A. 注冊岩土工程師,那麼你知道岩和土如何區分嗎
岩體與土體的基本區別有以下幾個方面:一各礦物成分的比值不同,有的雖然很接近但是也不會完全相同。二是岩土體的礦物顆粒之間的黏結程度不同,一般來說,岩石的黏結要比土體的黏結強,當然全風化的岩石的黏結就很小,但是從各方面來說,它還是岩石,除非,岩石的大小與土粒的大小相當,且完全沒有黏結,這個時候它就是土了,而不是全風化的岩石……三是岩體與土體不同,岩體由於壓縮模量一般較大(包括全風化的岩石),所以導致岩體中普遍存在著地應力。至於樓主所說的地震波速的區別,我沒有做過這個方面的研究,不好多說。我感覺那些土友所說是很可能存在的……我就見到過十分鬆散的全風化,都成了三四厘米直徑的扁不規則岩快,岩快與岩快之間完全沒有黏結了,之所以說它是岩而不是土完全是根據大小和成塊來說的,這樣空隙遍布的情況下,自然剪切波速會很小,但小到哪種程度,我還沒有具體研究過……還有就是在研究中只有普遍規律,沒有絕對的真理
B. 岩土工程勘察報告
岩土工程勘察報告書是岩土工程勘察的文字成果,它作為提供工程建設的規劃、設計和施工參考用資料。岩土工程報告書的編寫是在綜合分析各項勘察工作所取得的成果基礎上進行的,必須結合建築類型和勘察階段規定其內容和格式。各類勘察規范中雖然有編寫岩土工程報告書的提綱,但也要根據實際情況適當靈活不可受其拘束,強求統一。
總的說來,岩土工程勘察報告的要求是簡明扼要,切合主題;內容安排應當合乎邏輯順序,前後呼應,整體連貫;論證有據,剖析全面,觀點正確,數據可靠,結論態度鮮明,准確簡練;插圖、表格文字說明清晰,圖文並茂。
在野外勘察工作和室內土樣試驗完成後,將岩土工程勘察綱要、勘探孔平面布置圖、鑽孔記錄表、原位測試記錄表、岩土的物理力學性質試驗成果,連同勘察任務委託書、建築物規劃平面布置圖及地形圖等有關資料匯總,進行整理、檢查、分析、鑒定,經確定無誤後,編制正式的岩土工程勘察成果報告。
岩土工程勘察成果報告的任務,在於闡明勘察地區的岩土工程條件,分析存在的岩土工程問題,從而對建築地區作出岩土工程條件的評價,最後得出結論。岩土工程勘察報告書在內容結構上,一般分為:文字和圖表兩部分組成。
一、文字部分的內容
文字部分的內容主要包括以下幾點:
1.緒論
緒論的內容主要是說明岩土工程勘察的委託單位,進行岩土工程勘察的單位;建築場地位置;具體的勘察階段;擬建工程名稱、規模、用途;岩土工程勘察目的、要求和任務;勘察方法、勘察工作布置與完成的工作量;取樣的數量以及勘察時間、提交的成果。
2.場地的岩土工程條件
主要的工作內容是闡明工作地區的岩土工程條體所處的區域地質、地理環境,以明確各種自然因素(如大地構造、地勢、氣候等)對該區岩土工程條件形成的意義。各節的內容應當既能闡明區域性及地區性岩土工程條件的特徵及其變化規律,又須緊密聯系工程目的,不要泛泛而論。
(1)建築場地自然地理情況及位置、研究區地形、地貌、地質構造運動特徵;
(2)場地的地層分布、地質結構及岩土類型和岩土工程性質。主要描述各岩土層的顏色、均勻性、層厚、密度、濕度、稠度等物理力學性質,地基承載力等指標。
(3)水文地質條件:地下水的埋藏深度、水質侵蝕性及當地土層凍結深度。
(4)自然地質作用和岩土工程作用形成的不良地質現象及地震基本烈度。
3.結論及建議
通過建設中遇到的岩土工程問題進行分析論證,對建築場地各層作為天然地基的穩定性與適宜性的做出評價;各土層的物理力學性質及地基承載力等指標的確定,作為選定建築物場址、結構形式和規模的地質依據。根據擬建工程的特點,結合場地的岩土性質,提出地基與基礎方案設計的建議,推薦地基持力層的最佳方案,如為軟弱地基或不良地基,應建議採用何種加固處理方案。對工程施工和使用期間可能發生的岩土工程問題,應提出預測、監控和預防措施的建議。
結論的內容是在上述分析的基礎上,對各種具體問題作出簡要而明確的回答。態度要明確,措辭要簡練,評價要具體,不要含糊其辭,模稜兩可。
二、圖表部分的內容
岩土工程報告書必須與岩土工程圖一致,互相照映,互為補充,共同達到為工程服務的目的。一般岩土工程的圖表包括:①勘察點平面布置圖;②岩土工程剖面圖;③土的物理力學性質試驗總表;④重大工程應制出岩土工程圖或分區圖;⑤地層柱狀圖;⑥有關試驗曲線;⑦原始資料復印件。
一般情況下只要求前3個圖表的內容即可,若是重大工程,應根據需要,繪制綜合岩土工程圖或岩土工程分區圖、鑽孔柱狀圖或綜合地質柱狀圖、岩土工程平切面圖、岩土工程立體投影圖、岩土利用、整理、改造方案的有關圖表;岩土工程計算簡圖及計算成果表;原位測試成果圖表以及土樣固結試驗成果e-p曲線等。
針對一些專門性問題除綜合性報告外,尚應提交單項報告如原位測試報告,事故與調查分析報告;岩土改造報告;咨詢報告等。
對於小型岩土工程,報告的文字說明可以簡化。大型工程或專門性問題的勘察成果報告,則必須提交岩土工程研究報告。
三、岩土工程勘察報告實例
本工程實例取自廣州南方岩土工程公司,位於廣州南沙開發區的某安置工程的岩土工程勘察,其勘察成果報告實錄如下:
