探究岩土工程勘察桩基持力层选择

　　摘要：在建筑业迅猛发展的今天，岩土工程勘察是工程建筑中的一个重要步骤，要保证工程按时、按质、按量完成，岩土工程勘察工作的准确性和全面性十分重要。本文介绍了无锡市南长区地块商业项目拟建岩土工程勘察的实际工程资料，并给出岩土工程分析与评价，供大家参考。
　　关键字：岩土工程；工程勘察；分析评价
　　前言
　　随着经济的不断发展，城市也在迅速的发展中，尤其近年来高层建筑犹如雨后春笋，在大城市中蔓延开来。关于高层建筑特点是荷载大，基础埋深大，且一般基础宽度大。这些特点决定了勘察工作量大，内容广，岩土工程评价面广，且要有深度。桩型采用钻孔灌注桩或钢管桩，在地质条和周边环境比较复杂的情况下，桩基持力层的选择就显得比较困难，需考虑各种因素。
　　1.工程概况
　　拟建的工程为无锡市南长区XDG-2006-15号地块商业项目，其北侧为陈列馆路，南侧为文化路。西侧与无锡市图书馆相邻，陈列馆路北侧为三馆合建工程，文化路南侧为新建居民小区。总用地面积29159.2平方米，总建筑面积373918平方米。根据总平面布置图，拟建3幢塔楼、地下车库和商业用房，塔楼一、二、三地下室与地下车库连成一体。其中中部为主楼（塔楼一），东西为辅楼（塔楼二、塔楼三）。如下图1所示
　　图1平面布置图
　　
　　
　　依据拟建物性质、场地和地基复杂程度，本工程重要性等级为一级，场地复杂程度为二级，地基的复杂程度为二级，综合确定本工程勘察项目等级为甲级。根据勘察任务委托书，拟建物性质要求见下表1：
　　
　　2、场地工程地质条件和水文地质条件
　　2.1地形地貌
　　2.1.1拟建场地位于长江三角洲南缘，属三角洲冲积、湖积平原。
　　2.1.2拟建场地原有建筑均已拆除，场地地势较为平坦，地面标高在4.30m～5.05m。
　　2.1.3拟建场地冲积层厚90米左右，以下为青龙灰岩，溶洞极为发育。
　　2.2地基的构成和特点
　　本次勘察根据工程地质钻探、原位测试、波速试验及室内试验分析表明：拟建场地在约90.0米以上主要为粘性土和粉土，可划分为12层，约90米以下为三叠系青龙组灰岩。
　　各土层特征描述如下：
　　第①层填土层以粘性土为主，含少量碎石和建筑垃圾。
　　第②层粉质粘土层，可塑-硬塑，中等压缩性。土质较均匀，含少量铁锰质结核。
　　第③层粘土层，可塑，中等压缩性。土质较均匀，含少量铁锰质结核。。
　　第④层粉质粘土层，软塑，中等-高等压缩性。土质不均匀，含半腐植质和贝壳碎屑，夹薄层粉土。
　　第⑤层可分为2个亚层，自上而下土质变好。在场地内均布。第⑤1层粘土层，可塑-硬塑，中等压缩性。土质较均匀，含铁锰质结核和少量植物根茎。第⑤2粉质粘土层，硬塑，中等压缩性。土质较均匀，含铁锰质结核。
　　第⑥层粉质粘土层，可塑，中等压缩性。土质不均匀，含氧化铁锈斑。在场地内均布。在第⑥层顶部局部分布第⑥t层粉土透镜体，厚度0.8-3.7米不等，土质不均匀，以粘粒含量＞10%为主，夹薄层粘性土。
　　第⑦层可分为2个亚层，自上而下土质变软。第⑦1层粉质粘土夹粉土层，软塑-可塑，中等-高等压缩性。土质不均匀，含植物根茎，夹薄层粉土。第⑦2层粉质粘土，流塑-软塑，高等压缩性。土质较均匀，夹贝壳碎屑。
　　第⑧层粉质粘土层，可塑-硬塑，中等压缩性。土质不均匀，含铁锰质结核。在42-46米深度范围局部夹第⑧t层粉土层，厚度0.9-5.1米，以粘粒含量＜10%为主，少量粉砂，含云母。
　　第⑨层粉土层，中密，中等压缩性，土质较均匀，以粘粒含量＜10%为主，含云母。
　　第⑩层粘土层，硬塑，中等压缩性，含铁锰质结核，局部夹少量碎石，碎石2-4mm不等。
