周學(xué)耐

摘 要：武漢工業(yè)大學(xué)為改善學(xué)生住宿條件，擬在武漢工業(yè)大學(xué)附中南側(cè)興建一棟學(xué)生公寓。該學(xué)生公寓占地面積1830 m2，地上20層，總高度70 m，地下一層深度5 m，上部擬采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，下部基礎(chǔ)型式擬采用樁基礎(chǔ)，擬建筑物安全等級(jí)為一級(jí)。受武漢工業(yè)大學(xué)委托，我院承擔(dān)該項(xiàng)目的巖土工程勘察工作。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察 深基坑支護(hù)評(píng)價(jià) 巖溶地質(zhì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（a）-0146-04

1 場(chǎng)地工程概況

1.1 勘察目的和要求

本次勘察目的是為施工圖設(shè)計(jì)提供詳細(xì)勘察階段的巖土工程勘察資料，要求查明場(chǎng)地地基各巖土層的分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)，為擬建物基礎(chǔ)及基坑的設(shè)計(jì)和施工提供有關(guān)參數(shù)，并對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行巖土工程評(píng)價(jià)。針對(duì)本次勘察任務(wù)的特點(diǎn)，結(jié)合設(shè)計(jì)對(duì)勘察要求，經(jīng)我院技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)工程技術(shù)人員研究，本次勘察主要技術(shù)要求如下。

（1）查明擬建物場(chǎng)地范圍內(nèi)各巖土層的埋藏分布條件，地層結(jié)構(gòu)特征分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)地基承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（2）查明場(chǎng)地范圍內(nèi)有無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象，對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性的影響及其評(píng)價(jià)。

（3）查明地下水類(lèi)型、埋藏條件、各土層的滲透性、地下水對(duì)建筑材料有無(wú)腐蝕性，分析地下水對(duì)基礎(chǔ)施工、基坑施工的影響，對(duì)地下水的防治措施及方案。

（4）提供場(chǎng)地地震的基本烈度，對(duì)地基土地震液化趨勢(shì)作出評(píng)價(jià)；提供場(chǎng)地土的剪切波速及場(chǎng)地卓越周期，判定場(chǎng)地土類(lèi)型和建筑物類(lèi)別。

（5）通過(guò)對(duì)場(chǎng)地巖土工程條件進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，對(duì)基礎(chǔ)型式提出建議及評(píng)價(jià)，提出基礎(chǔ)持力層。

（6）對(duì)深基坑支護(hù)及開(kāi)挖進(jìn)行分析評(píng)價(jià)并提出建議。

1.2 勘察方法和勘察工作量

（1）勘察方法。

本次勘察工作布置是根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的勘察技術(shù)要求及武工大提供擬建物1∶500平面圖，參照GB50021-94規(guī)定、JGJ72-90規(guī)定，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ7-89、湖北省《巖土工程勘察工作規(guī)范》確定的，本次勘察共布設(shè)15個(gè)勘察點(diǎn)，其中鉆孔技術(shù)控制孔9個(gè)。后因設(shè)計(jì)建筑平面布置的變更及對(duì)場(chǎng)地巖溶進(jìn)行驗(yàn)證補(bǔ)勘，實(shí)際勘探點(diǎn)共21個(gè)?？碧近c(diǎn)間距3.0～20.0 m。工作中同時(shí)進(jìn)行了剪切波速原位測(cè)試和地脈動(dòng)觀測(cè)，為探明場(chǎng)地基巖面及巖溶發(fā)育情況，進(jìn)行物探工作。本次勘察工作中勘探點(diǎn)的定位是根據(jù)甲方提供的1∶500平面圖結(jié)合場(chǎng)地周邊建筑物的相對(duì)位置，用經(jīng)緯儀測(cè)放所得。

（2）勘察工作量。

本次勘察外業(yè)工作始于1999年9月4日，后因設(shè)計(jì)變更及為驗(yàn)證場(chǎng)地巖溶發(fā)育情況，至11月8號(hào)結(jié)束，工作中采用XY-100鉆機(jī)二臺(tái)，XY-150型鉆機(jī)一臺(tái)，XY-50型鉆機(jī)一臺(tái)，靜力觸探儀一臺(tái)，采取鉆探取樣，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)等方法，完成工作量。

勘探點(diǎn)地面高程系由附中教學(xué)樓門(mén)口控制點(diǎn)BM3（25.80m，1985年高程基準(zhǔn)）由我院測(cè)量隊(duì)引測(cè)所得。

