一、前言 (一)工程概况
拟建的“**”位于**,建筑面积约28840m2,拟建大楼为地上19层,设有2层地下室,地下室停车位197个,±0.00=1083.5m,地下室底板标高为1075.8m,地下室总高度为7.7m,框架—剪力墙结构,整个建筑平面呈矩形展布,长边呈东西向展布,长为60.7m,短边为57.9m,本工程塔楼最大柱荷重为21000kN ,对差异沉降敏感。拟建筑物由**设计。受**委托,我公司接受了该工程的主体及基坑边坡(报告另出版)施工图设计阶段的岩土工程勘察工作。
我公司接受委托后,积极组织技术力量充分收集区域地质资料及邻近建筑场地勘察资料,并进行现场踏勘调查,经过综合分析研究,拟建筑物重要性等级为二级,场地为二级场地,地基等级为二级,故岩土工程勘察等级为乙级。
(二)勘察工作任务及内容
根据设计要求及勘察委托,本次勘察内容和要求为: (1) 查明场地范围内地形地貌特征。 (2) 地貌成因类型及地貌单元的划分。
(3) 查明建筑物附近有无影响工程稳定性的不良地质作用,提供不良地作用防治工程所需要的计算指标及参数。 (4) 查明地下水的埋藏条件和对建筑材料的腐蚀性,地层的渗透性,提供地下水位及变化幅度。 (5) 判断建筑场地类别和地基土类型。
根据以上技术要求,结合拟建物结构、荷载特征和场地环境地形、地貌、工程地质条件,本次勘察主要研究的问题如下: (1)拟建物地基持力层选择及其强度问题;可能存在的不良地质作用的分布范围及发展趋势预测; (2)地下水对建筑材料的腐蚀性评价;
(三)使用的标准、规范及依据
本次勘察评价根据委托、按照现行《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009版、《贵州建筑岩土工程技术规范》(DB22/46-2004)、《高层建筑岩土工程勘察规范》(JGJ72-2004)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)、《贵州建筑地基基础设计规范》(DB22/45-2004)、《建筑桩基技术规范》((JGJ-2008)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)2008版、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)、《工程岩体分级标准》(GB50218-94)、《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)等规范及业主提供的《勘察任务委托书及勘察技术要求》,结合以往勘察经验及当地建筑经验开展勘察工作。
(四)勘察方法及完成工作量
为完成上述勘察任务,在充分收集邻近勘察资料的基础上,结合拟建物的结构类型特征,采用如下勘察手段及方法。 1、工程地质调查工作:了解和收集场地附近地质构造概况,地层分布,岩层产状,岩溶发育情况,水文地质概况等资料。
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2、钻探:土层钻探采用冲击法,岩层采用回转钻进的方法,保证土层采取率85%以上,岩芯采取率65%以上。
3、勘探点的布置:本次为施工图设计阶段的岩土工程详细勘察,拟建物勘探孔根据底层平面图,塔楼及地下室按一柱一孔及剪力墙的角点布置。共布置82个勘探孔(钻孔编号为ZK1-ZK82),由于ZK23、ZK32、ZK81、ZK82位于堡坎及配电室变压器附近,无法施钻,待该处设施拆除后进行施工勘察。由于在施工过程,在钻孔ZK11、ZK26、ZK49、ZK80号孔内发现溶洞,对其进行了加孔(ZK11加1个,ZK26加1个,ZK49加1个,ZK80加3个,共6个)勘探,共计完成84个勘探孔(注:基坑勘察报告不在本报告内)。
4、勘探深度:钻孔深度满足钻入中风化完基岩10—15.0m的同时,亦满足孔深=地下室深度+基础埋深+5D(地下室底标高根据业主提供的二层底标高(1075.8m)推算,D:预计桩径=1-2.0m)。如遇溶洞、溶蚀裂隙或岩体严重破碎部位,则加深钻孔深度。
5、钻孔定位、测放
钻孔测放定位根据总平面图、柱位平面图,以甲方现场指定的A(**):X=2940562.459,Y=373303.153,H=1086.10;A2(公路边):X=2940563.360,Y=373345.186,H=1081.78作为测放依据,使用DJ-620型全站仪进行测放各孔位。
6、钻孔超声波测试:为了判断地基岩体的完整性,便于对岩体质量单元的划分,本次勘察在场地中共布置超声波测试钻孔30个,对场地内基岩层采用SD-1型声波检测仪进行单孔岩体纵波波速测试,测点垂直间距按0.2m控制。
7、孔内剪切波测试:为判别场地土的类型和建筑场地类别,对(ZK18、ZK21、ZK60、ZK62)4个勘探孔进行土层剪切波测试。 8、地微震测试:为掌握场地的地震效应,对场地进行三个点(ZK18、ZK21、ZK60附近)地微震测试。
9、勘察期间,该大楼的浅层地热试验孔正在施工,孔深80-120m,因此利用距拟建场地约20m的浅层地热孔进行了抽水试验,该孔位于贵州有色地质招待所门前,孔深80-120m,由于地下水位较深,且水量较小,故采取简易抽水试验。抽水试验作一次降深,并作好相关记录。