　　第⑾层可分亚层。第⑾1-1层粉土，中密，中等压缩性。土质较均匀，以粘粒含量＜10%为主，夹薄层粘性土。含云母碎屑。在场地内局部分布，第⑾1-2层粉质粘土层，可塑，中等压缩性，土质不均匀，夹薄层粉土。第⑾2层粉质粘土层，可塑，中等压缩性，土质较均匀，含钙质结核。
　　第⑿层粘土层，硬塑-坚硬，中等-低等压缩性。土质较均匀，含少量0.5-5cm碎石，底部局部有残积土。
　　第⒀层为石灰岩。在80.1-124.0深度范围分布有多层溶洞。
　　2.3水文地质条件
　　2.3.1上层滞水
　　野外施工期间在钻孔附近挖浅坑测得上层滞水，见下表。
　　
　　由于周遍环境的影响，剔除了一些不合理的数据。测量结果揭示，上层滞水初见水位埋深为2.56～3.50米，初见水位标高为1.03～1.86米。地下稳定水位埋深为1.00～2.14米，稳定水位标高为2.40～4.01米。
　　2.3.2承压水：
　　根据现场对第⑧t层、第⑨层、第⑾1-1层进行承压水位观测，承压水位观测值详见下表。
　　承压水位观测表（如下）
　　
　　孔隙水压力测试(静水压力)（如下）
　　
　　⑥t层粉土夹粉质粘土为透镜体，局部分布冒水量不大。
　　根据承压水头观测和孔隙水压力测试，第⑧t层水位埋深起伏较大，承压水埋深8.70-16.29米，承压水埋深标高-4.17～-11.84米，第⑨层承压水埋深10.80～14.85米，承压水埋深标高-6.35～-10.2米，第⑾1-1层承压水埋深19.82～-27.31米，承压水埋深标高-15.32～-22.61米。
　　2.3.3水质和土质化学分析
　　现场取水样进行水质分析，潜水地下水的PH值分别为9.14、7.76。第⑨层地下水的PH值分别为7.28、8.06。第⑾1-1层地下水的PH值分别为7.03、7.20。
　　根据国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），上层滞水和承压水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。
　　3．地基土的物理力学性质指标和承载力确定
　　3.1岩土层的物理力学性质指标
　　根据国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）,各岩土层物理力学性质指标值取用原则为:物理指标、压缩指标取分层统计平均值，抗剪强度指标应取标准值。
　　3.2岩土层地基承载力特征值确定
　　地基承载力特征值根据岩土试验物理力学性指标，结合标贯、静探、十字板试验、旁压试验等综合确定。土试计算按理论公式计fa=Mbrb+Mdrmd+Mcck(b取3米，d取0.5米)国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；标贯按照修正值计算；静力触探计算粉土按fo=20Ps+59.5,一般粘性土fo=74Ps+29.1(Ps:kPa),qc=1.1Ps。
　　4.场地和地基地震效应
　　本次勘察对每幢高层布置了2个波速孔测试，确定场地土类型为中软土。场地覆盖层厚度大于50米，确定场地类别为Ⅲ类。
　　此工程地抗震设防烈度为6度，设计基本设计地震加速度为0.05g，地震分组属第一组，设计特征周期值为0.45s。根据地脉动试验，场地的卓越周期在0.19-0.22s。
　　对各层土进行了原状土剪切模量和阻尼比的共振柱试验；原状土动弹模量和阻尼比的动三轴试验。根据土层分布，在30米深度范围未分布有独立成层的饱和粉土（pc＜10）和砂土层，仅分布不成层的第⑥t层粉土，且以粘粒含量pc＞10为主，所以30米范围无液化土层。
　　5、地基土的分析与评价
　　5.1.场地稳定性、适宜性评价