廣州南沙開發區黃閣鎮安置區(一期)初步勘察階段岩土工程勘察報告
一、前言
(一)工程概況
受廣州南沙開發區土地開發中心委託,廣東省地質建設工程勘察院對廣州市南沙開發區黃閣鎮安置區(一期)進行岩土工程勘察,勘察階段為初步勘察。
黃閣鎮安置區(一期)位於番禺區黃閣鎮西南約1 km南涌口村與大井村交界處,為黃閣鎮城市總體規劃工程的一部分。征地面積約949.6畝(633095m2),其中南涌口村128.5畝(85664m2),大井村821.1畝(547431m2),擬建建築物為3~6層。勘察場區內主要為農業用地,村道南鴻路近東西向將場地分為南北兩塊,北邊以水稻田、菜地為主,南邊為蕉林及其他經濟林。
(二)目的與任務
(1)初步查明地質構造、地層結構、岩土工程特性、地下水埋藏條件;
(2)查明場地不良地質作用的成因、分布、規模、發展趨勢,並對場地的穩定性作出評價;
(3)對場地和地基的地震效應作出初步評價;
(4)初步判定場地地下水對建築材料的腐蝕性;
(5)結合地質地面調查、現場地質鑽探、原位測試和室內岩、土、水試驗,初步提出不良地質現象的防治方案和可能的基礎方案類型、地基處理設計與施工方案的建議。
(三)執行的規范標准
(1)《岩土工程勘察規范》(GB50021-2001);
(2)《建築地基基礎設計規范》(GB50007-2002);
(3)《建築地基基礎設計規范》(DBJ15-31-2003);
(4)《軟土地區岩土工程勘察規范》(JGJ83-91);
(5)《建築抗震設計規范》(GB50011-2001);
(6)《土工試驗方法標准》(GB/T50123-1999);
(7)《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001);
(8)《建築岩土工程鑽探技術標准》(JGJ87-92);
(9)《建築樁基技術規范》(JGJ94-94);
(10)《預應力混凝土管樁技術規程》(DBJ/T15-22-98);
(11)《岩土工程勘察報告編制標准》(CECS98:99)。
(四)勘察點布置、工作量及技術要求
1.勘察點的布置
本次勘察共布置鑽孔26個,編號ZK1~ZK26,其中:鑒別孔14個,技術孔12個。鑽孔布置情況詳見鑽孔平面布置圖(附圖1)及鑽孔一覽表(附表1)。
2.完成的工作量
接受委託後,我院於2003年8月30日先後組織8台XY-1型鑽機進場施工,共完成鑽孔26個,總進尺1166.66m,完成的工作量見下表1及鑽孔一覽表(附表1)。
表1 工作量統計表
3.技術要求
(1)終孔條件(孔深)包括:技術孔:鑽入強風化岩3~5m;若強風化基岩埋藏較深,揭示全風化岩不小於5m後終孔;若直接揭示中、微風化岩,揭示厚度達到1~3m即可;若軟土厚度較大,在穿過軟土層後揭示5~8m較堅硬土層(中密以上砂、礫、卵石層或硬塑狀粘性土層)也可終孔。
鑒別孔:揭示強風化岩面即可,若強風化基岩埋藏較深,揭示全風化岩3~5m後終孔;若軟土厚度較大,在穿過軟土層後揭示5m較堅硬土層(中密以上砂、礫、卵石層或硬塑狀粘性土層)也可終孔。
(2)取樣、標貫:全部技術孔採取土樣,所有鑽孔均進行標貫試驗,土、水等試樣及標貫試驗應滿足以下要求:①土樣採取應保證每個不同地層樣品不少於6組。全風化層按一般粘性土取原狀樣。水樣採取2組;②若技術孔因故未能取樣而造成取樣數量少於規定,可在鄰近鑒別孔補充取樣;③自地面以下1.5m開始按地層特點和土的均勻程度取樣或分層取樣,除砂土和碎石土外的各種土層均取原狀土,取樣間距一般為2.0m,若土層層厚大於6m取樣間距可放寬至3~5m;④穿過人工填土或耕植土後開始作標准貫入試驗,其間距為2.00m;⑤當錘擊數已達50擊,而貫入深度未達30cm時,可記錄實際貫入深度並終止試驗。
二、場地岩土工程條件
(一)地形地貌
場區地貌上處於河口三角洲與剝蝕殘丘交界,三面環山,西部約500m為騮崗涌水道,往南匯入蕉門水道,北部、東部及南部為剝蝕殘丘。
勘察場地現為耕地、菜地及經濟林地,經過人工平整,地勢平坦,起伏很小,地面標高一般4.90~5.50m。
場區交通方便,東部緊鄰新擴建的黃閣大道,中部的村道南鴻路東西向橫貫場區,東接黃閣大道,在場區的西部邊界向北聯通南涌口村。
(二)岩土類型及工程性質
根據鑽孔揭露資料,按地質成因類型、岩土性,將區內地層由上至下分為①人工填土、耕植土層;②第四系全新統海陸交互相沉積層;③第四繫上更新統沖積層;④第四系殘積層(花崗岩風化殘積層);⑤燕山三期花崗岩。現從上至下分述如下:
1.人工填土(
(1)素填土①1灰黃色、淺黃色,主要為路基、田埂填築土,由粘性土和砂組成,略有壓實,稍密狀。場區內局部出露,ZK21、ZK23、ZK26揭露,層厚0.80~1.00m,平均0.87m。
(2)耕植土①2褐灰色、褐黃色,主要由粉質粘土組成,軟塑狀為主,局部可塑,含植物根系(為淤泥硬殼層)。場區內普遍分布。層厚一般0.50~1.20m,平均0.79m。
2.第四系全新統海陸交互相沉積層(