10、岩土样试验:为获得地基岩、土体物理力学指标,本次勘察采取土样23件,采取岩样20件,,进行室内物理力学指标测试,取地下水水样2件作水质化学分析。 本次勘察使用全站仪一台,超声波测试仪一台,机械岩芯钻七台进行勘察作业,勘察工作于2010年5月9日进场, 2010年5月11日施工,截至2010年6月1日结束外业工作,本次岩土工程勘察完成工作量情况见表1。
完成工作量一览表 表1
工作项目 水文、工程地质调查 测量放孔 单位 km2 个 工作量 备注 0.5 收集资料,踏勘 84 定位、高程测量
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钻探总进尺 抽水试验孔 土层/岩层 土层 岩层 声波样 水样 土层 岩层 声波样 水样 钻孔岩体纵波波速测试 土层剪切波测试 地微震测试 钻孔水位测量 完成钻孔 取 样 样品测试 m 个 件 件 件 件 件 件 件 件 点、次 孔 点 次 个 2079.50 1个钻孔 23 20 8 2 23 20 8 2 1751 4 3 168 84 687.50/1392.0 跟管钻进142.4m 利用浅层地热试验孔 与基坑样共用 与基坑样共用 与基坑样共用 与基坑样共用 土 常 规 饱和单轴抗压 岩石纵波波速 常规分析 单孔法(31个钻孔) ZK18、ZK21、ZK60、ZK62 ZK18、ZK21、ZK60附近 初始水位和稳定水位测量 二、工程地质条件 (一)气象
按照贵州省工程建设地方标准《贵州省建筑气象标准》(黔DBJ22-01-89), 贵阳地区属于北亚热带,冬春半干燥、夏季湿润型气候,四季分明,年平均温度15.3℃,最冷1月平均4.9℃,最热7月平均24.0℃,极端最高37.5℃,极端最低-7.8℃,年平均降雨量1197~1248mm,集中于下半年,年平均风速2.2m/s,全年以北东风为主,年平均日照时数1277.74小时,年平均相对湿度77%,年平均无霜期261天。
(二)地形地貌及工程环境
拟建工程项目场地位于**,交通方便,场地地势较平坦,场地分为南北两个台阶,均为旧办公楼拆除重建,相对高差约5.2m左右,在区域地貌上位于贵阳盆地边缘,为低中山溶丘地貌。
据现场实地调查及访问:拟建工程东面基坑开挖边线距**2层食堂(澡堂)及5层办公楼最近为5.0-6m,该两栋大楼基础为条形基础,以红粘土作地基持力层,基础埋深约1.5m左右;南面基坑开挖边线距离现有5层及8层住宅楼8-10.0m,该两栋住宅大楼基础为条形基础,以红粘土作地基持力层,基础埋深1.5m左右;西面基坑开挖边线距冶金厅8层住宅楼9m,该住宅楼地面标高为1079.2m,基础为条形基础,以红粘土作地基持力层,基础埋深约1.5m左右;西北角基坑开挖边线距冶金厅9层住宅楼5m,该住宅楼地面标高为1082.5m,基础为条形基础,以红粘土作地基持力层,基础埋深约1.5m左右;其北侧为原办公室活动用地,无重要建(构)筑物。宽15-20m,且在红线范围内。
根据调查及访问了解,拟建场地中无重要管线通过。
(三)地质构造
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根据区域地质资料,贵阳市地处苗岭山脉中段,地势南北高,中部低,拟建场地位于贵阳向斜仰起端东冀,场地内未发现大型断裂构造,东侧600m地段有一条次级断层通过,岩层为单斜产出,产状为倾向225°,倾角40°,下伏基岩为三叠系下统安顺组(T1a)白云岩。
(四)岩土构成
经钻探揭露,场地地层自上而下为第四系杂填土(Qml)、第四系红粘土(Qdl+el)、三叠系下统安顺组(T1a)白云岩。现自上而下分述如下: 1)第四系填土(Qml):主要组成物有粘土、碎石、砼碎块等,结构松散,不均匀,厚度在0.50— 1.00m之间,其中0.00-0.50m为砼地面。
2)第四系红粘土(Qdl+el):褐黄色、棕黄色,结构致密、质细、均匀、富韧性,偶见裂隙,含铁锰质氧化物及母岩风化残块,层厚为2.2~20.4m,本次钻探最薄为2.2m,最厚为20.4m,埋深标高为1061.24-1079.88,呈硬~可塑状。硬塑状红粘土层厚为2.2~11.9m,场地内均有分布;可塑状红粘土层厚为0~10.8m,褐黄色,厚度极不均匀,最厚10.8m,场地内局部有分布。
4)安顺组(T1a)基岩:灰-灰白色、肉红色白云岩,以中厚层为主,夹部分薄层,细-中晶结构,时夹溶塌角砾岩,节理较为发育,按其风化程度分强风化及中风化。 强风化白云岩:镐可挖掘,岩体为软岩,呈鳞片状及土状。岩体节理裂隙较发育,岩芯呈土状、粉砂状,厚度为0.5-5.7m,多数在1.0m左右,岩心采取率40%-70%之间,岩体完整程度为破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ级。
中风化白云岩:浅灰色、灰白色、肉红色,中厚层状,细-中晶结构。岩体较破碎,节理裂隙较发育,节理面被泥质、铁锰质胶结,见方解石脉,溶孔(2-1.2mm)、溶隙较发育,溶孔局部粘土充填。岩芯呈块状、短柱状、长柱状,局部砂状;岩心采取率70%-90%之间,单轴饱和抗压强度标准值frk为27.36MPa,为较软岩,岩体完整程度为较破碎,岩体基本质量等级为Ⅳ级。
(五)岩溶发育基本特征