2 場(chǎng)地巖土工程條件

2.1 場(chǎng)地地形地貌特征

擬建場(chǎng)地位在武漢工業(yè)大學(xué)附中南西側(cè)，西鄰工大路，東側(cè)北側(cè)為附中球場(chǎng)，場(chǎng)區(qū)內(nèi)原有小型水塘，分布場(chǎng)區(qū)中部，現(xiàn)已被填平。場(chǎng)區(qū)內(nèi)地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高為23.50～24.50 m，地貌單元屬于長(zhǎng)江三級(jí)階地。

2.2 場(chǎng)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

本場(chǎng)區(qū)位于王家店倒轉(zhuǎn)背斜南翼，構(gòu)造軸線走向呈東西向展布，根據(jù)前人工作及有關(guān)資料，區(qū)域內(nèi)北西、北北東向斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，區(qū)內(nèi)下伏地層為石炭—— 二疊系灰?guī)r。

2.3 場(chǎng)地巖土結(jié)構(gòu)特征

本次勘察通過(guò)地質(zhì)鉆探、原位測(cè)試及室內(nèi)巖土測(cè)試資料等分析，在勘察深度范圍內(nèi)，按各巖土層的時(shí)代成因，沉積規(guī)律及工程地質(zhì)性狀不同，將場(chǎng)地巖土層共分為五大層，第一大層為人工填土（Qml）即①層素填土，第二大層為第四系上更新統(tǒng)粘性土（Q）即②、③層粉質(zhì)粘土；第三大層為上更新統(tǒng)碎石土（Q+Q2al+pl）即④含粘性土角礫；第四大層為殘坡積粘土（Qdl+el）即⑤層粘土；第五層為基巖即二疊系灰?guī)r（Plq）

包括⑥-1及⑥-2層?，F(xiàn)按自上而下順序分述如下。

①素填土（Qml）。

黃褐—灰色，松散，濕—飽和，主要由粘性土組成。

局部少數(shù)孔中為雜填土，見(jiàn)磚塊，碎石等，場(chǎng)區(qū)內(nèi)部分鉆孔如K5、K6、K7ˊ、K8ˊ、K9ˊ、K10、K12、K17等中下部50～20 cm多為塘淤泥。

②粉質(zhì)粘土（Q）。

褐黃色，軟—可塑，濕，含鐵錳氧化物，見(jiàn)少量灰白色高嶺土，局部見(jiàn)云母片，該層壓縮性中等，場(chǎng)區(qū)內(nèi)均見(jiàn)分布，厚度1.3～4.7 m，層底標(biāo)高17.76～21.02 m。

③粉質(zhì)粘土（Q）。

褐—褐黃色，可塑，局部呈硬塑狀，含鐵錳氧化物及其結(jié)核，見(jiàn)高嶺土條帶，局部粘性較差。該層壓縮性中偏低，場(chǎng)地僅K1、K2、K4等少數(shù)鉆孔未見(jiàn)分布，厚度0.5～2.4 m，層底標(biāo)高17.26～18.73 m。

④含粘性土角礫（Q2al+pl）。

黃褐—黃色，中密狀態(tài)，濕—稍濕，頂部局部呈稍密狀，角礫含量55%～75%，粒徑以10～20 mm為主，最大粒徑達(dá)120 mm，磨圓度及分選性較差，呈次棱角狀，礦物成分以石英砂巖、燧石等為主，充填物為可～硬塑狀粘性土及少量中細(xì)砂，該層壓縮性低，場(chǎng)區(qū)內(nèi)均見(jiàn)分布，厚度0.70～3.40 m，層底標(biāo)高14.54～17.53 m。

⑤粘土（Qdl+el）。

灰黃—灰色，硬塑，局部呈可塑狀，上部高嶺土含量達(dá)50%以上，中下部含10%～25%左右石英質(zhì)角礫或礫砂，見(jiàn)少量暗色長(zhǎng)石等礦物，該層系坡積、殘積層，壓縮性中等，場(chǎng)地均見(jiàn)分布，厚度0.80～11.0 m，層底標(biāo)高5.45～16.23 m。endprint