淤泥②1深灰色,灰黑色,飽和,流塑,質較純,含腐殖質及少量貝殼碎片,鑽進時有縮徑現象。該層場區內均有分布,頂面埋深0.50~1.50m,平均0.86m,頂面標高3.31~5.37m,平均4.42m,層厚6.70~22.70m,平均12.88m。
該層取樣41組,進行標貫試驗141次,統計標貫標准值1.3擊。
3.第四繫上更新統沖積層(
該層場區內均有分布,主要由粉質粘土、淤泥質土、淤泥質粉、細砂、中、粗砂、礫砂、礫石等組成,據其土性不同又細分為七個亞層,分述如下:
(1)粉質粘土③1褐黃色、花斑色,可塑為主,局部軟塑,土質較均勻。主要分布在場區南鴻路以北,場區東南部局部分布。除ZK19、ZK21~24外,其餘鑽孔均有揭露。該層頂面埋深7.20~21.00m,平均12.37m,頂面標高-15.61~-2.01m,平均-7.02m,層厚0.80~7.95m,平均3.95m。
該層取樣13組,進行標貫試驗38次,統計標貫標准值7.8擊。
(2)淤泥質土③2灰—深灰色,飽和,流塑—軟塑狀,含有機質,夾薄層粉細砂,局部夾腐木,部分地段底部粘粒含量較高,過渡為粘土、粉質粘土。該層場區內大范圍分布,除ZK4、ZK8、ZK14及ZK20外,其餘鑽孔均有揭露。該層頂面埋深13.50~23.50m,平均18.00m,頂面標高-18.83~-8.14m,平均-12.70m,層厚4.70~28.30m,平均13.96m。
該層取樣36組,進行標貫試驗124次,統計標貫標准值3.2擊。
(3)粉質粘土③3灰黃色,可塑為主,局部軟塑狀,土質較均勻,局部含少量粉細砂。該層分布於場區東部,鑽孔ZK7、ZK9、ZK13、ZK15、ZK19 及ZK23 有揭露。該層頂面埋深22.00~30.80m,平均26.75m,頂面標高-25.49~-16.88m,平均-21.60m,層厚1.40~7.40m,平均3.90m。
該層取樣3組,進行標貫試驗10次,統計標貫標准值7.2擊。
(4)淤泥質粉、細砂③4灰色—深灰色,飽和,鬆散—稍密,分選性一般,含淤泥質,局部夾薄層淤泥。該層主要分布在南鴻路以北場區的西部地段,鑽孔ZK5、ZK6、ZK11、ZK17、ZK18、ZK26 孔揭露該層。該層頂面埋深 26.00~38.00m 平均 31.57m,頂面標高-32.65~-20.89m,平均-26.20m,層厚3.00~14.80m,平均8.25m。
該層進行標貫試驗22次,統計標貫標准值8.6擊。
(5)中、粗砂③5黃色、灰色,飽和,鬆散—稍密為主,局部中密狀,分選性一般,含粘粒,局部含淤泥質。該層分布於場區西北、東南局部,鑽孔ZK5、ZK10、ZK15、ZK19、ZK20、ZK22、ZK23有揭露。該層頂面埋深10.80~19.65m,平均15.38m,頂面標高14.30~-5.61m,平均-10.10m,層厚0.80~6.00m,平均2.36m。
該層進行標貫試驗8次,統計標貫標准值9.9擊。
(6)礫砂③6灰色,飽和,中密~密實,含少量礫、卵石及粘性土。主要分布於場區西部、西南部,鑽孔 ZK10、ZK12、ZK16~ZK18、ZK21 及 ZK24 揭露該層。該層頂面埋深33.90~39.50m,平均36.74m,頂面標高-34.11~-29.20m,平均-31.35m,層厚1.60~8.80m,平均4.80m。
該層進行標貫試驗9次,統計標貫標准值21.9擊。
(7)礫石③7灰色,飽和,中密—密實,含中粗砂及粘性土。場區內分布較少,僅ZK11、ZK17有揭露,且厚度較薄。該層頂面埋深39.60~42.50m,頂面標高-37.15~-33.89m,層厚1.40~2.00m。
4.第四系殘積層(Qel)
為燕山三期花崗岩風化殘積土,土性為砂質粘性土,根據其狀態又分為可塑狀及硬塑狀兩個亞層,分述如下:
(1)可塑狀砂質粘性土④1褐黃色、淺灰色、局部灰綠色,可塑,原岩結構已破壞,遇水易軟化、崩解。場區北部、東北部鑽孔ZK1、ZK3、ZK4、ZK7、ZK8、ZK13、ZK14、ZK17 揭露該層。該層頂面埋深9.90~41.00m,平均24.64m,頂面標高-35.29~-4.74m,平均-19.25m,層厚1.20~14.00m,平均5.02m。
該層取樣12組,進行標貫試驗17次,統計標貫標准值8.5擊。
(2)硬塑狀砂質粘性土④2褐黃色、淺灰色、局部灰綠色,硬塑,遇水易軟化、崩解。場區內主要分布於南鴻路以北,ZK1~ZK4、ZK7、ZK8、ZK11、ZK13~ZK17、ZK19及ZK20揭露該層。該層頂面埋深21.00~44.50m,平均31.08m,頂面標高-39.15~-15.37m,平均-25.70m,層厚2.00~10.00m,平均4.40m。
該層取樣9組,進行標貫試驗25次,統計標貫標准值21.9擊。
5.燕山三期花崗岩(
為場區下伏基岩,埋深起伏較大,總體上看呈東(北)高西(南)低之勢。按風化程度不同,可分為全、強、中風化三個帶:
(1)全風化花崗岩帶⑤1 褐黃色,黃褐色,局部灰綠色、褐紅色,原岩結構可見,長石等礦物已風化成高嶺土,岩心呈堅硬土柱狀,遇水易軟化、崩解。場區內除 ZK1、ZK5、ZK6、ZK9、ZK11、ZK12、ZK18、ZK21、ZK25、ZK26缺失該層外,均有揭露。該層頂面埋深23.00~48.50m,平均36.04m,頂面標高-42.79~-17.37m,平均-30.81m,揭露層厚2.20~12.75m,平均5.05m。
該層取樣7組,進行標貫試驗26次,統計標貫標准值37.2擊。
(2)強風化花崗岩帶⑤2褐黃色、灰黃色,局部淺灰色、灰綠色、紫紅色,岩心堅硬土柱狀、半岩半土狀為主,局部風化不均勻,夾碎塊狀。除 ZK3、ZK5、ZK6、ZK10、ZK11、ZK16、ZK18、ZK19外均有揭露。該層頂面埋深26.80~53.00m,平均38.39m,頂面標高-47.29~-21.31m,平均-33.12m,揭露層厚0.70~16.90m,平均5.61m。
進行標貫試驗25次,統計標貫標准值55.2擊。
(3)中風化花崗岩帶⑤3灰色,灰黃色,中粗粒花崗結構,塊狀構造,組成礦物為長石、石英、雲母等,裂隙發育,岩心塊狀、短柱狀。本次勘察有ZK1、ZK5、ZK6及ZK17、ZK23共五個鑽孔揭露該層。該層頂面埋深27.50~58.40m,平均40.86m,頂面標高-52.69~-22.01m,平均-35.50m,揭露層厚0.50~3.00m,平均1.17m。
該層取岩樣1組,作天然單軸抗壓強度試驗,平均值為30.95MPa。
(三)場地水文地質條件
1.地下水水位
勘察施工期間,在鑽探完成後24h以後,對地下水位進行量測。實測鑽孔地下水穩定水位埋深為0.40~1.00m。由於鑽探期間施工期較短,且勘察期間雨天較多,觀測的地下水位不能代表長期地下水位。
2.地下水類型
區內地下水屬第四系孔隙潛水類型為主,基岩裂隙水次之,局部屬微承壓水。第四系海相沉積、沖積、殘積的淤泥、淤泥質土、粉質粘土、砂質粘性土及全風化花崗岩等,屬微弱透水層,含水性微弱,水量不豐富,可視為相對隔水層。粉、細砂、中、粗砂、礫砂及礫石等,屬透水層,透水性較好,含水性也較好,水量較豐富,為本區地下水主要賦集地層。
基岩裂隙水主要賦存於花崗岩的強、中風化基岩中,屬裂隙水弱透水層,含水性弱,水量不甚豐富。
場區地下水主要靠大氣降水及西部騮崗涌等河涌水道側向滲透補給。地表水向附近河涌及水溝直接排泄,排泄較通暢。
3.地下水評價
本次勘察在鑽孔ZK6、ZK23 各取水樣一組進行水質分析。按照《岩土工程勘察規范》(GB50021-2001)有關規定,場地兩組水樣對混凝土結構、鋼筋混凝土中的鋼筋及鋼結構均具有中等腐蝕性。
(四)地質構造及場地穩定性
本次勘察未發現場區內有明顯斷裂構造跡象。
根據廣東省地震局地震基本烈度區劃分及《建築抗震設計規范》(GB50011-2001),該區位於地震基本烈度Ⅶ度區,抗震設計基本地震加速度值為0.10 g。區內場地土類型屬軟弱土。按《建築抗震設計規范》GB50011-2001中表4.1.6劃分,建築場地類別屬Ⅲ類場地;並根據地質、地形、地貌特徵,本區地基屬抗震不利地段。
三、岩土物理力學性質指標的統計及選用
(一)標准貫入試驗
場區內各岩土層標准貫入試驗擊數統計見下表2(根據《岩土工程勘察規范》(GB50021-2001)中有關規定,表中數值未進行桿長修正)。
(二)各(岩)土層物理力學參數
各(岩)土層的物理力學性質指標詳見土工試驗成果表(附表2),指標的統計見下表3。
四、岩土工程評價與分析
(一)地基土評價
1.人工填土、耕植土層
①1素填土 場區內局部分布,厚度薄,略有壓實,稍密狀。
①2耕植土 場區內普遍分布,主要由粉質粘土組成,軟塑狀為主,局部可塑,為下卧淤泥硬殼層,厚度薄。
表2 各岩土層標准貫入試驗統計表
註:淤泥、淤泥質土層中自落擊按1擊統計。
2.第四系全新統海陸交互相沉積層
②1淤泥 場區內普遍分布。該層厚度大,埋深淺,頂面埋深0.50~1.50m,平均0.86m,層厚6.70~22.70m,平均12.88m。土層壓縮性高,承載力低,易觸變,不宜考慮作基礎持力層。
3.第四繫上更新統沖積層(
③1粉質粘土 場區內大部分地段分布,主要分布在場區南洪路以北,場區東南部局部分布。該層頂面埋深7.20~21.00m,平均12.37m,層厚0.80~7.95m,平均3.99m。具一定承載力,可考慮作為復合地基持力層。
③2淤泥質土 該層場區內大范圍分布,僅場區東部局部地段缺失。該層頂面埋深13.50~23.50m,平均18.00m,層厚4.70~28.30m,平均13.96m。該土層壓縮性高,承載力低,不可作基礎持力層。
③3粉質粘土 主要分布於場區東部。該層頂面埋深22.00~30.80m,平均26.75m,層厚1.40~7.40m,平均3.90m。該土層具一定承載力,可考慮作為摩擦樁基礎持力層。
③4淤泥質粉、細砂 該層主要分布在南洪路以北場區的西部地段。該層頂面埋深26.00~38.00m,平均31.57m,層厚3.00~14.80m,平均8.25m。該土層具一定承載力,可考慮作為摩擦樁基礎持力層。
