3.2 场地均匀性评价 拟建建筑物地基持力层在同一地貌单元上，持力层底面坡度小于10%，持力层及其下卧层在基础宽度方向上的厚度差值小于0.05b。所以本场地属于均匀地基。 3.3 场地适宜性评价 拟建场地类别为Ⅱ类，场地覆盖层为杂填土和硬塑状红粘土，承载力较低。下伏基岩为强风化白云岩，中风化白云岩分布连续稳定，承载力高，但在ZK6存在岩溶问题。根据岩面起伏形态和溶蚀洞隙的分布高程确定恰当的基础砌置深度以后，基底应力范围内无软弱夹层和临空面的存在。场地适宜于建筑。 3.4 场地地基和边坡稳定性评价 拟建场地基岩层岩性为碳酸盐类白云岩，无断层破碎带、湿陷性土、液化土、土洞、不良人工洞穴存在，但存在岩溶问题，溶沟、溶槽、溶洞在水平方向上的展布较小，以垂直发育为主。溶洞经过地基处理后对地基的稳定性无影响。地基稳定。 本次勘察期间，场地及其附近已进行平场处理，地形总体平缓，场地高程为1256.05～1256.90m，地形高差在0.85m范围，场地内不存在基坑边坡。 3.5 场地和地基地震效应评价 场地覆盖层土主要为杂填土及其下的红粘土，下伏基岩为白云岩，本次钻孔揭露对ZK1、ZK3、ZK6三个钻孔进行剪切波测试，覆盖平均厚度为5.633m，小于8m，据土层剪切波波速检测得场地土层剪切波速和土的等效剪切波速≤150m/s，根据《建筑抗震设计规范》（GB-2010）可确定场地土类型属软弱土-中软土，判定场地类别的划分规定，综合评价该建筑场地类别为Ⅱ类。根据《中国地震动参数区划图》（GB-2001），工程区抗震设防烈度小于Ⅵ度，设计基本地震加速度值小于0.05g，设计特征周期0.35s。拟建场地为建筑抗震一般地段。 3.6 地基基础评价 3.6.1 持力层及基础方案的选择 建议以中风化白云岩作基础持力层，用桩基础与独立柱基相结合的基础形式。基岩埋置深度小于3.0m的采用独立柱基，基岩埋置深度大于3.0m的采用桩基础，根据场地工程地质条件、水文地质条件，施工环境条件以及拟建建筑物性质、荷载和结构特点，建议采用混凝土预制桩或钻孔灌注桩设计方案。桩基础嵌岩深度不小于0.5m，溶洞、裂隙发育部位，基础须揭穿溶洞、裂隙，置于稳定的底板岩层上。对于溶洞较小且溶洞顶板满足8.0m完整基岩的柱位，可考虑不揭穿溶洞，但在基坑开挖完成以后需对本柱位做施工勘察。周围基岩面起伏较大的柱位，基础埋深适当加大，避免基底应力范围内有临空面存在。 3.6.2 桩基设计参数 当采用混凝土预制桩，以中风化白云岩作基础持力层，单桩竖向承载力特征值Ra计算如下： 式中：Ra-单桩竖向承载力特征值；qpa、qsia-桩端土的端阻力、桩周土的侧阻力特征值；up-桩截面周长；Ap-桩端面积；li-第i层岩土的厚度。 3.6.3 地基基础稳定性评价 场地平面范围内的红粘土不满足作为基础的持力层的设计要求，故选择中风化白云岩作为基础的持力层，该白云岩岩性致密，岩体连续，虽受风化作用及构造活动影响节理较发育，但或呈闭合状，或已为方解石胶结，地基强度高，不产生沉降。虽局部发育溶蚀裂隙，岩溶发育对地基稳定性影响不大，易处理，处理后对拟建物安全使用无影响。在桩基础在施工过程中应深入到中风化白云岩的0.5～1.0m内，满足设计要求。 4 结论及建议 拟建建筑物工程重要性等级为二级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，岩土工程勘察等级为乙级。场地及外围无滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害存在，场地内无断层通过，场地及地基的稳定性良好，环境地质条件良好，宜于建筑。场地红粘土fak＝230kPa，Ck＝42.26kPa；φk＝8.4°；Es＝7.11（MPa），中风化白云岩承载力特征值fa＝2966kPa。 