场地岩溶较发育,岩溶各向异性明显,竖向、侧向溶蚀交替出现,沿其岩溶发育走向、倾向追踪呈条带状分布特点较明显,以垂直溶蚀为主。
经统计钻孔遇溶洞(隙)达36个,塔楼部分38个勘探孔中有16个钻孔遇溶隙(洞),钻孔遇洞(隙)率42%;基岩钻探揭露厚度为1692.00m,本次钻孔遇洞(隙)总高度83.6m,平均线线洞隙率为6.00%,表明场地岩溶发育程度为强发育。
除了已经形成空间形态的溶隙、溶洞外,地层中还有一些微小溶蚀晶洞发育,破坏岩体质量,降低岩体工程性能。场地岩溶形态发育特征如下: 1、基岩表面溶蚀:基岩表面经长期溶蚀风化形成由溶槽、溶沟、石牙组成的起伏面。是在古地貌基础上发育的结果。
2、溶洞(垂直高度大于0.5m):钻孔遇到的溶洞有32个(详见溶洞、裂隙统计一览表,表2),占洞隙的86.0%。其中绝大部分为全充填或半充填,充填物为可塑—软塑状红粘土,局部由风化碎块充填。
溶洞、裂隙统计一览表 表2
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孔号 ZK1 ZK2 ZK3 ZK4 ZK5 ZK9 ZK11 ZK12 ZK22 ZK24 ZK25 ZK26 ZK27 ZK28 ZK30 ZK31 ZK33 ZK40 溶洞、裂隙位置 (m) 1066.49-1065.29 1069.36-1068.96 1065.38-1064.98 1069.80-1068.60 1071.95-1071.15 1064.52-1063.82 1068.85-1065.45 1072.47-1070.57 1074.48-1072.48 1063.28-1062.88 1068.41-1067.21 1066.74-1066.44 1075.50-1070.80 1070.88-1070.38 1066.66-1065.86 1072.02-1070.22 1076.24-1073.44 1075.49-1073.69 1078.05-1075.05 溶高/裂宽 (m) 1.2 0.4 0.4 1.2 0.8 0.7 3.4 1.9 2.0 0.4 1.2 0.3 4.7 0.5 0.8 1.8 2.8 1.8 3.0 充填情况 软塑状粘土充填 粘土充填 粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 由顶板岩层及厚度 风化程度及岩性 中风化白云岩 强风化白云岩 中风化白云岩 强风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 强风化白云岩 强风化白云岩 中风化白云岩 厚度(m) 2.8 0.9 4.4 3.2 2.7 1.9 6.2 2.8 0.6 7.6 4.2 7.4 0.3 4.9 7.1 3.8 1.5 0.4 处理建议 戳穿 戳穿 扩大基础 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 扩大基础 戳穿 扩大基础 戳穿 戳穿 扩大基础 戳穿 戳穿 戳穿 备注 地下室边柱 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 塔楼 地下室 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 地下室 电梯井 地下室底板上
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1074.75-1073.25 ZK40 1069.65-1066.55 1072.29-1071.29 ZK41 ZK46 ZK48 ZK49 ZK51 ZK52 ZK59 ZK60 1069.39-1068.09 1074.16-1073.26 1075.90-1074.90 1071.60-1070.90 1071.61-1065.91 1075.58-1074.08 1071.38-1070.88 1079.97-1079.07 1072.89-1072.39 1069.69-1069.29 1076.53-1072.73 1070.46-1067.66 1066.66-1065.96 ZK65 1062.16-1057.16 1055.66-1055.16 1053.66-1052.66 ZK69 1071.38-1070.98 1071.49-1070.59 ZK70 1070.19-1069.19 1065.49-1064.89 ZK71 ZK73 ZK26-1 ZK49-1 ZK80-1 ZK80-2 ZK80-3 1078.27-1075.97 1066.89-1065.99 1076.28-1071.28 1069.46-1067.16 1073.01-1072.21 1071.21-1070.71 1075.69-1070.69 1077.22-1073.82 1.5 2.5 1.0 1.3 0.9 1.0 0.7 4.7 1.5 0.5 0.9 0.5 0.4 3.8 2.8 0.7 5.0 0.5 1.0 0.4 0.9 1.0 0.6 2.3 0.9 5.0 2.3 0.8 0.5 5.0 3.4 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 软塑状粘土充填 