⑥—1中風(fēng)化灰?guī)r（Plq）。

淺灰—灰—深灰色，堅(jiān)硬，致密，隱晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，局部含炭質(zhì)，主要由碳酸鹽類(lèi)礦物組成，產(chǎn)狀不明顯，上部溶蝕跡象較明顯，溶蝕裂隙較發(fā)育，部分鉆孔見(jiàn)溶洞，溶洞最大高度達(dá)5.0 m，多見(jiàn)有灰色、黃色粘土、灰?guī)r碎塊等半充填或全充填。上部巖芯采取率較低，為20%～60%，RQD為0%～40%，下部較完整，巖芯采取率60%～95%，RQD為57%～87%。該層灰?guī)r最大揭露厚度達(dá)16.10 m。

⑥—2微風(fēng)化灰?guī)r（Plq）。

深灰、灰色，堅(jiān)硬，致密，隱晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，局部含炭質(zhì)，用濃度5%鹽酸點(diǎn)滴，見(jiàn)劇烈反應(yīng)及氣泡冒出，巖芯完整，但產(chǎn)狀不明顯，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理裂隙傾角多在70°～85°之間，多見(jiàn)有方解石巖脈及泥質(zhì)、鐵質(zhì)膜填充。巖芯采取率大于90%，RQD亦大于90%，最大揭露厚度達(dá)6.1m，但未揭穿。

3 場(chǎng)地巖溶地質(zhì)特征

3.1 場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度及分布特征

場(chǎng)地下伏基巖為二疊系棲霞組灰?guī)r，勘察期間，有多個(gè)鉆孔遇到地下巖溶，較為明顯是鉆孔為K4孔及以后補(bǔ)充的K17孔。

為驗(yàn)證及查明K4孔溶洞規(guī)模及伸展方向等，于K4孔東側(cè)3 m處補(bǔ)充K17孔，從K17孔施工情況看，見(jiàn)有兩個(gè)溶洞，上層溶洞高度2.10 m，頂?shù)装鍢?biāo)高6.08～3.98 m，充填有黃色粘性土，下部溶洞垂直高度5.00 m，標(biāo)高從-1.52～3.48 m，充填有紅色粘性土，兩個(gè)溶洞均為半填充。從上表及K17所見(jiàn)巖溶進(jìn)行分析，期垂直分布上可分為兩個(gè)標(biāo)高帶，即1.0～5.0 m及9.80～13.50 m，從水平方向上看，巖溶以近東西向分布較為明顯，從發(fā)育規(guī)模上看以K4、K17及K16最大，較發(fā)育。其中K4、K17孔兩孔所見(jiàn)巖溶其連通性好，兩孔上下兩層巖溶實(shí)際上為同意巖溶在水平方向的延伸。從場(chǎng)區(qū)平面上看，場(chǎng)區(qū)南側(cè)較北側(cè)發(fā)育。

從巖溶產(chǎn)生的成因分析，主要是巖性、構(gòu)造及地下水活動(dòng)。場(chǎng)區(qū)內(nèi)灰?guī)r為二疊系棲霞組厚層狀灰?guī)r，場(chǎng)區(qū)南西端巖性較純，而場(chǎng)地中——北側(cè)則多含炭質(zhì)成分，區(qū)域上構(gòu)造軸線走線向近東西向，以上均反映在場(chǎng)地巖溶的水平及平面分布上，從場(chǎng)區(qū)工程物探結(jié)果基本上說(shuō)明了這一點(diǎn)。從垂直分布看，場(chǎng)地巖溶的發(fā)育與水文地質(zhì)條件密切相關(guān)，受場(chǎng)地古地貌影響，沿基巖表面（標(biāo)高10～14.0 m）相對(duì)較為發(fā)育，從場(chǎng)地基巖等高線線圖上可看出，沿構(gòu)造軸線走向，場(chǎng)地中—南部，第四系厚度明顯較大，地表巖溶形態(tài)明顯，同時(shí)與區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面——長(zhǎng)江水位變化亦有較大聯(lián)系（標(biāo)高1.0～5.00 m分布帶）。

總之，從巖性、構(gòu)造及水文地質(zhì)條件分析和場(chǎng)地巖溶分布特征上看，除基巖面淺部地表古巖溶及局部如K4—K17，K16孔等巖溶較發(fā)育，場(chǎng)區(qū)內(nèi)整體看巖溶不甚發(fā)育。