③5中、粗砂 分布於場區西北、東南局部,頂面埋深10.80~19.65m,平均15.38m,頂面標高-14.30~-5.61m,平均-10.10m,層厚0.80~6.00m,平均2.36m。厚度薄,變化大,屬不穩定層,一般不單獨考慮作為樁基礎持力層。
③6礫砂 主要分布於場區西部、西南部,該層頂面埋深33.90~39.50m,平均36.74m,層厚1.60~8.80m,平均4.80m。該土層承載力較高,可作為樁基礎持力層。
③7礫石 場區內分布較少,僅ZK11、ZK17揭露,且厚度較薄。該層頂面埋深39.60~42.50m,頂面標高-37.15~-33.89m,層厚1.40~2.00m。
表3 土工試驗數據統計及建議標准值表
4.第四系殘積層
④1可塑狀砂質粘性土 場區北部、東北部分布該層。該層頂面埋深9.50~41.00m,平均24.59m,層厚1.20~14.40m,平均5.07m。具一定承載力,可考慮作為樁基礎持力層。
④2硬塑狀砂質粘性土 場區內主要分布於南鴻路以北。該層頂面埋深 21.00~44.50m,平均31.08m,層厚2.00~10.00m,平均4.40m。具一定承載力,可作為樁基礎持力層。
5.燕山三期花崗岩(
⑤1全風化花崗岩帶 場區內大部分鑽孔,頂面埋深23.00~48.50m,平均36.04m,揭露層厚2.20~12.75m,平均5.05m。承載力較高,可作為樁基礎持力層。
⑤2強風化花崗岩帶 場區內大部分鑽孔揭露,頂面埋深 26.80~53.00m,平均38.39m,揭露層厚0.70~16.90m,平均5.61m。承載力高,為預應力管樁基礎的良好持力層。
⑤3中風化花崗岩帶 本次勘察僅有 5個鑽孔揭露該層。該層頂面埋深 27.50~58.40m,平均40.86m,揭露層厚0.50~3.00m,平均1.17m。
(二)地基(岩)土承載力
各(岩)土層建議地基地基承載力特徵值及變形模量、壓縮模量見表4。
表4 地基承載力數據(fak、E0、Es)一覽表
(三)基礎方案評價與分析
擬建建築為3~6層樓,結合現場岩土工程條件,按基礎類型分述如下:
1.淺基礎方案
場區內軟弱土層普遍分布,且厚度大,埋深淺,若擬建物為3層以下住宅建築物,單柱荷載相對較小,可考慮採用筏板基礎,坐於淤泥的上覆硬殼層(耕植層)。
若採用筏板基礎,設計時應注意按軟土的強度變形沉降及其影響深度進行計算。並注意考慮深厚淤泥層的次固結變形的影響因素,以確保建築物在使用期內不出現正常使用極限狀態。
附圖1 工程勘探點平面圖
2.復合地基方案
場區內大部分地段在②1淤泥與③2淤泥質土之間分布有③1粉質粘土,該土層埋深較淺,平均12.39m,層厚平均3.99m,具一定承載力,在驗算其下卧③2淤泥質土變形沉降,若能滿足要求的前提下,可考慮採用深層攪拌樁、砂石樁、CFG樁等復合地基的基礎方案。由於場地部分地段淤泥有機質含量高,若地下水有機酸含量高,pH值小於4,則採用水泥土攪拌法而不宜採用干法。
3.樁基礎方案
場區北部、東部淤泥厚度相對較薄,可作為樁基礎持力層的土層埋深相對較淺,當擬建築物的單柱荷載較大時,宜考慮採用樁基礎方案。這一地段可選擇作為端承摩擦樁或摩擦端承樁的持力層有③5、③6、③7的砂、礫層;第四系④1、④2砂質粘性土層及花崗岩全、強風化岩。
附圖2 鑽孔柱狀圖
附圖3 工程地質剖面圖
附表1 勘探點一覽表
附表2 土工試驗成果表
續表
參考文獻
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C. 軟弱地基處理
一、軟弱地基的種類和特點
深圳依山面海,特區范圍內軟弱地基主要有濱海灘塗地區的淤泥和淤泥質土,也包括沖洪積的鬆散砂層;另一類常遇到的是因場地平整形成的高填土地基。本節主要針對上述二類軟弱地基的處理進行分析。
1.軟土地基的特點
深圳軟土主要分布在深圳灣、後海、前海以及寶安西鄉至沙井沿海灘塗地區,至於湖、塘、河溝等處薄層淤泥和第三紀淤泥質土處理相對較簡單,不作詳細分析。深圳濱海軟土厚度一般在幾米至二十餘米,深圳軟土具有一般軟土所共有的特性,如高含水量(最大可達90%以上),大孔隙比(最大可超過2.5),高壓縮性(壓縮模量一般小於2.0MPa)和低強度(不排水強度可低於4.0kPa)等。
隨著填海規模的擴大,填海區域已從灘塗向淺海延伸,如深港西部通道、大鏟島集裝箱碼頭和機場二期等填海工程,淤泥厚度可達二十餘米,含水量可達120%,沉降比(沉降量與厚度之比)可達30%以上,地基處理的費用也在增加,圍海造地成本從300元/m2至1000元/m2不等。由於地基處理措施不當或不進行處理所引起的地面沉降,造成地坪開裂,管道斷裂或影響設備正常使用等損失也逐漸增加。因此,認識到軟土地基沉降大可能帶來的影響,採取積極有效的處理措施是很重要的。
2.填土地基的特點
填土地基在深圳廣泛存在,尤其是港口填海區地基處理、採石坑回填等問題。常見的填料有坡殘積土和開山石,厚度一般從幾米到一二米,局部可達30m以上,也有個別填海區有吹填淤泥或砂(如寶安新中心區和大鏟島集裝箱碼頭等),當然也有個別地方填有建築垃圾、基坑開挖棄土和生活垃圾等,一般都是新近堆填的,未完成自重固結,未經處理不能作為建築物地基,並將影響地坪道路和管線的正常使用。
