A. 注册岩土工程师,那么你知道岩和土如何区分吗
岩体与土体的基本区别有以下几个方面:一各矿物成分的比值不同,有的虽然很接近但是也不会完全相同。二是岩土体的矿物颗粒之间的黏结程度不同,一般来说,岩石的黏结要比土体的黏结强,当然全风化的岩石的黏结就很小,但是从各方面来说,它还是岩石,除非,岩石的大小与土粒的大小相当,且完全没有黏结,这个时候它就是土了,而不是全风化的岩石……三是岩体与土体不同,岩体由于压缩模量一般较大(包括全风化的岩石),所以导致岩体中普遍存在着地应力。至于楼主所说的地震波速的区别,我没有做过这个方面的研究,不好多说。我感觉那些土友所说是很可能存在的……我就见到过十分松散的全风化,都成了三四厘米直径的扁不规则岩快,岩快与岩快之间完全没有黏结了,之所以说它是岩而不是土完全是根据大小和成块来说的,这样空隙遍布的情况下,自然剪切波速会很小,但小到哪种程度,我还没有具体研究过……还有就是在研究中只有普遍规律,没有绝对的真理
B. 岩土工程勘察报告
岩土工程勘察报告书是岩土工程勘察的文字成果,它作为提供工程建设的规划、设计和施工参考用资料。岩土工程报告书的编写是在综合分析各项勘察工作所取得的成果基础上进行的,必须结合建筑类型和勘察阶段规定其内容和格式。各类勘察规范中虽然有编写岩土工程报告书的提纲,但也要根据实际情况适当灵活不可受其拘束,强求统一。
总的说来,岩土工程勘察报告的要求是简明扼要,切合主题;内容安排应当合乎逻辑顺序,前后呼应,整体连贯;论证有据,剖析全面,观点正确,数据可靠,结论态度鲜明,准确简练;插图、表格文字说明清晰,图文并茂。
在野外勘察工作和室内土样试验完成后,将岩土工程勘察纲要、勘探孔平面布置图、钻孔记录表、原位测试记录表、岩土的物理力学性质试验成果,连同勘察任务委托书、建筑物规划平面布置图及地形图等有关资料汇总,进行整理、检查、分析、鉴定,经确定无误后,编制正式的岩土工程勘察成果报告。
岩土工程勘察成果报告的任务,在于阐明勘察地区的岩土工程条件,分析存在的岩土工程问题,从而对建筑地区作出岩土工程条件的评价,最后得出结论。岩土工程勘察报告书在内容结构上,一般分为:文字和图表两部分组成。
一、文字部分的内容
文字部分的内容主要包括以下几点:
1.绪论
绪论的内容主要是说明岩土工程勘察的委托单位,进行岩土工程勘察的单位;建筑场地位置;具体的勘察阶段;拟建工程名称、规模、用途;岩土工程勘察目的、要求和任务;勘察方法、勘察工作布置与完成的工作量;取样的数量以及勘察时间、提交的成果。
2.场地的岩土工程条件
主要的工作内容是阐明工作地区的岩土工程条体所处的区域地质、地理环境,以明确各种自然因素(如大地构造、地势、气候等)对该区岩土工程条件形成的意义。各节的内容应当既能阐明区域性及地区性岩土工程条件的特征及其变化规律,又须紧密联系工程目的,不要泛泛而论。
(1)建筑场地自然地理情况及位置、研究区地形、地貌、地质构造运动特征;
(2)场地的地层分布、地质结构及岩土类型和岩土工程性质。主要描述各岩土层的颜色、均匀性、层厚、密度、湿度、稠度等物理力学性质,地基承载力等指标。
(3)水文地质条件:地下水的埋藏深度、水质侵蚀性及当地土层冻结深度。
(4)自然地质作用和岩土工程作用形成的不良地质现象及地震基本烈度。
3.结论及建议
通过建设中遇到的岩土工程问题进行分析论证,对建筑场地各层作为天然地基的稳定性与适宜性的做出评价;各土层的物理力学性质及地基承载力等指标的确定,作为选定建筑物场址、结构形式和规模的地质依据。根据拟建工程的特点,结合场地的岩土性质,提出地基与基础方案设计的建议,推荐地基持力层的最佳方案,如为软弱地基或不良地基,应建议采用何种加固处理方案。对工程施工和使用期间可能发生的岩土工程问题,应提出预测、监控和预防措施的建议。
结论的内容是在上述分析的基础上,对各种具体问题作出简要而明确的回答。态度要明确,措辞要简练,评价要具体,不要含糊其辞,模棱两可。
二、图表部分的内容
岩土工程报告书必须与岩土工程图一致,互相照映,互为补充,共同达到为工程服务的目的。一般岩土工程的图表包括:①勘察点平面布置图;②岩土工程剖面图;③土的物理力学性质试验总表;④重大工程应制出岩土工程图或分区图;⑤地层柱状图;⑥有关试验曲线;⑦原始资料复印件。
一般情况下只要求前3个图表的内容即可,若是重大工程,应根据需要,绘制综合岩土工程图或岩土工程分区图、钻孔柱状图或综合地质柱状图、岩土工程平切面图、岩土工程立体投影图、岩土利用、整理、改造方案的有关图表;岩土工程计算简图及计算成果表;原位测试成果图表以及土样固结试验成果e-p曲线等。
针对一些专门性问题除综合性报告外,尚应提交单项报告如原位测试报告,事故与调查分析报告;岩土改造报告;咨询报告等。
对于小型岩土工程,报告的文字说明可以简化。大型工程或专门性问题的勘察成果报告,则必须提交岩土工程研究报告。
三、岩土工程勘察报告实例
本工程实例取自广州南方岩土工程公司,位于广州南沙开发区的某安置工程的岩土工程勘察,其勘察成果报告实录如下:
广州南沙开发区黄阁镇安置区(一期)初步勘察阶段岩土工程勘察报告
一、前言
(一)工程概况
受广州南沙开发区土地开发中心委托,广东省地质建设工程勘察院对广州市南沙开发区黄阁镇安置区(一期)进行岩土工程勘察,勘察阶段为初步勘察。