3.2 場(chǎng)地巖溶填充物及充填程度

場(chǎng)地巖溶填充物大致可分為三類(lèi)：第一類(lèi)為灰色高嶺土及碎石，碎石成分見(jiàn)有灰?guī)r及石英砂巖；第二類(lèi)為黃色粘土及灰?guī)r碎塊，第三類(lèi)為紅色粘土；充填程度為半充填——全充填，從地質(zhì)及鉆探資料分析，充填物及充填程度有以下特征：近基巖面及其淺部，充填物以灰色粘土、黃色粘性土及灰?guī)r碎塊、石英砂巖碎石為主，多為完全充填；場(chǎng)區(qū)較深部（標(biāo)高1.0～5.0 m），充填物多為紅色粘性土，半填充為主。

3.3 場(chǎng)地巖溶發(fā)育趨勢(shì)及對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性的影響

受區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造及地貌條件變化，造成場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件的變化，因而決定了場(chǎng)區(qū)巖溶的發(fā)育趨勢(shì)。古地貌條件的地表巖溶，其形態(tài)表現(xiàn)為溶槽、溶溝及溶蝕漏斗，充填少量粘性土及灰?guī)r碎石，后被第四系粘性土層所覆蓋，改變了場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件，巖溶被完全充填，使地表水、地下水徑流途徑被阻隔，因而巖溶發(fā)育趨于停滯。

從巖溶的發(fā)育，分布特征，場(chǎng)地基巖面等高線圖，場(chǎng)區(qū)基巖面及其下淺部巖溶（古地貌地表巖溶）即溶溝、溶槽、漏斗較發(fā)育，形成基巖面起伏較大。但溶溝、溶槽、漏斗多已被填充，變不利為有利。深部的巖溶從勘探情況看不甚發(fā)育，有較厚的完整頂板，從灰?guī)r巖溶發(fā)育整體分析，對(duì)場(chǎng)區(qū)有一定影響。但尚不會(huì)出現(xiàn)整體穩(wěn)定性破壞的影響。淺部巖溶亦停止發(fā)育。

4 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件

4.1 地下水類(lèi)型及其埋藏、補(bǔ)給條件

場(chǎng)地地下水根據(jù)其賦存空間及埋藏條件，可分為兩類(lèi)，即上層滯水及巖溶裂隙水，上層滯水分布在①層素填土孔隙中，富水性較好；巖溶裂隙水分布于⑥—1及⑥-2層灰?guī)r裂隙中，其富水性差異較大，從場(chǎng)地鉆進(jìn)時(shí)返水及不漏水情況，鉆孔水位變化極小，說(shuō)明場(chǎng)區(qū)揭露的灰?guī)r中富水性差。

場(chǎng)地區(qū)上層滯水的補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水，此外還有附近地表水及生活污水。巖溶裂隙水，在區(qū)域上受構(gòu)造裂隙水的影響和部分第四系潛水的補(bǔ)給。本場(chǎng)區(qū)內(nèi)在勘察范圍內(nèi)，灰?guī)r巖溶裂隙不發(fā)育。

4.2 場(chǎng)地地層的透水性，地下水位及動(dòng)態(tài)變化

場(chǎng)地各巖土層透水性可分為兩類(lèi)：一類(lèi)為透水性較好的，如①層素填土，因其堆填時(shí)間較短，結(jié)構(gòu)松散，欠固結(jié)，孔隙連通較好。一類(lèi)為相對(duì)隔水層，透水性極弱或不透水，如②、③層粉質(zhì)粘土，⑤層殘坡積粘土，其滲透系數(shù)7.82×10-5～6.13×10-7 cm/s。此外，④層含粘性土角礫，因角礫空隙間粘性土充填膠結(jié)較好，⑥層灰?guī)r中裂隙淺部因多被粘性土完全或半充填，其透水性亦較差。

場(chǎng)地地下水水位在勘探工作完成后統(tǒng)一測(cè)定，一般在0.15～0.70 m之間，水位標(biāo)高23.22～23.69 m。地下水位變化受大氣降水影響十分明顯。

4.3 場(chǎng)地地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性

為了解地下水對(duì)混凝土和鋼結(jié)構(gòu)有無(wú)腐蝕性，在K15孔中取水質(zhì)分析試樣一組，其分析結(jié)果詳見(jiàn)附表《水質(zhì)分析報(bào)告》，根據(jù)GB50021-94《巖土工程勘察規(guī)范》第13條判定，地下水對(duì)砼無(wú)腐蝕性。