填土地基由於填料差異很大,堆填時間不等,所以填土的物理力學指標很難確定。如果單純由開山石堆填而成(如鹽田港區),或單純由坡殘積土就近開挖回填平整而成(如一些建築小區),則處理較簡單也較容易把握其工程性質。如果是由各類棄土無序回填形成的場地,其物理力學性質很難把握,處理也很困難。目前對填土地基勘察時一般都未做原位測試和室內試驗,有的報告僅對填料成分和性狀進行定性描述。填土的主要特性是強度低、壓縮性高和均勻性差,一般還具有浸水濕陷性,對有機質含量較多的生活垃圾和對基礎有侵蝕性的工業廢料等雜填土,處理時尤應注意。
二、軟弱地基處理方法分類
(一)軟弱地基處理的目的和意義
建(構)築物地基問題主要包括以下4個方面。
1)強度及穩定性問題。當地基的抗剪強度不足以支承上部結構的自重及外荷載,即會產生局部或整體剪切破壞。
2)壓縮及不均勻沉降問題。當地基在上部結構的重量及外荷載作用下產生過大的變形會影響結構物的正常使用,特別是超過結構物所能容許的不均勻沉降時,結構物可能開裂破壞。
3)地基的滲漏量或水力比降超過結構物及地基的容許值時,會發生水量的流失以及潛蝕和管涌,有可能導致失敗。
4)地震、機器以及車輛的振動和爆破等動力荷載可能引起地基土,特別時砂土的液化和軟土的震陷等危害。
據調查統計,世界上各種土木、水利、交通等類工程的事故中地基問題通常是主要原因。
(二)軟弱地基處理方法分類
軟弱地基處理的方法種類很多,每種方法各有獨自的特色,其處理效果和適用條件也不盡相同,一種地基處理方法有可能會同時具有幾種不同的作用,如碎石樁具有置換、擠密、排水和加筋的多重作用。各種方法大多數單獨使用,但有時也將幾種方法組合應用。按地基處理的加固原理,軟弱地基處理方法分類見表2-3-27。
表2-3-27 常用的地基處理方法分類表
(三)深圳地區常用的地基處理方法
1.排水固結法
排水固結法主要用於解決飽和軟土地基的沉降和穩定問題,通過在軟土中打設豎向排水井(砂井或塑料排水板等),在附加外荷載作用下,使土中的孔隙水被慢慢排出,孔隙比減小,地基發生固結變形,地基土的強度逐漸增長。
由於附加外荷載不同,排水固結法又分為堆載預壓或超載預壓、真空聯合堆載預壓以及堆載加強夯的動力排水固結法。
2.強夯法
由於深圳建設過程的場地平整時出現大量填土地基,強夯法是深圳最常見的地基處理方法。該法是用起重設備(常用履帶式起重機)將100~400kN重錘從高處落下,反復多次夯擊地面,將地基進行夯實。對非飽和砂性土,主要是動力壓密過程,對飽和性黏土,還有排水固結作用。深圳地區也有將強夯法和預壓法結合對軟土進行動力排水固結法加固的工程實例,還有的道路和場坪工程將塊石置換軟土採用強夯置換法加固的項目。
3.水泥攪拌樁復合地基法
該法主要用於加固軟土,將水泥和軟土用機械強制拌合形成水泥土樁,利用水泥土樁與樁間土共同作用形成復合地基。該法可用於道路路基和輕型建築物地基,該法在深圳地區得到較多的應用。
針對低強夯的粉質黏土、較鬆散的砂性土,也有採用旋噴樁和砂石樁復合地基的,近幾年在岩溶地區也有採用低強度砼樁復合地基的工程實例。在道路路基加固工程中,還有採用預應力管樁復合地基的項目。
4.換土墊層法和托換技術
換土墊層法和托換技術在深圳地區也常適用。事實上許多地基處理技術在深圳都有應用的工程實例,不再一一列舉。
三、軟弱地基處理的主要方法和經驗
(一)濱海淤泥的處理
針對深圳濱海淤泥地基,常用的處理方法是排水固結法,除個別場地(如大鏟島集裝箱碼頭)採用真空預壓外,一般大面積軟土地基均採用堆載預壓進行加固,例如福田保稅區,皇崗口岸區,深圳灣填海區,前海與後海填海區等,針對上述填海區的城市道路網,除堆載預壓處理外,也採用拋填擠淤結合強夯、攪拌樁復合地基、強夯塊石墩等方法進行加固。以下介紹幾個典型工程實例。
1.深圳機場場道軟基排水固結試驗
1988年3月,深圳機場籌建處召集專家研討,確定場道區採用超載預壓法加固,隨後,鐵道部科學研究院和浙江大學提交了詳細的試驗方案,經國家計委民航工程咨詢公司認可和民航機場設計院同意後,深圳機場籌建處與鐵道部科學研究院於1988年6月7日簽訂了試驗承包合同。參與本次試驗的包括鐵道部科學研究院周鏡院士、歐陽葆元、吳肖茗、張道寬等人,浙江大學曾國熙、潘秋元,鐵道部四院朱梅生、鄭爾康,鐵道部二局張澤民、汪乃康等參加試驗研究工作,周鏡院士為項目總負責人。現場試驗充分證明,堆載預壓法對機場場道工程的軟基處理是適宜的,試驗成果雖然未被機場工程實際採用,但對深圳地區軟基加固工程具有實用價值。