黄阁镇安置区(一期)位于番禺区黄阁镇西南约1 km南涌口村与大井村交界处,为黄阁镇城市总体规划工程的一部分。征地面积约949.6亩(633095m2),其中南涌口村128.5亩(85664m2),大井村821.1亩(547431m2),拟建建筑物为3~6层。勘察场区内主要为农业用地,村道南鸿路近东西向将场地分为南北两块,北边以水稻田、菜地为主,南边为蕉林及其他经济林。
(二)目的与任务
(1)初步查明地质构造、地层结构、岩土工程特性、地下水埋藏条件;
(2)查明场地不良地质作用的成因、分布、规模、发展趋势,并对场地的稳定性作出评价;
(3)对场地和地基的地震效应作出初步评价;
(4)初步判定场地地下水对建筑材料的腐蚀性;
(5)结合地质地面调查、现场地质钻探、原位测试和室内岩、土、水试验,初步提出不良地质现象的防治方案和可能的基础方案类型、地基处理设计与施工方案的建议。
(三)执行的规范标准
(1)《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001);
(2)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
(3)《建筑地基基础设计规范》(DBJ15-31-2003);
(4)《软土地区岩土工程勘察规范》(JGJ83-91);
(5)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001);
(6)《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999);
(7)《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001);
(8)《建筑岩土工程钻探技术标准》(JGJ87-92);
(9)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94);
(10)《预应力混凝土管桩技术规程》(DBJ/T15-22-98);
(11)《岩土工程勘察报告编制标准》(CECS98:99)。
(四)勘察点布置、工作量及技术要求
1.勘察点的布置
本次勘察共布置钻孔26个,编号ZK1~ZK26,其中:鉴别孔14个,技术孔12个。钻孔布置情况详见钻孔平面布置图(附图1)及钻孔一览表(附表1)。
2.完成的工作量
接受委托后,我院于2003年8月30日先后组织8台XY-1型钻机进场施工,共完成钻孔26个,总进尺1166.66m,完成的工作量见下表1及钻孔一览表(附表1)。
表1 工作量统计表
3.技术要求
(1)终孔条件(孔深)包括:技术孔:钻入强风化岩3~5m;若强风化基岩埋藏较深,揭示全风化岩不小于5m后终孔;若直接揭示中、微风化岩,揭示厚度达到1~3m即可;若软土厚度较大,在穿过软土层后揭示5~8m较坚硬土层(中密以上砂、砾、卵石层或硬塑状粘性土层)也可终孔。
鉴别孔:揭示强风化岩面即可,若强风化基岩埋藏较深,揭示全风化岩3~5m后终孔;若软土厚度较大,在穿过软土层后揭示5m较坚硬土层(中密以上砂、砾、卵石层或硬塑状粘性土层)也可终孔。
(2)取样、标贯:全部技术孔采取土样,所有钻孔均进行标贯试验,土、水等试样及标贯试验应满足以下要求:①土样采取应保证每个不同地层样品不少于6组。全风化层按一般粘性土取原状样。水样采取2组;②若技术孔因故未能取样而造成取样数量少于规定,可在邻近鉴别孔补充取样;③自地面以下1.5m开始按地层特点和土的均匀程度取样或分层取样,除砂土和碎石土外的各种土层均取原状土,取样间距一般为2.0m,若土层层厚大于6m取样间距可放宽至3~5m;④穿过人工填土或耕植土后开始作标准贯入试验,其间距为2.00m;⑤当锤击数已达50击,而贯入深度未达30cm时,可记录实际贯入深度并终止试验。
二、场地岩土工程条件
(一)地形地貌
场区地貌上处于河口三角洲与剥蚀残丘交界,三面环山,西部约500m为骝岗涌水道,往南汇入蕉门水道,北部、东部及南部为剥蚀残丘。
勘察场地现为耕地、菜地及经济林地,经过人工平整,地势平坦,起伏很小,地面标高一般4.90~5.50m。
场区交通方便,东部紧邻新扩建的黄阁大道,中部的村道南鸿路东西向横贯场区,东接黄阁大道,在场区的西部边界向北联通南涌口村。
(二)岩土类型及工程性质
根据钻孔揭露资料,按地质成因类型、岩土性,将区内地层由上至下分为①人工填土、耕植土层;②第四系全新统海陆交互相沉积层;③第四系上更新统冲积层;④第四系残积层(花岗岩风化残积层);⑤燕山三期花岗岩。现从上至下分述如下:
1.人工填土(
(1)素填土①1灰黄色、浅黄色,主要为路基、田埂填筑土,由粘性土和砂组成,略有压实,稍密状。场区内局部出露,ZK21、ZK23、ZK26揭露,层厚0.80~1.00m,平均0.87m。
(2)耕植土①2褐灰色、褐黄色,主要由粉质粘土组成,软塑状为主,局部可塑,含植物根系(为淤泥硬壳层)。场区内普遍分布。层厚一般0.50~1.20m,平均0.79m。
2.第四系全新统海陆交互相沉积层(
淤泥②1深灰色,灰黑色,饱和,流塑,质较纯,含腐殖质及少量贝壳碎片,钻进时有缩径现象。该层场区内均有分布,顶面埋深0.50~1.50m,平均0.86m,顶面标高3.31~5.37m,平均4.42m,层厚6.70~22.70m,平均12.88m。