5 場(chǎng)地地震效應(yīng)評(píng)價(jià)endprint

5.1 場(chǎng)地地震的基本烈度

根據(jù)武漢市城鄉(xiāng)建設(shè)管理委員會(huì)武城設(shè)字【1995】054號(hào)文，并查《湖北省地震烈度區(qū)劃圖》，武漢市屬地地震烈度6度區(qū)，擬建物為高層建筑，據(jù)“武漢市建設(shè)工程設(shè)防管理實(shí)施細(xì)則”，擬建物應(yīng)按七度地震烈度設(shè)防。

5.2 場(chǎng)地土地震液化判別

從本次勘察結(jié)果得知，地面下15米深度范圍內(nèi)場(chǎng)地土層為第四系上更新統(tǒng)的老粘土和基巖。不存在飽和砂土及粉土，因而不存在產(chǎn)生地震液化的物質(zhì)條件，因此本場(chǎng)地可不考慮地震液化問(wèn)題。

5.3 場(chǎng)地地層的剪切波速及卓越周期

勘察期間，通過(guò)K15孔對(duì)場(chǎng)地地層采用層檢法進(jìn)行剪切波速測(cè)試及地脈動(dòng)觀測(cè)，測(cè)試結(jié)果表明，場(chǎng)地覆蓋層范圍內(nèi)的剪切波速加權(quán)均值為299 m/s，28.0 m范圍內(nèi)剪切波速為740 m/s。卓越周期水平方向：東西方向?yàn)?.251 s，南北方向0.261 s，垂直方向?yàn)?.272 s，場(chǎng)地平均卓越周期0.261 s。

5.4 場(chǎng)地土類(lèi)型及建筑場(chǎng)地類(lèi)別

從K15孔剪切波速測(cè)試結(jié)果，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ11-89）第3.1.2條，場(chǎng)地土類(lèi)型為中軟場(chǎng)地土，再根據(jù)該規(guī)范第3.1.5條，場(chǎng)地覆蓋層厚度大于3 m，小于80 m，因此建筑場(chǎng)地類(lèi)別屬Ⅱ類(lèi)。

6 巖土參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、分析和選用

6.1 場(chǎng)地巖土層劃分

場(chǎng)地巖土層的劃分是根據(jù)土工試驗(yàn)資料、場(chǎng)地土層的原位測(cè)試及力學(xué)性質(zhì)、野外地質(zhì)描述、各巖土層的強(qiáng)度指標(biāo)、地質(zhì)成因、時(shí)代分析后來(lái)劃分的，有關(guān)各地層的一般物理力學(xué)指標(biāo)詳見(jiàn)巖土工程勘察綜合成果表。從表中看出②層粉質(zhì)粘土。呈軟—可塑狀，除內(nèi)聚力指標(biāo)變異系數(shù)大于0.4，其余離散性小，③層粉質(zhì)粘土呈可—硬塑狀，除液性指數(shù)及內(nèi)聚力C變異系數(shù)大于0.4，其余指標(biāo)離散性較小。地層劃分詳見(jiàn)第二章第三節(jié)。

6.2 場(chǎng)地巖土層物理力學(xué)指標(biāo)有關(guān)參數(shù)

6.2.1 常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)

②、③層粉質(zhì)粘土及⑤層殘坡積粘土取得土試樣進(jìn)行常規(guī)分析后，將離散性較大的少部分土樣予以剔除，其子樣數(shù)分別為10、7及6，具統(tǒng)計(jì)代表性。所統(tǒng)計(jì)指標(biāo)中②層液性指數(shù)IL離散性及變異系數(shù)較大，但從野外地質(zhì)描述及參照經(jīng)理觸探曲線，其平均值基本上反映場(chǎng)地實(shí)際情況。

6.2.2 場(chǎng)地地層的滲透系數(shù)及剪切指標(biāo)

為滿足本工程基坑及防水設(shè)計(jì)所需的基坑影響深度范圍內(nèi)的地層的滲透系數(shù)及土層的三軸剪切力學(xué)指標(biāo)（不固結(jié)不排水UU），本次工作采用取原狀土試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的方法來(lái)確定，將②、③層室內(nèi)試驗(yàn)值，工程地質(zhì)手冊(cè)中的經(jīng)驗(yàn)值參考用。

基坑深度范圍內(nèi)土層三軸抗剪切強(qiáng)度指標(biāo)（UU）采用GBJ7-89規(guī)范附錄五中公式統(tǒng)計(jì)后將其有關(guān)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)及建議標(biāo)準(zhǔn)。