實驗區加固前淤泥層主要物理性質指標的平均值為:含水量(w)為91%,孔隙比(e)為2.46,密度(p)為1.5g/cm3,Cc為0.628~0.757,Cv為(4.1~8.5)×10-4cm2/s,Ch為(5.3~9.9)×10-4cm2/s,採用袋裝砂井作為豎向排水體,A區間距1.2m,B區為0.9m,砂墊層厚0.8m,要求固結度達到90%,填築期3個月,淤泥厚4.6~9.5m,填土高度及預壓土填高是按地面荷載加滿12 t/m2施加,砂井長度分別為7.0m、9.5m和11.1m,滿載預壓時間A區三個半月,B區為一個月。經預壓加固後,含水量降低21%~32%,孔隙比減少20%~31%,密度(p)增大4.1%~7.9%。B區含水量加固後降至62%,孔隙比降至1.7,十字板強度由預壓前的2.13kPa提高到12.43kPa,三軸不固結不排水強度由4.5kPa提高到26.0kPa,靜力觸探比貫入阻力由7.0kPa提高到53.0kPa。軟土地基在12t/m2荷載作用下,滿載預壓2個月,完成的沉降量約130cm,平均固結度大於90%,加固效果較好。
2.福田保稅區軟基處理工程
福田保稅區佔地超過1.0km2,原是濱海灘塗地帶,後開辟成魚塘,淤泥層厚度2.0~18.0m,由南往北逐漸變厚,含水量平均值為61.1%,孔隙比為1.674,密度為1.63g/cm3,壓縮模量(Es)為156M Pa。採用插塑料板堆載預壓法加固,平均填土厚度約4.0m,超載填土厚度1.5~2.0m,以第3標段為例,淤泥厚度為10~17m,預壓荷載85.1~92.5kPa,實測沉降量1.015~2.295m,滿載預壓180天後,固結度大於90%,剩餘沉降量小於75 m m,淤泥的物理力學性質有了很大的改善,其強度提高一倍,處理效果顯著。
3.深港西部通道軟基處理
場地位於深圳後海片區淺海區域,面積約1.5km2,海水深為2.67~5.61m,海底高程為-1.02m至-6.28m,淤泥厚度5~24m,平均厚10m,淤泥下面為沖積砂礫土,黏性土或花崗岩殘積土。採用插塑料板堆載預壓法處理,填土交工面高程為4.0m,對於淤泥厚度平均為15m的場區,總填土高度約12m,計算平均附加壓力220kPa,排水板間距0.9~1.0m,滿載時間約一年,實測沉降大於3.0m。淤泥含水量從加固前的91%(平均值)降至55%,孔隙比從2.46降至1.49左右,壓縮模量從1.77M Pa增至1.93M Pa,加固效果明顯。
4.後海填海及軟基處理工程
場地位於沙河西路以西,後海濱路以東,濱海大道以南,望海路以北,深港西部通道西北側約43km2的區域。整個場地水深一般2~3m,最深約3.8m,淤泥厚度大部分區域為8~10m,局部可達12m。場地採用堆載預壓法處理,填土高程與西部通道相同,插板間距為1.0~1.1m,填築(包括排水系統設置等)施工期約6個月,超載預壓6個月,實測場地沉降為2.0m,淤泥含水量平均值從86%降為65%,孔隙比從2.4降為1.65,壓縮模量從1.7M Pa增至2.0M Pa,加固效果明顯。
5.寶安新中心區裕安路路基動力排水固結法加固
場地原始地貌為濱海灘塗,道路寬70m,此次處理長度1400m,淤泥厚度4.0~8.0m,經表層清理後鋪設1.0m厚砂墊層,按1.2m×1.2m間距打設塑料排水板,按50m間距設置盲溝和集水井,第一層填土厚約2.0m,然後採用1500~2000kN·m夯擊能按4.0m×8.0m點距強夯6遍,每點夯3~5擊,每遍間隔時間大於10d。再填第二層土厚約1.8m,採用2500~3000kN·m夯擊能再夯6遍,每點夯5~8擊。地基加固後檢測結果表明,淤泥含水量從75%降至59%,孔隙比從2.08降至1.64,液性指數由1.68降至1.18,即淤泥由流塑狀變為接近軟塑狀。根據加固前後靜力觸探和十字板剪切實驗結果表明,比貫入阻力(Ps)由加固前的130kPa提高到330kPa,提高3.25倍;十字板不排水強度(Cu)由加固前的8.58kPa提高至21.0kPa,提高了2.4倍。道路建成後經4年零7個月實際觀測,工後沉降為3.4~7.7cm,平均4.78cm,遠小於設計要求的工後沉降15cm,加固效果非常理想。
該法又稱動、靜荷載聯合排水固結法,通過插排水板提高淤泥排水固結效果,通過回填土堆載預壓和反復多遍強夯使淤泥在循環外荷載作用下加速排水固結進程,實踐證明該法在淤泥厚度不大(4.0~7.0m)且上覆一定厚度填土(3.0~4.0m)時,加固效果明顯,適用於深圳濱海灘塗地區道路和場坪工程,若將該法應用於建築地基時,需研究工後沉降對建築物的影響。該法在皇崗口岸住宅小區(現叫皇御苑小區)、西部通道填海工程第二標段實驗區和珠海、海南等項目中應用,效果良好,並列入廣東省地基處理技術規范中。
6.深圳機場停機坪強夯置換項目
該項目原始地貌為濱海灘塗,淤泥厚度3.0~8.0m,局部最厚處約10m,佔地面積約29×104m2,設計採用強夯置換方案。首先在淤泥層表面鋪2.0~3.0m厚塊石,以3000kN·m夯擊能每點夯20擊,分成若干陣擊,每陣擊間用挖掘機對夯坑喂料,要求累計夯沉量大於淤泥厚度的1.5倍,置換錘直徑(Φ)1.5m,高2.5m,重180~220kN。夯後實際效果表明,當淤泥厚度較小時加固效果較好,但淤泥層厚度較大時工後沉降量大於設計要求,停機坪局部下沉、開裂和積水。該法在深圳灣填海區白石洲路等工程得到推廣應用,並以「強夯置換法」列入深圳市標准《深圳地區地基處理技術規范》。