该层取样41组,进行标贯试验141次,统计标贯标准值1.3击。
3.第四系上更新统冲积层(
该层场区内均有分布,主要由粉质粘土、淤泥质土、淤泥质粉、细砂、中、粗砂、砾砂、砾石等组成,据其土性不同又细分为七个亚层,分述如下:
(1)粉质粘土③1褐黄色、花斑色,可塑为主,局部软塑,土质较均匀。主要分布在场区南鸿路以北,场区东南部局部分布。除ZK19、ZK21~24外,其余钻孔均有揭露。该层顶面埋深7.20~21.00m,平均12.37m,顶面标高-15.61~-2.01m,平均-7.02m,层厚0.80~7.95m,平均3.95m。
该层取样13组,进行标贯试验38次,统计标贯标准值7.8击。
(2)淤泥质土③2灰—深灰色,饱和,流塑—软塑状,含有机质,夹薄层粉细砂,局部夹腐木,部分地段底部粘粒含量较高,过渡为粘土、粉质粘土。该层场区内大范围分布,除ZK4、ZK8、ZK14及ZK20外,其余钻孔均有揭露。该层顶面埋深13.50~23.50m,平均18.00m,顶面标高-18.83~-8.14m,平均-12.70m,层厚4.70~28.30m,平均13.96m。
该层取样36组,进行标贯试验124次,统计标贯标准值3.2击。
(3)粉质粘土③3灰黄色,可塑为主,局部软塑状,土质较均匀,局部含少量粉细砂。该层分布于场区东部,钻孔ZK7、ZK9、ZK13、ZK15、ZK19 及ZK23 有揭露。该层顶面埋深22.00~30.80m,平均26.75m,顶面标高-25.49~-16.88m,平均-21.60m,层厚1.40~7.40m,平均3.90m。
该层取样3组,进行标贯试验10次,统计标贯标准值7.2击。
(4)淤泥质粉、细砂③4灰色—深灰色,饱和,松散—稍密,分选性一般,含淤泥质,局部夹薄层淤泥。该层主要分布在南鸿路以北场区的西部地段,钻孔ZK5、ZK6、ZK11、ZK17、ZK18、ZK26 孔揭露该层。该层顶面埋深 26.00~38.00m 平均 31.57m,顶面标高-32.65~-20.89m,平均-26.20m,层厚3.00~14.80m,平均8.25m。
该层进行标贯试验22次,统计标贯标准值8.6击。
(5)中、粗砂③5黄色、灰色,饱和,松散—稍密为主,局部中密状,分选性一般,含粘粒,局部含淤泥质。该层分布于场区西北、东南局部,钻孔ZK5、ZK10、ZK15、ZK19、ZK20、ZK22、ZK23有揭露。该层顶面埋深10.80~19.65m,平均15.38m,顶面标高14.30~-5.61m,平均-10.10m,层厚0.80~6.00m,平均2.36m。
该层进行标贯试验8次,统计标贯标准值9.9击。
(6)砾砂③6灰色,饱和,中密~密实,含少量砾、卵石及粘性土。主要分布于场区西部、西南部,钻孔 ZK10、ZK12、ZK16~ZK18、ZK21 及 ZK24 揭露该层。该层顶面埋深33.90~39.50m,平均36.74m,顶面标高-34.11~-29.20m,平均-31.35m,层厚1.60~8.80m,平均4.80m。
该层进行标贯试验9次,统计标贯标准值21.9击。
(7)砾石③7灰色,饱和,中密—密实,含中粗砂及粘性土。场区内分布较少,仅ZK11、ZK17有揭露,且厚度较薄。该层顶面埋深39.60~42.50m,顶面标高-37.15~-33.89m,层厚1.40~2.00m。
4.第四系残积层(Qel)
为燕山三期花岗岩风化残积土,土性为砂质粘性土,根据其状态又分为可塑状及硬塑状两个亚层,分述如下:
(1)可塑状砂质粘性土④1褐黄色、浅灰色、局部灰绿色,可塑,原岩结构已破坏,遇水易软化、崩解。场区北部、东北部钻孔ZK1、ZK3、ZK4、ZK7、ZK8、ZK13、ZK14、ZK17 揭露该层。该层顶面埋深9.90~41.00m,平均24.64m,顶面标高-35.29~-4.74m,平均-19.25m,层厚1.20~14.00m,平均5.02m。
该层取样12组,进行标贯试验17次,统计标贯标准值8.5击。
(2)硬塑状砂质粘性土④2褐黄色、浅灰色、局部灰绿色,硬塑,遇水易软化、崩解。场区内主要分布于南鸿路以北,ZK1~ZK4、ZK7、ZK8、ZK11、ZK13~ZK17、ZK19及ZK20揭露该层。该层顶面埋深21.00~44.50m,平均31.08m,顶面标高-39.15~-15.37m,平均-25.70m,层厚2.00~10.00m,平均4.40m。
该层取样9组,进行标贯试验25次,统计标贯标准值21.9击。
5.燕山三期花岗岩(
为场区下伏基岩,埋深起伏较大,总体上看呈东(北)高西(南)低之势。按风化程度不同,可分为全、强、中风化三个带:
(1)全风化花岗岩带⑤1 褐黄色,黄褐色,局部灰绿色、褐红色,原岩结构可见,长石等矿物已风化成高岭土,岩心呈坚硬土柱状,遇水易软化、崩解。场区内除 ZK1、ZK5、ZK6、ZK9、ZK11、ZK12、ZK18、ZK21、ZK25、ZK26缺失该层外,均有揭露。该层顶面埋深23.00~48.50m,平均36.04m,顶面标高-42.79~-17.37m,平均-30.81m,揭露层厚2.20~12.75m,平均5.05m。
该层取样7组,进行标贯试验26次,统计标贯标准值37.2击。