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 强风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 中风化白云岩 0.3 4.2 3.5 1.9 1.6 0.7 3.3 2.7 2.9 2.7 4.4 1.0 3.8 1.5 1.5 1.6 1.0 0.4 3.7 1.5 8.3 1.8 1.4 2.2 1.0 1.8 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 塔楼 电梯井 电梯井 塔楼 地下室底板上 地下室底板上 塔楼 地下室底板上 塔楼 地下室底板上 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 戳穿 扩大基础 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 加孔 加孔 加孔 加孔 加孔
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(六)水文地质条件 1、地表水
该区属于乌江水系**流域汇水范围,拟建场地北侧约600m处为**,河面标高约1048m,与拟建场地(1082.5m)高差35.50m,拟建场地历年来未被洪水淹没,场地四周无较大地表水系。故,地表水体对拟建场地影响小。
2、地下水
根据调查、钻探、初见水位,终孔水位及静止水位观测成果:场地土层孔隙度相对较高,基岩强风化层因风化裂隙发育,使上覆土体、基岩强风化层成为赋存地下水的良好介质。按含水介质和水文地质条件及地下水动力特征的不同,场区地下水可分为上层滞水和基岩裂隙水。
上层滞水:赋存于上覆杂填土和红粘土体中,初见水位埋深4.0~7.0m,无统一稳定水位,主要来源于降雨及当地生活用水。
节理裂隙水:场区基岩由白云岩及溶塌角砾岩组成,构造裂隙较发育,节理裂隙发育段存在裂隙水,其赋存在节理裂隙中,根据钻孔初见水位、稳定水位的量测,水位线在1070.7-1058.3m之间,且无明显规律,由于观测时间短,该水位含钻孔施工滞留水及大气降水,不能真实反映地下水情况,根据区域水文地质资料分析,该区地下水位埋深在20m以下(约1060m标高左右)。
3、抽水试验及水量
根据现场浅层试验孔提筒抽水资料分析表明(孔径φ160、孔深35.00m、0-15.0为土层、提筒为φ71岩芯管、长1.30m,因场地地下水水量较小,只能做简易提筒抽水试验,),5月28日15:00分开始提水(初水位为18.5m埋深标高1063.0m),于16:40分(共计100分钟)水位降至孔底25m(标高1056.50m)处,于1月17日9:00水位恢复至21.5m(标高1060.0m) ,孔内水补给较缓慢。场地地下水主要为大气降水及生活用水向下渗漏在上部土层中形成的上层滞水以及岩溶裂隙水,地下水水量小。
4、 地下水位及基坑涌水量预测
根据施工观测的结果,勘察期间,大部分钻孔为干孔,水位在1070.7-1058.3m之间,无统一地下水位线,且无明显规律,由于现测时间短,该水位含钻孔施工滞留水及大气降水,不能真实反映地下水情况,根据区域水文地质资料分析,并结合其浅层地热孔的观测结果,该区地下水位埋深在20m以下(约1060m标高左右)。
基坑开挖后,大部分位于红粘土中,且位于稳定地下水位之上,其基坑涌水量受大气降水和生活用水控制的上层滞水影响,为防上层滞水,对基坑开挖的影响,基坑开挖后,可使用挖取集水坑集水,用潜水泵抽排坑内集水的明排措施,基坑排水较为容易。
5、地下水设防水位的确定
场地距北面的**段**约600m,1991年洪峰高程为1050.17m,1996年洪峰高程为1052.49m,拟建场地地下室标高为1075.8m,与**相对高差较大,故**对本场地影响很小。根据场地的水文地质条件,基坑开挖后,地下室底板位于场地地下水位以上,场地地下静止水位为1060.00m,地下室底板标高为1075.8,故地下室可不考虑地下水的
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抗浮稳定和强度问题。
6、地下水腐蚀性评价
场地附近无污染源,地下水主要为大气降水,根据本次勘察所取1件水样的水质分析报告可知(详见水质分析报告),水质类型为[C]CaⅠ型水,即为碳酸盐钙质水,对混凝土结构物不构成碳酸盐侵蚀性;无氯盐、无镁盐、硫酸盐等腐蚀性,环境类型为Ⅱ类(水对混凝土结构的腐蚀性评价见表3)。
水对混凝土结构的腐蚀性评价 表3
腐蚀介质 标准值(规范值) 介质含量(测试值) 腐蚀等级 腐蚀性评价 SO24-mg/L) 200 84.893 微 微腐蚀 CL-(mg/L) 100 28.283 微 微腐蚀 OH-(mg/L) 35000 0.000 微 微腐蚀 Mg2+(mg/L) 1000 30.326 微 微腐蚀 总矿化度(mg/L) 10000 529.299 微 微腐蚀
三、场区岩土工程分析与评价 (一)场地稳定性及适宜性
1、总体稳定性:场区工程地质测绘与勘察表明,场区内无区域性活动断层通过。场内及邻近地段无滑坡、地面塌陷、泥石流等不良地质现象,无高陡边坡存在,仅拟建物在基坑开挖后形成最大高度约11.7m的基坑边坡,但可通过工程措施进行治理,场地总体稳定性良好。