建议桩基础以中风化石灰岩作为基础持力层，桩基础嵌岩深度不宜小于0.5m，个别基础由于受附近基底标高影响，基础埋深需要加深。按照相关规范，建议对所有桩基础进行桩基检测，以保证桩基础施工质量。 1 工程概况 某建筑工程建设用地面积398.16m2。建筑面积。拟建建筑物最高层为8层，高24m，无地下室设置。结构类型为砖混砌体结构，拟选用基础形式为桩基础。建筑物详细情况如表1。 表1 建筑物工程特征（31.6m×12.6m）砌体H=24m/6桩基础最大轴力荷载（单柱）：6000kN无1057.50建筑面积长、宽结构类型高度及层次基础形式基础荷载地下室标高398.16m2 拟建物设计层数为8层，工程重要性等级为二级；确定本次岩土工程勘察等级为乙级。本次勘察工作方法为采用工程测量﹑工程地质调查、工程钻探、钻孔超声波测试及室内岩土试验等相结合的综合勘察方法。 2 工程地质条件分析 2.1 岩土构成及特征 经钻探揭露，场地上覆土层为杂填土、红粘土，三叠系下统安顺组（T1a）中厚层白云岩。各岩土层分述如下： （1）第四系杂填土（Qml）：杂色，由块石、粘土、碎石等组成，结构松散，均匀性差，钻探揭露厚0.8～2.1m。 （2）第四系残坡积红粘土（Qel+dl）：黄、褐黄色，可塑，结构较致密，土质较均匀，网状裂隙发育。分布于整个场区，钻探揭露厚2.9～5.4m。 （3）三叠系下统安顺组（T1a）：①强风化白云岩：灰白色，碎裂结构，节理裂隙极发育，岩体破碎，岩芯呈砂状，覆盖于中风化白云岩以上，下伏于硬塑红粘土以下。岩体基本质量等级为Ⅴ级，其厚度范围4.3～9.1m，平均厚度为6.45m。②中风化白云岩：灰白色，中厚层，细晶质结构，节理裂隙发育，节理面见方解石脉充填，岩体较破碎，分布于整个场地，岩芯多呈柱状、短柱状。根据岩样试验数据数理统计（详见后述），中风化岩块的饱和单轴抗压强度标准值fa=24.72MPa，场地中风化白云岩属较软岩，场地岩体为较破碎岩体，岩体基本质量等级为Ⅳ级。 2.2 岩溶及水文地质条件 根据《贵州建筑岩土工程技术规范》第7.1.3条，该地段岩溶中等发育。场地所处环境类别为Ⅱ类湿润——半湿润区，场区内无地表水系。根据场区地下水特征，将场区内地下水类型划分为第四系土层孔隙水和基岩岩溶裂隙水。 （1）土层孔隙水：含水层为第四系杂填土、红粘土，具有分散分布，无统一水面、水量很小等特点，其补给来源主要为大气降水和生活用水，季节性特征明显，蒸发及下渗排泄。 （2）碳酸盐岩岩溶水：含水层为三叠系下统安顺组（T1a）白云岩，其含水量中等，含水性不均匀，主要赋存运移于岩石孔、裂隙和溶蚀洞隙内。其补给源为大气降水和生活用水，蒸发及下渗排泄，季节性特征明显，具有分布和水量极不均匀的特点。 勘察期间钻探结束24h后，实测钻孔内终孔水位，除部分钻孔有残余水外，均为干孔。故可以判断地下水埋藏较深，建议按土层孔隙水进行设防处理。 3 场地岩土工程分析和评价 3.1 场地稳定性评价 据勘察可知，拟建场地地形较平缓。地貌为低中山残丘缓坡地貌，自然状态下无滑坡、崩塌、泥石流、塌陷等不良地质现象存在，拟建场区无活动性断层通过。地层岩性比较稳定，未见地下埋藏物，场地及周边无边坡稳定性问题，故整个拟建场地地层比较稳定。 3.2 场地均匀性评价 拟建建筑物地基持力层在同一地貌单元上，持力层底面坡度小于10%，持力层及其下卧层在基础宽度方向上的厚度差值小于0.05b。所以本场地属于均匀地基。 3.3 场地适宜性评价 拟建场地类别为Ⅱ类，场地覆盖层为杂填土和硬塑状红粘土，承载力较低。下伏基岩为强风化白云岩，中风化白云岩分布连续稳定，承载力高，但在ZK6存在岩溶问题。