(2)强风化花岗岩带⑤2褐黄色、灰黄色,局部浅灰色、灰绿色、紫红色,岩心坚硬土柱状、半岩半土状为主,局部风化不均匀,夹碎块状。除 ZK3、ZK5、ZK6、ZK10、ZK11、ZK16、ZK18、ZK19外均有揭露。该层顶面埋深26.80~53.00m,平均38.39m,顶面标高-47.29~-21.31m,平均-33.12m,揭露层厚0.70~16.90m,平均5.61m。
进行标贯试验25次,统计标贯标准值55.2击。
(3)中风化花岗岩带⑤3灰色,灰黄色,中粗粒花岗结构,块状构造,组成矿物为长石、石英、云母等,裂隙发育,岩心块状、短柱状。本次勘察有ZK1、ZK5、ZK6及ZK17、ZK23共五个钻孔揭露该层。该层顶面埋深27.50~58.40m,平均40.86m,顶面标高-52.69~-22.01m,平均-35.50m,揭露层厚0.50~3.00m,平均1.17m。
该层取岩样1组,作天然单轴抗压强度试验,平均值为30.95MPa。
(三)场地水文地质条件
1.地下水水位
勘察施工期间,在钻探完成后24h以后,对地下水位进行量测。实测钻孔地下水稳定水位埋深为0.40~1.00m。由于钻探期间施工期较短,且勘察期间雨天较多,观测的地下水位不能代表长期地下水位。
2.地下水类型
区内地下水属第四系孔隙潜水类型为主,基岩裂隙水次之,局部属微承压水。第四系海相沉积、冲积、残积的淤泥、淤泥质土、粉质粘土、砂质粘性土及全风化花岗岩等,属微弱透水层,含水性微弱,水量不丰富,可视为相对隔水层。粉、细砂、中、粗砂、砾砂及砾石等,属透水层,透水性较好,含水性也较好,水量较丰富,为本区地下水主要赋集地层。
基岩裂隙水主要赋存于花岗岩的强、中风化基岩中,属裂隙水弱透水层,含水性弱,水量不甚丰富。
场区地下水主要靠大气降水及西部骝岗涌等河涌水道侧向渗透补给。地表水向附近河涌及水沟直接排泄,排泄较通畅。
3.地下水评价
本次勘察在钻孔ZK6、ZK23 各取水样一组进行水质分析。按照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)有关规定,场地两组水样对混凝土结构、钢筋混凝土中的钢筋及钢结构均具有中等腐蚀性。
(四)地质构造及场地稳定性
本次勘察未发现场区内有明显断裂构造迹象。
根据广东省地震局地震基本烈度区划分及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),该区位于地震基本烈度Ⅶ度区,抗震设计基本地震加速度值为0.10 g。区内场地土类型属软弱土。按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001中表4.1.6划分,建筑场地类别属Ⅲ类场地;并根据地质、地形、地貌特征,本区地基属抗震不利地段。
三、岩土物理力学性质指标的统计及选用
(一)标准贯入试验
场区内各岩土层标准贯入试验击数统计见下表2(根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中有关规定,表中数值未进行杆长修正)。
(二)各(岩)土层物理力学参数
各(岩)土层的物理力学性质指标详见土工试验成果表(附表2),指标的统计见下表3。
四、岩土工程评价与分析
(一)地基土评价
1.人工填土、耕植土层
①1素填土 场区内局部分布,厚度薄,略有压实,稍密状。
①2耕植土 场区内普遍分布,主要由粉质粘土组成,软塑状为主,局部可塑,为下卧淤泥硬壳层,厚度薄。
表2 各岩土层标准贯入试验统计表
注:淤泥、淤泥质土层中自落击按1击统计。
2.第四系全新统海陆交互相沉积层
②1淤泥 场区内普遍分布。该层厚度大,埋深浅,顶面埋深0.50~1.50m,平均0.86m,层厚6.70~22.70m,平均12.88m。土层压缩性高,承载力低,易触变,不宜考虑作基础持力层。
3.第四系上更新统冲积层(
③1粉质粘土 场区内大部分地段分布,主要分布在场区南洪路以北,场区东南部局部分布。该层顶面埋深7.20~21.00m,平均12.37m,层厚0.80~7.95m,平均3.99m。具一定承载力,可考虑作为复合地基持力层。
③2淤泥质土 该层场区内大范围分布,仅场区东部局部地段缺失。该层顶面埋深13.50~23.50m,平均18.00m,层厚4.70~28.30m,平均13.96m。该土层压缩性高,承载力低,不可作基础持力层。
③3粉质粘土 主要分布于场区东部。该层顶面埋深22.00~30.80m,平均26.75m,层厚1.40~7.40m,平均3.90m。该土层具一定承载力,可考虑作为摩擦桩基础持力层。
③4淤泥质粉、细砂 该层主要分布在南洪路以北场区的西部地段。该层顶面埋深26.00~38.00m,平均31.57m,层厚3.00~14.80m,平均8.25m。该土层具一定承载力,可考虑作为摩擦桩基础持力层。
③5中、粗砂 分布于场区西北、东南局部,顶面埋深10.80~19.65m,平均15.38m,顶面标高-14.30~-5.61m,平均-10.10m,层厚0.80~6.00m,平均2.36m。厚度薄,变化大,属不稳定层,一般不单独考虑作为桩基础持力层。
③6砾砂 主要分布于场区西部、西南部,该层顶面埋深33.90~39.50m,平均36.74m,层厚1.60~8.80m,平均4.80m。该土层承载力较高,可作为桩基础持力层。
③7砾石 场区内分布较少,仅ZK11、ZK17揭露,且厚度较薄。该层顶面埋深39.60~42.50m,顶面标高-37.15~-33.89m,层厚1.40~2.00m。