2、环境稳定性:场地平坦,不存在环境稳定性问题,但当地下室开挖后,将形成高6.7-11.7m的人工边坡,在施工中应采取安全可靠的措施保证邻近建筑物的安全。3、场地地基稳定性:场地地基存在浅-中部岩溶发育,但易于处理,处理后的地基总体稳定。
4、场地建设适宜性:场地稳定性良好,岩层顶部○3-1单元(强风化白云岩)破碎岩体厚度小,而下部○3-2及○3-3单元(中风化白云岩)在钻探控制深度内,未见软弱夹层、断层及其它不良地质作用,该层分布稳定连续,承载力高,满足拟建工程对地基强度的要求。场地适宜本工程建设。
(二)地震效应评价
1、场地卓越周期
为对建筑抗震提供设计依据,本次勘察进行了3个点的地微震测试,经测试成果整个场地地微振卓越频率为10.96Hz;卓越周期0.091秒,详见《场地土地微震测试报告》。
2、场地地震效应分析
按建筑抗震设计规范(GB50011—2001 )2008版,拟建场地属于中硬场地土地基,主要特征如下:
Ⅰ、场地岩体为较硬岩类与局部洞隙并存,其间洞、隙充填物虽强度低,但对抗震有利,可使地面加速度峰值变小,对抗震波具吸收、衰减作用。 Ⅱ、场地及周围地形较平坦,基岩稳定,对抗震有利,贵阳市抗震设防烈度为Ⅵ度,设计基本地震加速度值为0.05g。
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Ⅲ、整个场地地微振卓越频率为10.96Hz;卓越周期0.091秒。
3、场地类别:根据钻孔剪切波速测试成果,按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),该场地上覆层平均厚度为8.5m,划分等效剪切波速值Vse=252m/s,判定建筑场地土的类型属中硬土, 建筑场地土类别为Ⅱ类。
(三)岩土体特性分析
1、土的工程性状
场地内的土体构成为杂填土、红粘土两层。由于旧办公楼场拆除场地,其杂填土主要为建筑垃圾及生活垃圾,平均厚度为1.5m,分布标高为1082.2-1083.25m,其成份杂乱,均匀性差;红粘土整个场地均有分厚,且较为稳定,厚2.2-20.4m,分布标高为1061.24-1079.88m,成分较均匀,呈硬-可塑状态。本次勘探过程中选取ZK18、ZK21、ZK60、ZK62四个钻孔的土层进行了PS波速测试,从时距图和波速图上看,纵、横波时距曲线基本呈线性曲线,杂填土层的Vs值在147~149 m/s;红粘土的Vs值在105~488 m/s;通过计算,测试孔土层的剪切波的等效波速值Vse=252 m/s,详见《剪切波测试报告》。
2、岩体工程性状 1岩石坚硬程度 ○
场地基岩为灰白色白云岩,根据采取白云岩岩样作室内饱和单轴抗压强度试验,白云岩16.93-43.95MPa,其平均值为27.36MPa,为较软岩类。 2完整性指数的确定 ○
岩体完整性指数Kv采用下列公式计算: Kv =(Vp/ V0)2
Vp ----在钻孔岩体中测得的纵波速 V0 ----取值按中风化白云岩V0 = 5629m/s 经计算,各岩体单元的完整性评价结果如下:
强风化白云岩层:波速范围为1575—2413m/s,平均波速为1984m/s,完整性指数0.12,为破碎岩体。
中风化白云岩(岩芯破碎)层:波速范围为3210—3849m/s,平均波速为3421m/s,完整性指数0.38,为较破碎岩体。 中风化白云岩(岩芯较破碎)层:波速范围为3612—4380m/s,平均波速为3919m/s,完整性指数0.49,为较破碎岩体。 综上所述,场地勘察深度范围内岩体完整性为破碎至较破碎岩体。 3岩体基本质量等级判定 ○
根据场地内岩体的坚硬程度和完整性程度,该拟建场地的强风化白云岩层岩体基本质量等级为Ⅴ级;中风化白云岩层岩体基本质量等级为Ⅳ级。
(四)岩土体工程单元划分
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根据场地内岩土体的时代及成因,岩体完整性、岩体纵波波速值、岩芯采取率、岩石饱和单轴抗压强度等因素定性、定量指标综合分析,将场地岩土体分为三个单元层,即○1、○2、○3三个单元,然后根据岩土体的物质组成及物理力学性质,将○2单元分为二个亚单元,即○2-1、○2-2单元,○3单元分为三个亚单元层,即○3-1、○3-2,○3-3。现将各单元层工程特性分述如下:
1单元:由杂填土组成,其中杂填土层的Vs值在147~149 m/s。 ○
2-1单元:为硬塑状红粘土层,场地分布较稳定,且厚度较为均匀,其Vs值在105~488 m/s。 ○
2-2单元:为可塑状红粘土层,主要分布在其溶沟溶槽地带,厚度变化大。 ○
3-1单元:由强风化白云岩组成,风化强烈,散体状结构,岩芯呈半岩半土状,波速范围为2575—2413m/s,平均波速为1984m/s,完整性指数0.12,平均值为0.16,○为破碎岩体。
○3-2单元:为中风化白云岩及溶塌角砾岩组成,中厚层状,细至中晶结构,节理裂隙发育,岩芯呈碎块状、砂状,波速范围为3210—3849m/s,平均波速为3421m/s,完整性指数0.38,为较破碎岩体。
3-3单元:为中等风化的白云岩组成,中厚层状,细至中晶结构,节理裂隙较发育,岩芯呈柱状、短柱状及长柱状,波速范围为3612—4380m/s,平均波速为○