6.2.3 巖石試驗(yàn)指標(biāo)

本次勘察共取13組不同深度的巖樣進(jìn)行巖石室內(nèi)試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)巖石試驗(yàn)成果。

巖石的單軸極限抗壓強(qiáng)度部分地段變化差異大，與巖石的風(fēng)化程度、炭質(zhì)含量大小、裂隙、節(jié)理發(fā)育程度等有關(guān)，試驗(yàn)結(jié)果表明，⑥-1、⑥-2層巖樣的飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度一般為24.71～117.75MPa之間，為硬質(zhì)巖石。

6.2.4 巖土層原位測(cè)試指標(biāo)參數(shù)

場(chǎng)地土層的靜力觸探曲線詳見(jiàn)工程地質(zhì)剖面圖，曲線準(zhǔn)確反映了各土層在水平及垂直方向的變化趨勢(shì)。

6.3 場(chǎng)地工程物探

為查場(chǎng)地巖土層的剪切波速及場(chǎng)地卓越周期，于K15孔用層檢法進(jìn)行巖土層剪切波速測(cè)試及地脈動(dòng)觀測(cè)。

為了解基巖頂面情況及場(chǎng)地巖溶發(fā)育情況，對(duì)擬建場(chǎng)地范圍進(jìn)行工程物探（采用瞬變電磁法及高密度電法）。

6.4 場(chǎng)地巖土層壓縮模量，承載力標(biāo)準(zhǔn)值

根據(jù)前面各巖土層物理力學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，經(jīng)綜合分析后，按GBJ7-89規(guī)范及湖北省《巖土工程勘察規(guī)程》提出各巖土層的承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk和壓縮模量Es值。

7 場(chǎng)地巖土工程條件分析和評(píng)價(jià)

7.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

場(chǎng)地下伏基巖為二疊系棲霞組灰?guī)r，從鉆探地質(zhì)資料，工程物探資料所反映的情況分析，場(chǎng)區(qū)內(nèi)基巖面附近，原生的古巖溶地貌如溶溝、溶蝕、溶蝕裂隙、溶蝕漏斗見(jiàn)有分布，局部發(fā)育有溶洞（如K17、K4孔），造成第四系覆蓋層厚度變化大，但從場(chǎng)區(qū)整體范圍、場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件、巖性條件、構(gòu)造條件來(lái)分析，場(chǎng)區(qū)灰?guī)r為厚層狀灰?guī)r，大部分灰?guī)r中含炭質(zhì)，原生的古地表巖溶被第四系粘性土充填或覆蓋后，致使影響古巖溶發(fā)育的水文地質(zhì)條件發(fā)生變化，淺部巖溶（古地表巖溶）被完全填充，使其發(fā)育基本停滯，從場(chǎng)區(qū)鉆探資料及物探資料分析，場(chǎng)區(qū)內(nèi)未見(jiàn)構(gòu)造斷層，場(chǎng)區(qū)內(nèi)無(wú)土洞分布，因而巖溶對(duì)整個(gè)場(chǎng)區(qū)的穩(wěn)定性無(wú)大的影響，場(chǎng)地尚屬穩(wěn)定。

但從場(chǎng)區(qū)局部看，由于古地表巖溶的發(fā)育，且局部形成漏斗狀（K8及K6孔、K16孔附近），使基巖面起伏較大，且沿灰?guī)r層面及構(gòu)造裂隙面方向發(fā)育有古溶溝及溶蝕裂隙（K16及K18孔），影響地基的均勻性。當(dāng)采用樁基礎(chǔ)以灰?guī)r為持力層，若樁基礎(chǔ)下部或附近存在巖溶時(shí)，在樁端底部會(huì)遇到巖石和土層共同存在。因此場(chǎng)地局部穩(wěn)定性較差，巖溶平面分布詳見(jiàn)場(chǎng)區(qū)鉆孔巖溶平面分布圖。

根據(jù)場(chǎng)地巖溶分析情況，場(chǎng)區(qū)K4孔及其附近發(fā)育有溶洞，現(xiàn)對(duì)K4孔溶洞頂板的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，采用《工程地質(zhì)手冊(cè)》中6-1-1式進(jìn)行評(píng)價(jià)。