表3 土工试验数据统计及建议标准值表
4.第四系残积层
④1可塑状砂质粘性土 场区北部、东北部分布该层。该层顶面埋深9.50~41.00m,平均24.59m,层厚1.20~14.40m,平均5.07m。具一定承载力,可考虑作为桩基础持力层。
④2硬塑状砂质粘性土 场区内主要分布于南鸿路以北。该层顶面埋深 21.00~44.50m,平均31.08m,层厚2.00~10.00m,平均4.40m。具一定承载力,可作为桩基础持力层。
5.燕山三期花岗岩(
⑤1全风化花岗岩带 场区内大部分钻孔,顶面埋深23.00~48.50m,平均36.04m,揭露层厚2.20~12.75m,平均5.05m。承载力较高,可作为桩基础持力层。
⑤2强风化花岗岩带 场区内大部分钻孔揭露,顶面埋深 26.80~53.00m,平均38.39m,揭露层厚0.70~16.90m,平均5.61m。承载力高,为预应力管桩基础的良好持力层。
⑤3中风化花岗岩带 本次勘察仅有 5个钻孔揭露该层。该层顶面埋深 27.50~58.40m,平均40.86m,揭露层厚0.50~3.00m,平均1.17m。
(二)地基(岩)土承载力
各(岩)土层建议地基地基承载力特征值及变形模量、压缩模量见表4。
表4 地基承载力数据(fak、E0、Es)一览表
(三)基础方案评价与分析
拟建建筑为3~6层楼,结合现场岩土工程条件,按基础类型分述如下:
1.浅基础方案
场区内软弱土层普遍分布,且厚度大,埋深浅,若拟建物为3层以下住宅建筑物,单柱荷载相对较小,可考虑采用筏板基础,坐于淤泥的上覆硬壳层(耕植层)。
若采用筏板基础,设计时应注意按软土的强度变形沉降及其影响深度进行计算。并注意考虑深厚淤泥层的次固结变形的影响因素,以确保建筑物在使用期内不出现正常使用极限状态。
附图1 工程勘探点平面图
2.复合地基方案
场区内大部分地段在②1淤泥与③2淤泥质土之间分布有③1粉质粘土,该土层埋深较浅,平均12.39m,层厚平均3.99m,具一定承载力,在验算其下卧③2淤泥质土变形沉降,若能满足要求的前提下,可考虑采用深层搅拌桩、砂石桩、CFG桩等复合地基的基础方案。由于场地部分地段淤泥有机质含量高,若地下水有机酸含量高,pH值小于4,则采用水泥土搅拌法而不宜采用干法。
3.桩基础方案
场区北部、东部淤泥厚度相对较薄,可作为桩基础持力层的土层埋深相对较浅,当拟建筑物的单柱荷载较大时,宜考虑采用桩基础方案。这一地段可选择作为端承摩擦桩或摩擦端承桩的持力层有③5、③6、③7的砂、砾层;第四系④1、④2砂质粘性土层及花岗岩全、强风化岩。
附图2 钻孔柱状图
附图3 工程地质剖面图
附表1 勘探点一览表
附表2 土工试验成果表
续表
参考文献
中华人民共和国行业标准.《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJT72-2004J366-2004)
中华人民共和国行业标准.《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2002 06-20)
中华人民共和国行业标准.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002-04-13)
中华人民共和国行业标准.《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94 09-07)
中华人民共和国行业标准.《土工试验方法标准》(GBT 50123-1999 09-07)
中华人民共和国行业标准.《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001 03-18)
陈希哲.2002.《土力学地基基础》.北京:清华大学出版社
李智毅,唐辉明.2000.《岩土工程勘察》.中国地质大学出版社
林宗元主编.2003.《简明岩土工程勘察设计手册》中国建筑工业出版社
林宗元主编.2005.《岩土工程试验监测手册》中国建筑工业出版社
孟高头.1997.《土体原位测试机理、方法及其工程应用》[M].北京:地质出版社
彭承光,李运贵,李子权,王业新.1995.《建筑场地岩土工程勘察基础》
王常明.2004.《土力学》.长春:吉林大学出版社
王钟琦,孙广忠,刘双光等.1986.《岩土工程测试技术》.北京:中国建筑工业出版社
袁灿勤,王旭东,李俊才,徐建龙,阮永平.1994.《岩土工程勘察》西南交通大学出版社
张喜发,刘超臣,栾作田,张文殊.1984.《工程地质原位测试》[M].北京:地质出版社
张咸恭,李智毅,郑达辉,李曰国.2004.《专门工程地质学》.北京:地质出版社
C. 软弱地基处理
一、软弱地基的种类和特点
深圳依山面海,特区范围内软弱地基主要有滨海滩涂地区的淤泥和淤泥质土,也包括冲洪积的松散砂层;另一类常遇到的是因场地平整形成的高填土地基。本节主要针对上述二类软弱地基的处理进行分析。
1.软土地基的特点
深圳软土主要分布在深圳湾、后海、前海以及宝安西乡至沙井沿海滩涂地区,至于湖、塘、河沟等处薄层淤泥和第三纪淤泥质土处理相对较简单,不作详细分析。深圳滨海软土厚度一般在几米至二十余米,深圳软土具有一般软土所共有的特性,如高含水量(最大可达90%以上),大孔隙比(最大可超过2.5),高压缩性(压缩模量一般小于2.0MPa)和低强度(不排水强度可低于4.0kPa)等。