3919m/s,完整性指数0.49,为较破碎岩体。
(五)岩土体物理力学指标及地基参数的分析与选用
1.土层
杂填土层(○1):杂填土分布较广泛,结构松散,成分杂乱,均匀性差,力学性质差,但在地下室开挖后,都被清除,因此其研究意义不大;
红粘土层(○2):区分布较为稳定,厚度较大,其基坑边坡为土质边坡。根据勘察期间所取的23件原状红粘土样测试结果,并进行统计分析。统计结果见(土体物理力学性质指标表4)。
红粘土物理力学性质指标 表4
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指标 状态 平均值 标准差 变异系数 统计修正系数 标准值 平均值 标准差 可塑红粘土 变异系数 统计修正系数 标准值 含水率W% 53.88 63.8 重度r 3kN/m 15.6 16.4 比重 Gs 2.60 2.81 饱和度Sr % 91.95 98.74 孔隙比e 1.52 1.81 塑性WP 液限WL 84.88 85.00 47.30 48.83 液性指数IP 37.58 36.17 塑性指数IL 0.16 0.41 含水比 aw 0.63 0.75 粘聚力C (kPa) 48.38 7.097 0.147 0.935 45.22 35.93 5.23 0.146 0.892 32.06 内摩擦角φ(°) 7.57 2.125 0.281 0.875 6.625 5.36 0.983 0.183 0.864 4.63 压缩系数av 0.59 0.75 压缩模量ES1-2 MPa 7.69 6.42 备注 硬塑红粘土 16件 7件 根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)、《贵州省建筑岩土工程技术规范》 DB22/46-2004以及我司在贵阳地区的工作经验结合实验资料统计指标, 建议其红粘土取值如下:
硬塑状红粘土:承载力特征值fak=240kPa, 粘聚力Ck=45.0kPa, 内摩擦角φk=6.6°,γ=15.6 kN/m3 可塑状红粘土:承载力特征值fak=185kPa, 粘聚力Ck=32.0kPa, 内摩擦角φk=4.6°,γ=16.4 kN/m3
2.基岩
根据本次勘察时采集的岩石样品测试成果,按规范以岩样单轴极限抗压强度测试数据为基础,确定场地岩石地基承载力特征值过程见表5。
岩石地基承载力特征值计算表 表5
岩性 中风白云岩 样品数 12 范围值(MPa) 16.93-43.95 平均值(MPa) 32.16 标准差 9.156 变异系数 0.285 统计修正系数 0.851 单轴抗压强度标准值(MPa) 27.36 1.7044.6782δ 备注:1、高径比1:1试样按 0.889折算成2:1试样计算 2、标准值公式:φk=γS·φm γS =1-nn2、统计中,分别去掉了一个最大值与最小值,取样数为14件,参与统计数为12件。 中风化岩石地基承载力特征值根据规范《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)按式:fa=frk×ψ计算承载力特征值,考虑场地中风化白云岩属较破碎岩体,按其完整性指数(Kw=0.49),其折减系数取0.13,计算得:
中风化白云岩(○3-3 Kw=0.49):fa=27.36MPa×0.13=3.556MPa≈3500kPa
由于场区节理裂隙发育,○3-2层岩体破碎,不能取得试验所需的块样,根据《贵州建筑岩土工程技术规范》(DB22/46-2004)6.3.2-3,相同岩性的较完整和较破碎岩体单元之间,可通过完整性指数比拟。根据声波资料,该场地中风化白云岩(岩芯较破碎)纵波速平均值为Vp=3919m/s,完整性系数为0.49,中风化白云岩(岩芯破碎)纵波速平均值为Vp=3421m/s,完整性系数为0.38。计算如下:
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fab=(Kwb/Kwy)×fay=0.38÷0.49×3500≈2700kPa (DB22/46-2004式6.3.2)
式中:fab—被比拟岩体单元的承载力特征值;
fay—单轴抗压试验确定的岩体单元承载力特征值; Kwb—被比拟岩体单元的完整性指数;
Kwy—已确定承载力的岩体单元的完整性指数。
中风化溶塌角砾岩受胶结情况不同,且厚度变化大,分布一均,其差异较大,不能获取统一的承载力特征值。故不建议该层作持力层。
(注:中风化溶塌角砾岩受胶结情况不同,其差异较大,满足不了统计要求,其出露较少,根据其取样的分布、试验结果及现场岩芯的实际情况,结合当地经验,考虑与其中风化白云岩(Kw=0.38)取同一地基承载力特征值。)
根据本次勘察中的钻探,岩石样品测试成果,结合我公司在相同地质背景条件、相同地层及岩性的勘察成果,建议场区岩石单元承载力特征值如下表:
地基岩体单元的承载力特征值 表6
岩 层 单 元 强风化白云岩 中风化白云岩(Kw=0.38) 中风化白云岩(Kw=0.49) 代号 3-1 ○3-2 ○3-3 ○重度(kN/m) 22 27.6 27.6 3单轴抗压强度标准值frk(MPa) 21.0 27.0 地基承载力特征值fa(kPa) 500 2700 3500 备注 经验值 比拟法 计算值