7.深圳灣濱海休閑帶C段岸線整理及軟基處理工程
該項目大部分原始地貌為濱海平原淤泥區,小部分為已填區。處理面積39.43×104m2。
對於水深較淺,深1~2.5m,淤泥厚度6~13m,根據淤泥厚度不同,採用不同能量(6000 kN·m和8000kN·m)拋石強夯形成岸堤及隔堤,場地內採用堆載預壓形成陸域並進行軟基處理。岸堤採用8000kN·m夯擊能,隔堤採用6000kN·m夯擊能。強夯點夯夯錘必須採用錘徑1.2~1.6m異形錘;起夯面高程+2.0m;岸堤、隔堤先夯中間,後夯兩邊。檢測結果表明:8000kN·m堤底標高達到-9m至-11m;6000kN·m堤底標高達到-6m至-8m,均達到設計要求。
西部通道跨海大橋橋墩附近水深2.5~4.5m,淤泥厚度10~16m,不能採用拋石強夯工藝,採用鋪填砂被出水面,在形成的工作面上施工水泥攪拌樁進行軟基處理。砂被充填袋採用高強度編織型土工織物製作,砂被充填砂料可採用中細砂或細砂,含泥量不大於10%。砂被鋪填層數為8~10層。兩層袋體的充填時間間隔應大於7d或根據監測結果確定。施工期間不得在已做好的砂被上隨意堆載砂石料。砂被的袋體之間不得夾有淤泥。砂被施工完成後,形成了安全穩定的出水工作面,為水泥攪拌樁的施工創造了良好的條件。為濱海公園休閑帶親水岸線的形成創造了良好的條件。
(二)高填土地基處理
針對深圳地區大面積填土地基,常用的處理方法就是強夯加固,強夯法地基處理在深圳得到廣泛應用也積累了豐富的工程經驗。實踐證明,強夯法不僅工期快、費用低,而且加固效果好,缺點是振動和噪音對鄰近建築物和居民有影響。如果場地空曠,對填土地基應優先選用強夯法加固。以下介紹幾個典型工程實例:
1.深圳鹽田港二期碼頭場坪
鹽田港二期碼頭是圍海造地形成的,回填料以微風化花崗岩開山石為主,填石厚度從幾米到二十幾米,平均厚度約15m,面積約30餘萬平方米,採用強夯加固,單擊夯擊能8000kN·m,每點夯12~15擊,夯點間距4.0m×4.0m,夯後做3.0m×3.0m大壓板載荷試驗,地基承載力大於200kPa,變形模量(Eo)大於等於20M Pa,加固效果顯著,能滿足港區集裝箱堆場和碼頭使用要求。
在媽灣港、赤灣港和蛇口港的港區大面積深厚填土地基一般都採用了強夯法進行加固,其中蛇口港有的區域填土厚小於4.0m,下卧淤泥厚度大於5.0m時,採用了振動插板堆載預壓法加固。
2.恆豐工業城廠房地基強夯加固
恆豐工業城有數十棟6層標准輕工業廠房,有一部分分層挖方區,大部分為填土區,原始地貌為剝蝕殘丘地帶,回填料為就近開挖的坡殘積土,填土厚從幾米到十幾米。該項目是20世紀90年代初期施工的,屬深圳早期強夯工程,受設備和技術水平的影響,當時採用的強夯夯擊能較小,單擊夯擊能為1500~3000kN·m,考慮到同一棟廠房一端處於挖方區而另一端處於填方區,地基不均勻沉降問題較突出,強夯設計時對填土較厚區域採用了換填塊石加柱下條形基礎重點強夯的方法,加固效果明顯,該片工業區建成十幾年未發現因地基問題而開裂現象。強夯法在深圳許多工業廠房小區、多層住宅小區和道路、場坪等項目中得到了廣泛的應用。
3.華為龍崗坂田基地
整個項目佔地面積達1.3km2,原始地貌為剝蝕殘丘地帶,經挖填平整後,約60×104m2為填土地基,填料以花崗殘積礫質黏土為主,最大填土厚度為18 m。按場地功能分為生產中心,機加中心、行政中心、科研中心、培訓中心和單身公寓等地塊進行強夯加固,夯擊能按填土厚度從1500~6000 kN·m不等。夯後經標貫和壓板試驗,標貫擊數平均值小於10擊,地基承載力大於200kPa,變形模量大於12M Pa。以華為培訓中心為例,回填土為就近開挖的坡殘積土,填土厚度小於5.0m時採用2000kN·m夯擊能,填土厚度在5.0~8.0m時採用4000kN·m夯擊能,填土厚度在8.0~12.0m時採用6000kN·m夯擊能。夯後進行標貫試驗137次,范圍值8.1~18.4擊,算術平均值為11.0擊,壓實系數為0.86~0.99,平均值0.91。壓板試驗共做10個點,採用1.0m×1.0m方形板,最大沉降量12.29~45.28mm,設計荷載時對應沉降量4.46~12.96mm,承載力大於200kPa,變形模量在12.7~38.6M Pa,加固效果良好。
4.疾病控制中心遷建項目
場地為廢棄的深雲採石場,回填區佔地面積3萬多平方米,擬建5~6層醫學用建築,要求地基承載力(fk)為200kPa,變形模量(Eo)大於等於40M Pa。填料主要是塊石、碎石和石渣等,平均填石厚度約15m,最厚處達20m。設計採用分層強夯,單擊夯擊能採用5000kN·m,每點夯8~12擊,再回填7.0m至設計地平面高程,採用3000kN·m夯擊能進行強夯,每點夯6~8擊,夯後經3.0m×3.0m大壓板載荷試驗10個點,試驗結果見表2-3-28,強夯加固效果良好,完全滿足設計要求。
表2-3-28 疾病控制中心遷建項目大壓板載荷試驗結果匯總表
續表