随着填海规模的扩大,填海区域已从滩涂向浅海延伸,如深港西部通道、大铲岛集装箱码头和机场二期等填海工程,淤泥厚度可达二十余米,含水量可达120%,沉降比(沉降量与厚度之比)可达30%以上,地基处理的费用也在增加,围海造地成本从300元/m2至1000元/m2不等。由于地基处理措施不当或不进行处理所引起的地面沉降,造成地坪开裂,管道断裂或影响设备正常使用等损失也逐渐增加。因此,认识到软土地基沉降大可能带来的影响,采取积极有效的处理措施是很重要的。
2.填土地基的特点
填土地基在深圳广泛存在,尤其是港口填海区地基处理、采石坑回填等问题。常见的填料有坡残积土和开山石,厚度一般从几米到一二米,局部可达30m以上,也有个别填海区有吹填淤泥或砂(如宝安新中心区和大铲岛集装箱码头等),当然也有个别地方填有建筑垃圾、基坑开挖弃土和生活垃圾等,一般都是新近堆填的,未完成自重固结,未经处理不能作为建筑物地基,并将影响地坪道路和管线的正常使用。
填土地基由于填料差异很大,堆填时间不等,所以填土的物理力学指标很难确定。如果单纯由开山石堆填而成(如盐田港区),或单纯由坡残积土就近开挖回填平整而成(如一些建筑小区),则处理较简单也较容易把握其工程性质。如果是由各类弃土无序回填形成的场地,其物理力学性质很难把握,处理也很困难。目前对填土地基勘察时一般都未做原位测试和室内试验,有的报告仅对填料成分和性状进行定性描述。填土的主要特性是强度低、压缩性高和均匀性差,一般还具有浸水湿陷性,对有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土,处理时尤应注意。
二、软弱地基处理方法分类
(一)软弱地基处理的目的和意义
建(构)筑物地基问题主要包括以下4个方面。
1)强度及稳定性问题。当地基的抗剪强度不足以支承上部结构的自重及外荷载,即会产生局部或整体剪切破坏。
2)压缩及不均匀沉降问题。当地基在上部结构的重量及外荷载作用下产生过大的变形会影响结构物的正常使用,特别是超过结构物所能容许的不均匀沉降时,结构物可能开裂破坏。
3)地基的渗漏量或水力比降超过结构物及地基的容许值时,会发生水量的流失以及潜蚀和管涌,有可能导致失败。
4)地震、机器以及车辆的振动和爆破等动力荷载可能引起地基土,特别时砂土的液化和软土的震陷等危害。
据调查统计,世界上各种土木、水利、交通等类工程的事故中地基问题通常是主要原因。
(二)软弱地基处理方法分类
软弱地基处理的方法种类很多,每种方法各有独自的特色,其处理效果和适用条件也不尽相同,一种地基处理方法有可能会同时具有几种不同的作用,如碎石桩具有置换、挤密、排水和加筋的多重作用。各种方法大多数单独使用,但有时也将几种方法组合应用。按地基处理的加固原理,软弱地基处理方法分类见表2-3-27。
表2-3-27 常用的地基处理方法分类表
(三)深圳地区常用的地基处理方法
1.排水固结法
排水固结法主要用于解决饱和软土地基的沉降和稳定问题,通过在软土中打设竖向排水井(砂井或塑料排水板等),在附加外荷载作用下,使土中的孔隙水被慢慢排出,孔隙比减小,地基发生固结变形,地基土的强度逐渐增长。
由于附加外荷载不同,排水固结法又分为堆载预压或超载预压、真空联合堆载预压以及堆载加强夯的动力排水固结法。
2.强夯法
由于深圳建设过程的场地平整时出现大量填土地基,强夯法是深圳最常见的地基处理方法。该法是用起重设备(常用履带式起重机)将100~400kN重锤从高处落下,反复多次夯击地面,将地基进行夯实。对非饱和砂性土,主要是动力压密过程,对饱和性黏土,还有排水固结作用。深圳地区也有将强夯法和预压法结合对软土进行动力排水固结法加固的工程实例,还有的道路和场坪工程将块石置换软土采用强夯置换法加固的项目。
3.水泥搅拌桩复合地基法
该法主要用于加固软土,将水泥和软土用机械强制拌合形成水泥土桩,利用水泥土桩与桩间土共同作用形成复合地基。该法可用于道路路基和轻型建筑物地基,该法在深圳地区得到较多的应用。
针对低强夯的粉质黏土、较松散的砂性土,也有采用旋喷桩和砂石桩复合地基的,近几年在岩溶地区也有采用低强度砼桩复合地基的工程实例。在道路路基加固工程中,还有采用预应力管桩复合地基的项目。
4.换土垫层法和托换技术
换土垫层法和托换技术在深圳地区也常适用。事实上许多地基处理技术在深圳都有应用的工程实例,不再一一列举。
三、软弱地基处理的主要方法和经验
(一)滨海淤泥的处理
针对深圳滨海淤泥地基,常用的处理方法是排水固结法,除个别场地(如大铲岛集装箱码头)采用真空预压外,一般大面积软土地基均采用堆载预压进行加固,例如福田保税区,皇岗口岸区,深圳湾填海区,前海与后海填海区等,针对上述填海区的城市道路网,除堆载预压处理外,也采用抛填挤淤结合强夯、搅拌桩复合地基、强夯块石墩等方法进行加固。以下介绍几个典型工程实例。
1.深圳机场场道软基排水固结试验
1988年3月,深圳机场筹建处召集专家研讨,确定场道区采用超载预压法加固,随后,铁道部科学研究院和浙江大学提交了详细的试验方案,经国家计委民航工程咨询公司认可和民航机场设计院同意后,深圳机场筹建处与铁道部科学研究院于1988年6月7日签订了试验承包合同。参与本次试验的包括铁道部科学研究院周镜院士、欧阳葆元、吴肖茗、张道宽等人,浙江大学曾国熙、潘秋元,铁道部四院朱梅生、郑尔康,铁道部二局张泽民、汪乃康等参加试验研究工作,周镜院士为项目总负责人。现场试验充分证明,堆载预压法对机场场道工程的软基处理是适宜的,试验成果虽然未被机场工程实际采用,但对深圳地区软基加固工程具有实用价值。