(六)地基基础持力层评价
1、土层
场地中○1单元的杂填土厚度极不均匀,且地下室开挖后,全部将被清除,故在本场地无须考虑作持力层。
场地中○2单元的红粘土虽有一定的厚度,但承载力较低,地下室开挖后,部分将被清除,拟建物荷载较大,在本场地,不宜作拟建物的持力层。 2、岩层
场地中(○3-1)单元强风化白云岩,由于风化强烈,强度较低、厚度小,分布不均,不能选作持力层。
场地中(○3-2)单元中等风化白云岩及溶塌角砾岩,岩芯破碎,岩体较稳定,有较高的力学强度,在上部荷载较小的部位可选择(○3-2)单元岩层作地基持力层。
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场地中(○3-3)单元中等白云岩,岩芯较破碎,岩体稳定,具有较高的力学强度,是理想的天然地基持力层。
结合上部建筑结构特征及荷载情况,地下室及电梯井荷载较小的部位,选择(○3-2)单元岩层作地基持力层;塔楼部分应选择(○3-3)单元中等风白云岩作地基持力层。
(七)基础型式与埋深选择建议
根据拟建物荷载分布特征、地基岩体承载力强度及持力层的埋深,基础型式可选择桩基础或筏形基础。根据场地地质条件,当地下室按1075.80m标高开挖后,场地内基岩由于溶蚀作用,其起伏变化大,且部分基岩有出露,部分为硬塑粘土层,局部为可塑粘土层,地基均匀性较差,如采用阀形基础,要想调整不均匀沉降,显然从技术上比较困难,同时造价亦会相应上升。而下伏基岩承载力高,故建议选择桩基础比较适宜。基础埋深应满足相关规范要求,遇溶洞、溶隙其顶板力学强度不能满足设计要求时,应揭穿其顶板,将基础置于稳定的(○3-2或○3-3)中风化基岩上(详见各桩位基础埋深及地基承载力建议表,表7)。
各桩位基础埋深及地基承载力建议表 表7
孔号 ZK1 ZK2 ZK3 ZK4 ZK5 ZK6 ZK7 ZK8 ZK9 ZK10 ZK11 ZK12 ZK13 ZK14 ZK15 ZK16 ZK17 埋深/标高(m) 10.8/1065 8.3/1067.5 6.8/1069 10.8/1065 5.8/1070 2.8/1073 2.8/1073 10.8/1065 12.8/1063 10.8/1065 10.8/1065 5.8/1070 2.8/1073 2.8/1073 2.8/1073 6.8/1069 8.8/1067 岩质单元 3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-2 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-2 ○3-3 ○3-3 ○单轴抗压强度标准值frk(MPa) 27 27 27 27 27 27 21 27 27 27 27 27 27 27 21 27 27 承载力特征值(kPa) 3500 3500 3500 3500 3500 3500 2700 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 2700 3500 3500 备注 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 塔楼 孔号 ZK42 ZK43 ZK44 ZK45 ZK46 ZK47 ZK48 ZK49 ZK50 ZK51 ZK52 ZK53 ZK54 ZK55 ZK56 ZK57 ZK58 埋深/标高(m) 2.8/1073 3.8/1072 2.8/1073 2.8/1073 2.8/1073 6.8/1069 7.8/1068 10.8/1065 5.8/1070 5.8/1070 2.8/1073 4.8/1071 2.8/1073 2.8/1073 5.8/1070 7.8/1068 7.8/1068 岩质单元 3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-2 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-2 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○单轴抗压强度标准值frk(MPa) 27 27 27 27 27 27 27 21 27 27 27 27 27 27 27 27 27 承载力特征值(kPa) 3500 3500 3500 2700 3500 3500 3500 2700 3500 3500 3500 3400 3500 3500 3500 3500 3500 备注 电梯井 电梯井 电梯井 电梯井 电梯井 地下室 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 地下室 地下室 地下室 塔楼 塔楼