根据岩面起伏形态和溶蚀洞隙的分布高程确定恰当的基础砌置深度以后，基底应力范围内无软弱夹层和临空面的存在。场地适宜于建筑。 3.4 场地地基和边坡稳定性评价 拟建场地基岩层岩性为碳酸盐类白云岩，无断层破碎带、湿陷性土、液化土、土洞、不良人工洞穴存在，但存在岩溶问题，溶沟、溶槽、溶洞在水平方向上的展布较小，以垂直发育为主。溶洞经过地基处理后对地基的稳定性无影响。地基稳定。 本次勘察期间，场地及其附近已进行平场处理，地形总体平缓，场地高程为1256.05～1256.90m，地形高差在0.85m范围，场地内不存在基坑边坡。 3.5 场地和地基地震效应评价 场地覆盖层土主要为杂填土及其下的红粘土，下伏基岩为白云岩，本次钻孔揭露对ZK1、ZK3、ZK6三个钻孔进行剪切波测试，覆盖平均厚度为5.633m，小于8m，据土层剪切波波速检测得场地土层剪切波速和土的等效剪切波速≤150m/s，根据《建筑抗震设计规范》（GB-2010）可确定场地土类型属软弱土-中软土，判定场地类别的划分规定，综合评价该建筑场地类别为Ⅱ类。根据《中国地震动参数区划图》（GB-2001），工程区抗震设防烈度小于Ⅵ度，设计基本地震加速度值小于0.05g，设计特征周期0.35s。拟建场地为建筑抗震一般地段。 3.6 地基基础评价 3.6.1 持力层及基础方案的选择 建议以中风化白云岩作基础持力层，用桩基础与独立柱基相结合的基础形式。基岩埋置深度小于3.0m的采用独立柱基，基岩埋置深度大于3.0m的采用桩基础，根据场地工程地质条件、水文地质条件，施工环境条件以及拟建建筑物性质、荷载和结构特点，建议采用混凝土预制桩或钻孔灌注桩设计方案。桩基础嵌岩深度不小于0.5m，溶洞、裂隙发育部位，基础须揭穿溶洞、裂隙，置于稳定的底板岩层上。对于溶洞较小且溶洞顶板满足8.0m完整基岩的柱位，可考虑不揭穿溶洞，但在基坑开挖完成以后需对本柱位做施工勘察。周围基岩面起伏较大的柱位，基础埋深适当加大，避免基底应力范围内有临空面存在。 3.6.2 桩基设计参数 当采用混凝土预制桩，以中风化白云岩作基础持力层，单桩竖向承载力特征值Ra计算如下： 式中：Ra-单桩竖向承载力特征值；qpa、qsia-桩端土的端阻力、桩周土的侧阻力特征值；up-桩截面周长；Ap-桩端面积；li-第i层岩土的厚度。 3.6.3 地基基础稳定性评价 场地平面范围内的红粘土不满足作为基础的持力层的设计要求，故选择中风化白云岩作为基础的持力层，该白云岩岩性致密，岩体连续，虽受风化作用及构造活动影响节理较发育，但或呈闭合状，或已为方解石胶结，地基强度高，不产生沉降。虽局部发育溶蚀裂隙，岩溶发育对地基稳定性影响不大，易处理，处理后对拟建物安全使用无影响。在桩基础在施工过程中应深入到中风化白云岩的0.5～1.0m内，满足设计要求。 4 结论及建议 拟建建筑物工程重要性等级为二级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，岩土工程勘察等级为乙级。场地及外围无滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害存在，场地内无断层通过，场地及地基的稳定性良好，环境地质条件良好，宜于建筑。场地红粘土fak＝230kPa，Ck＝42.26kPa；φk＝8.4°；Es＝7.11（MPa），中风化白云岩承载力特征值fa＝2966kPa。 建议桩基础以中风化石灰岩作为基础持力层，桩基础嵌岩深度不宜小于0.5m，个别基础由于受附近基底标高影响，基础埋深需要加深。按照相关规范，建议对所有桩基础进行桩基检测，以保证桩基础施工质量。

文章来源：《岩土工程学报》 网址: http://www.ytgcxb.cn/qikandaodu/2021/0324/551.html