实验区加固前淤泥层主要物理性质指标的平均值为:含水量(w)为91%,孔隙比(e)为2.46,密度(p)为1.5g/cm3,Cc为0.628~0.757,Cv为(4.1~8.5)×10-4cm2/s,Ch为(5.3~9.9)×10-4cm2/s,采用袋装砂井作为竖向排水体,A区间距1.2m,B区为0.9m,砂垫层厚0.8m,要求固结度达到90%,填筑期3个月,淤泥厚4.6~9.5m,填土高度及预压土填高是按地面荷载加满12 t/m2施加,砂井长度分别为7.0m、9.5m和11.1m,满载预压时间A区三个半月,B区为一个月。经预压加固后,含水量降低21%~32%,孔隙比减少20%~31%,密度(p)增大4.1%~7.9%。B区含水量加固后降至62%,孔隙比降至1.7,十字板强度由预压前的2.13kPa提高到12.43kPa,三轴不固结不排水强度由4.5kPa提高到26.0kPa,静力触探比贯入阻力由7.0kPa提高到53.0kPa。软土地基在12t/m2荷载作用下,满载预压2个月,完成的沉降量约130cm,平均固结度大于90%,加固效果较好。
2.福田保税区软基处理工程
福田保税区占地超过1.0km2,原是滨海滩涂地带,后开辟成鱼塘,淤泥层厚度2.0~18.0m,由南往北逐渐变厚,含水量平均值为61.1%,孔隙比为1.674,密度为1.63g/cm3,压缩模量(Es)为156M Pa。采用插塑料板堆载预压法加固,平均填土厚度约4.0m,超载填土厚度1.5~2.0m,以第3标段为例,淤泥厚度为10~17m,预压荷载85.1~92.5kPa,实测沉降量1.015~2.295m,满载预压180天后,固结度大于90%,剩余沉降量小于75 m m,淤泥的物理力学性质有了很大的改善,其强度提高一倍,处理效果显着。
3.深港西部通道软基处理
场地位于深圳后海片区浅海区域,面积约1.5km2,海水深为2.67~5.61m,海底高程为-1.02m至-6.28m,淤泥厚度5~24m,平均厚10m,淤泥下面为冲积砂砾土,黏性土或花岗岩残积土。采用插塑料板堆载预压法处理,填土交工面高程为4.0m,对于淤泥厚度平均为15m的场区,总填土高度约12m,计算平均附加压力220kPa,排水板间距0.9~1.0m,满载时间约一年,实测沉降大于3.0m。淤泥含水量从加固前的91%(平均值)降至55%,孔隙比从2.46降至1.49左右,压缩模量从1.77M Pa增至1.93M Pa,加固效果明显。
4.后海填海及软基处理工程
场地位于沙河西路以西,后海滨路以东,滨海大道以南,望海路以北,深港西部通道西北侧约43km2的区域。整个场地水深一般2~3m,最深约3.8m,淤泥厚度大部分区域为8~10m,局部可达12m。场地采用堆载预压法处理,填土高程与西部通道相同,插板间距为1.0~1.1m,填筑(包括排水系统设置等)施工期约6个月,超载预压6个月,实测场地沉降为2.0m,淤泥含水量平均值从86%降为65%,孔隙比从2.4降为1.65,压缩模量从1.7M Pa增至2.0M Pa,加固效果明显。
5.宝安新中心区裕安路路基动力排水固结法加固
场地原始地貌为滨海滩涂,道路宽70m,此次处理长度1400m,淤泥厚度4.0~8.0m,经表层清理后铺设1.0m厚砂垫层,按1.2m×1.2m间距打设塑料排水板,按50m间距设置盲沟和集水井,第一层填土厚约2.0m,然后采用1500~2000kN·m夯击能按4.0m×8.0m点距强夯6遍,每点夯3~5击,每遍间隔时间大于10d。再填第二层土厚约1.8m,采用2500~3000kN·m夯击能再夯6遍,每点夯5~8击。地基加固后检测结果表明,淤泥含水量从75%降至59%,孔隙比从2.08降至1.64,液性指数由1.68降至1.18,即淤泥由流塑状变为接近软塑状。根据加固前后静力触探和十字板剪切实验结果表明,比贯入阻力(Ps)由加固前的130kPa提高到330kPa,提高3.25倍;十字板不排水强度(Cu)由加固前的8.58kPa提高至21.0kPa,提高了2.4倍。道路建成后经4年零7个月实际观测,工后沉降为3.4~7.7cm,平均4.78cm,远小于设计要求的工后沉降15cm,加固效果非常理想。
该法又称动、静荷载联合排水固结法,通过插排水板提高淤泥排水固结效果,通过回填土堆载预压和反复多遍强夯使淤泥在循环外荷载作用下加速排水固结进程,实践证明该法在淤泥厚度不大(4.0~7.0m)且上覆一定厚度填土(3.0~4.0m)时,加固效果明显,适用于深圳滨海滩涂地区道路和场坪工程,若将该法应用于建筑地基时,需研究工后沉降对建筑物的影响。该法在皇岗口岸住宅小区(现叫皇御苑小区)、西部通道填海工程第二标段实验区和珠海、海南等项目中应用,效果良好,并列入广东省地基处理技术规范中。
6.深圳机场停机坪强夯置换项目