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ZK18 ZK19 ZK20 ZK21 ZK22 ZK24 ZK25 ZK26 ZK27 ZK28 ZK29 ZK30 ZK31 ZK33 ZK34 ZK35 ZK36 ZK37 ZK38 ZK39 ZK40 ZK41 4.8/1071 7.8/1068 3.8/1072 4.8/1071 6.8/1069 9.8/1066 2.8/1073 6.8/1069 6.8/1069 2.8/1073 4.8/1071 6.8/1069 4.8/1071 3.8/1072 2.8/1073 3.8/1072 2.8/1073 2.8/1073 2.8/1073 2.8/1073 9.8/1066 7.8/1068 3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-2 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-2 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 21 27 27 27 21 27 27 27 27 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 2700 3500 3500 3500 2700 3500 3500 3500 3500 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 地下室 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 地下室 电梯井 电梯井 电梯井 电梯井 电梯井 电梯井 电梯井 电梯井 电梯井 ZK59 ZK60 ZK61 ZK62 ZK63 ZK64 ZK65 ZK66 ZK67 ZK68 ZK69 ZK70 ZK71 ZK72 ZK73 ZK74 ZK75 ZK76 ZK77 ZK78 ZK79 ZK80 6.8/1069 4.8/1071 2.8/1073 4.8/1071 3.8/1072 2.8/1073 23.8/1052 18.8/1057 3.8/1072 3.8/1072 6.8/1069 11.8/1064 2.8/1073 2.8/1073 2.8/1073 6.8/1069 2.8/1073 2.8/1073 1.8/1074 4.8/1071 2.8/1073 4.8/1071 3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○3-2 ○3-3 ○3-3 ○3-3 ○27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 21 27 27 27 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 3500 2700 3500 3500 3500 塔楼 塔楼 塔楼 塔楼 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 地下室 注:表中基础埋深是从地下室底板起算。 四、结论与建议
1、本次勘察采用多种勘察手段和现场物探测试,对场地工程地质条件、岩土工程性质、场地地下水、地基、基坑开挖及边坡处理等进行了全面的评价,设计时请合理使用有关资料。
2、场地区域稳定性:地基稳定性较好,适宜建筑,只需对基坑开挖形成的人工边坡进行支护。
3、虽该场地地下水位较低,但上层滞水对基坑边坡有一定的影响,特别是在雨季施工时,水的浸泡,将软化、扰动土质边坡土体,建筑施工中应采取排水措施,准备排水设备。
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4、拟建物周边已有建筑物较多,基础施工前,应收集邻近建筑基础资料,制定相应施工方案,保护周边人身安全、建筑物安全。如需爆破,应遵守国家相关法律法规,同时采取小药量及微差爆破技术。
5、挖孔桩施工时,在开挖到基础底标高以上0.5m时,应禁止爆破,以免形成松动圈,施工时应特别注意安全,杜绝事故的发生。 6、场地及周围地形条件较平坦,地层产状较稳定,对抗震有利。整个场地地微振卓越频率为10.96Hz,卓越周期0.091秒。 7、场地地下水静止水位为1060.0m,位于地下室底板标高以下,地下室底板可不考虑地下水抗浮强度。 8、场地土的类型属中硬场地土,场地类别为Ⅱ类。抗震设防烈度为Ⅵ度,设计基本地震加速度值为0.05g。
9、地下室及电梯井荷载较小的部位,建议选择(○3-2)单元中等风化白云岩层作地基持力层;塔楼部分应选择(○3-3)单元中等风化白云岩作地基持力层。其饱和单轴抗压强度标准值分别为frk=21MPa和frk=27MPa,承载力特征值分别为fa=2700kpa和fa=3500kpa,基础型式采用桩基础。 10、场地地下水对砼结构为微腐蚀性,对钢结构具微腐蚀性.
11、基坑开挖后,在场地四周将形成6.7-11.70m的岩、土质边坡,需对其基坑边坡进行勘察与支护设计,确保施工安全。
12、场地广布碳酸盐类岩石,在长期的岩溶化作用下,场地岩溶发育较强,且极不均匀,故基基础开挖施工中,难免遇特殊情况,当不能满足设计需进一步勘察时,建议按规范进行施工阶段的勘察。
13、由于现场实际情况,本次勘察期间,有4个勘察孔无法钻探,施工场平(或孔桩开挖)后,需进行补勘。 14、施工中如遇有关岩土工程问题,请与我公司联系,协商解决。
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