　　据拟建场地的工程地质条件分析，此工程地区地震活动水平属中等偏下，属稳定地区。根据区域地质资料和初勘报告，拟建场地未发现有活动断裂、地裂缝、滑坡，但存在青龙灰岩基岩内溶洞发育的等不良地质作用，经采取必要措施，场地适宜建造拟建建筑。
　　5.2.地基稳定性
　　详勘表明，除第⑾1-1层起伏较大外，其他土层均水平沉积，局部分布有不连续的透镜体。地基稳定性较好。
　　下伏基岩为石灰岩，在80.1-124.0米深度范围不同程度发育多层溶洞，大都为充填，但有部分充填不完整和空洞存在。
　　由于溶洞非水平和连续分布，所以深孔间的溶洞连通仅是根据周遍溶洞的埋深作出的推测，进供设计参考。建议用物探对拟建建筑物下溶洞进行进一步探明。由于溶洞分布的多层性，不均匀性，以及溶洞的部分充填和空洞对于地基稳定性极为不利。
　　5.3桩基持力层的选择
　　三塔楼高度确定为339米、154.3米、89.1米，层数分别为71层37层21层，地下室均为3-4层，约20米。建筑物结构类型为框筒剪力墙，基础型式采用桩基。根据建筑物性质、地下室埋深和场地的工程地质条件，场地内可选的桩基持力层有第⑧、⑨、⑩、⑾1-1、⑾1-2、⑾2、⑿层。
　　其中第⑧层粉质粘土为可塑-硬塑，但夹透镜体；第⑨层粉土为中密，但层顶埋深局部起伏较大。第⑩层粘土层为硬塑，层顶埋深较为稳定，是良好的桩基持力层。
　　第⑾1-1层粉土为局部分布，中密，第⑾1-2层粉质粘土可塑，局部分布。所以当施工能满足要求，设计能通过结构措施控制差异沉降，可以该2层为桩基持力层。第⑾2层粉质粘土可塑，层顶埋深稳定，下卧良好的压缩层第⑿层。
　　第⑿层粘土硬塑-坚硬，层顶埋深较稳定，但下卧⒀层层顶埋深起伏较大，且顶板很薄，局部部分充填或空洞，所以以该层为桩基持力层时应充分考虑地基的稳定性。
　　对塔楼三，由于荷载相对较小，根据当地经验可以第⑧、⑨、⑩为桩基持力层。其中以第⑧层为持力层时应穿过透镜体，进中下部，桩端入土深度可47-48米，同时进行下卧层验算和沉降验算。以第⑨层为持力层时可取中部，桩端入土深度可53米。以第⑩层为持力层时，考虑到下卧土层的不均匀性，可取上部，桩端入土深度可57米，同时进行下卧层验算和沉降验算。
　　对塔楼二，可以第⑨、⑩为桩基持力层。以第⑨层为持力层时可取中部，桩端入土深度可53米。以第⑩层为持力层时，考虑到下卧土层的不均匀性，可取上部，桩端入土深度可57米，同时进行下卧层验算和沉降验算。
　　对塔楼一，可考虑以第⑾1-1层粉土、第⑾1-2层粉质粘土、第⑾2层粉质粘土为桩基持力层。由于第⑾1-1层粉土和第⑾1-2层在塔楼一范围内层位不稳定，所以对差异沉降不利。当桩长入土深度为64-65米时，将分别以2层为桩基持力层，设计应通过结构措施有效控制差异沉降。
　　当荷载和变形不能满足设计要求，也可以⑾2、⑿层为桩基持力层，⑾2层为可塑，层位较为稳定。第⑿层由于厚度变化较大，且下卧含空洞的溶洞，设计应考虑溶洞等不良地质作用的负面影响。也可考虑以基岩为桩基持力层。桩端入土深度应穿越溶洞和破碎带达到稳定地层发育区域，并应按一柱一桩进行钻孔确定。由于塔楼一范围溶洞不仅多层分布，而且空洞分布较多，钻探过程中漏浆严重，所以考虑以基岩为持力层对桩基设计和施工要求较高。
　　4.3桩型选择
　　当以土层为桩基持力层时，桩型可根据地方经验，采用钻孔灌注桩。当考虑以基岩作为持力层时，考虑钻孔灌注桩时应事先解决漏浆问题，或者也可采用钢管桩。
　　结束语
　　总之，在场地的工程地质条件稳定下，在保证周边建筑物安全的同时，也要确保建筑质量，按时的完成任务，对桩基持力层的选择要合理与谨慎。我们要谨记：安全是第一位，安全是责任感，安全是最根本，是我们开展施工的基础。