该项目原始地貌为滨海滩涂,淤泥厚度3.0~8.0m,局部最厚处约10m,占地面积约29×104m2,设计采用强夯置换方案。首先在淤泥层表面铺2.0~3.0m厚块石,以3000kN·m夯击能每点夯20击,分成若干阵击,每阵击间用挖掘机对夯坑喂料,要求累计夯沉量大于淤泥厚度的1.5倍,置换锤直径(Φ)1.5m,高2.5m,重180~220kN。夯后实际效果表明,当淤泥厚度较小时加固效果较好,但淤泥层厚度较大时工后沉降量大于设计要求,停机坪局部下沉、开裂和积水。该法在深圳湾填海区白石洲路等工程得到推广应用,并以“强夯置换法”列入深圳市标准《深圳地区地基处理技术规范》。
7.深圳湾滨海休闲带C段岸线整理及软基处理工程
该项目大部分原始地貌为滨海平原淤泥区,小部分为已填区。处理面积39.43×104m2。
对于水深较浅,深1~2.5m,淤泥厚度6~13m,根据淤泥厚度不同,采用不同能量(6000 kN·m和8000kN·m)抛石强夯形成岸堤及隔堤,场地内采用堆载预压形成陆域并进行软基处理。岸堤采用8000kN·m夯击能,隔堤采用6000kN·m夯击能。强夯点夯夯锤必须采用锤径1.2~1.6m异形锤;起夯面高程+2.0m;岸堤、隔堤先夯中间,后夯两边。检测结果表明:8000kN·m堤底标高达到-9m至-11m;6000kN·m堤底标高达到-6m至-8m,均达到设计要求。
西部通道跨海大桥桥墩附近水深2.5~4.5m,淤泥厚度10~16m,不能采用抛石强夯工艺,采用铺填砂被出水面,在形成的工作面上施工水泥搅拌桩进行软基处理。砂被充填袋采用高强度编织型土工织物制作,砂被充填砂料可采用中细砂或细砂,含泥量不大于10%。砂被铺填层数为8~10层。两层袋体的充填时间间隔应大于7d或根据监测结果确定。施工期间不得在已做好的砂被上随意堆载砂石料。砂被的袋体之间不得夹有淤泥。砂被施工完成后,形成了安全稳定的出水工作面,为水泥搅拌桩的施工创造了良好的条件。为滨海公园休闲带亲水岸线的形成创造了良好的条件。
(二)高填土地基处理
针对深圳地区大面积填土地基,常用的处理方法就是强夯加固,强夯法地基处理在深圳得到广泛应用也积累了丰富的工程经验。实践证明,强夯法不仅工期快、费用低,而且加固效果好,缺点是振动和噪音对邻近建筑物和居民有影响。如果场地空旷,对填土地基应优先选用强夯法加固。以下介绍几个典型工程实例:
1.深圳盐田港二期码头场坪
盐田港二期码头是围海造地形成的,回填料以微风化花岗岩开山石为主,填石厚度从几米到二十几米,平均厚度约15m,面积约30余万平方米,采用强夯加固,单击夯击能8000kN·m,每点夯12~15击,夯点间距4.0m×4.0m,夯后做3.0m×3.0m大压板载荷试验,地基承载力大于200kPa,变形模量(Eo)大于等于20M Pa,加固效果显着,能满足港区集装箱堆场和码头使用要求。
在妈湾港、赤湾港和蛇口港的港区大面积深厚填土地基一般都采用了强夯法进行加固,其中蛇口港有的区域填土厚小于4.0m,下卧淤泥厚度大于5.0m时,采用了振动插板堆载预压法加固。
2.恒丰工业城厂房地基强夯加固
恒丰工业城有数十栋6层标准轻工业厂房,有一部分分层挖方区,大部分为填土区,原始地貌为剥蚀残丘地带,回填料为就近开挖的坡残积土,填土厚从几米到十几米。该项目是20世纪90年代初期施工的,属深圳早期强夯工程,受设备和技术水平的影响,当时采用的强夯夯击能较小,单击夯击能为1500~3000kN·m,考虑到同一栋厂房一端处于挖方区而另一端处于填方区,地基不均匀沉降问题较突出,强夯设计时对填土较厚区域采用了换填块石加柱下条形基础重点强夯的方法,加固效果明显,该片工业区建成十几年未发现因地基问题而开裂现象。强夯法在深圳许多工业厂房小区、多层住宅小区和道路、场坪等项目中得到了广泛的应用。
3.华为龙岗坂田基地
整个项目占地面积达1.3km2,原始地貌为剥蚀残丘地带,经挖填平整后,约60×104m2为填土地基,填料以花岗残积砾质黏土为主,最大填土厚度为18 m。按场地功能分为生产中心,机加中心、行政中心、科研中心、培训中心和单身公寓等地块进行强夯加固,夯击能按填土厚度从1500~6000 kN·m不等。夯后经标贯和压板试验,标贯击数平均值小于10击,地基承载力大于200kPa,变形模量大于12M Pa。以华为培训中心为例,回填土为就近开挖的坡残积土,填土厚度小于5.0m时采用2000kN·m夯击能,填土厚度在5.0~8.0m时采用4000kN·m夯击能,填土厚度在8.0~12.0m时采用6000kN·m夯击能。夯后进行标贯试验137次,范围值8.1~18.4击,算术平均值为11.0击,压实系数为0.86~0.99,平均值0.91。压板试验共做10个点,采用1.0m×1.0m方形板,最大沉降量12.29~45.28mm,设计荷载时对应沉降量4.46~12.96mm,承载力大于200kPa,变形模量在12.7~38.6M Pa,加固效果良好。
4.疾病控制中心迁建项目
场地为废弃的深云采石场,回填区占地面积3万多平方米,拟建5~6层医学用建筑,要求地基承载力(fk)为200kPa,变形模量(Eo)大于等于40M Pa。填料主要是块石、碎石和石渣等,平均填石厚度约15m,最厚处达20m。设计采用分层强夯,单击夯击能采用5000kN·m,每点夯8~12击,再回填7.0m至设计地平面高程,采用3000kN·m夯击能进行强夯,每点夯6~8击,夯后经3.0m×3.0m大压板载荷试验10个点,试验结果见表2-3-28,强夯加固效果良好,完全满足设计要求。
表2-3-28 疾病控制中心迁建项目大压板载荷试验结果汇总表
续表