H=H0/（K-1）

式中H0為溶洞垂直高度，K4中見(jiàn)兩個(gè)溶洞，上層溶洞高0.5 m，下層溶洞高3.2 m，垂直相隔僅0.9 m，因此下層溶洞頂板垮塌后，上層溶洞必然失穩(wěn)垮塌，只須對(duì)下層溶洞進(jìn)行驗(yàn)算，垮塌高度從鉆孔資料分析掉鉆約0.6 m，可采用洞高1/4即0.8 m計(jì)算，K值取厚度加權(quán)平均值1.10，計(jì)算后H=8 m，即影響高度范圍為8 m，因此對(duì)地基的均勻性形成了影響。而影響高度上仍有12.2 m覆蓋層，從場(chǎng)地基巖面等高線圖看，場(chǎng)地基巖面大部分埋深在10～12 m左右，說(shuō)明場(chǎng)地整體是穩(wěn)定的。endprint

7.2 地基基礎(chǔ)主要受力層的評(píng)價(jià)

場(chǎng)地主要受力層為④層含粘性土角礫，其強(qiáng)度高，壓縮性低，⑤層殘坡積粘土，其強(qiáng)度較高，壓縮性中偏低，但受下伏基巖面起伏的影響，場(chǎng)內(nèi)分布不均勻。⑥-1中風(fēng)化灰?guī)r，受古地表巖溶影響，基巖面局部坡度較大，最大達(dá)33%，其均勻性較差。

7.3 基礎(chǔ)方案選擇與建議

（1）整板基礎(chǔ)，利用天然地基，基礎(chǔ)持力層選在③、④層上。應(yīng)充分考慮基礎(chǔ)板的厚度和剛度，使其滿足上部結(jié)構(gòu)的要求，并充分考慮地基的變形。

（2）如整板不能滿足要求，考慮挖土后的補(bǔ)償原理，利用天然地基，做箱型基礎(chǔ)，持力層采用③層④層。同樣應(yīng)考慮地基的變形問(wèn)題。

（3）當(dāng)采用箱型基礎(chǔ)仍不能滿足設(shè)計(jì)要求，可采用樁（短樁）箱結(jié)合，彌補(bǔ)地基的不均勻性。

（4）采用樁基礎(chǔ)。應(yīng)以人工挖空樁為主，不宜采用鉆孔樁。基礎(chǔ)持力層選在⑥-1層灰?guī)r，當(dāng)樁端遇到巖溶（溶溝、溶槽、溶洞）或部分為巖石，部分為土層，均必須處理，使樁端受力均勻。

7.4 樁基參數(shù)及單樁豎向極限承載力估算

通過(guò)本次勘察，根據(jù)JGJ94-94規(guī)范，參考湖北省《巖土工程勘察工作規(guī)程》DB52，將人工挖孔樁各巖土層的樁周土極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik及極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk。

單軸極限承載力的估算可根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-94中5.2.11-1、5.2.11-2、5.2.11-3及5.2.11-4進(jìn)行估算，公式列如下：

以K10孔進(jìn)行估算，人工挖孔樁及鉆孔灌注樁樁徑采用1000 mm，持力層為⑥-1層中風(fēng)化灰?guī)r，樁端嵌入⑥-1層1.0 m，現(xiàn)將有關(guān)估算參數(shù)及估算結(jié)果。

以上單樁承載力估算保證樁端置于⑥-1層中樁底無(wú)沉渣，其中巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系由單樁飽和極限抗壓強(qiáng)度修正所得，對(duì)于單樁承載力按JGJ94-94應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜載試樁確定。試樁數(shù)量應(yīng)不少于總樁數(shù)的1%，且同一場(chǎng)地不應(yīng)少于3根。

7.5 基礎(chǔ)施工中應(yīng)注意問(wèn)題

（1）對(duì)于采用人工挖孔樁時(shí)，對(duì)于上部填土、軟——可塑②層粉質(zhì)粘土，④層碎石土采取護(hù)壁措施，同時(shí)應(yīng)注意采用隔水或排水措施。

（2）由于基巖⑥-1層頂面起伏較大，施工時(shí)應(yīng)確保樁端嵌入基巖0.5 m以上。同時(shí)應(yīng)確保樁端下5 m以上為完整的灰?guī)r，可采用風(fēng)鎬鉆進(jìn)，了解其下部5米范圍完整性。

（3）由于基巖面淺部古地表巖溶（溶溝、溶槽）分布，應(yīng)避免樁端僅部分置于灰?guī)r上，當(dāng)孔底遇有灰?guī)r時(shí)，應(yīng)采取挖去填充物回填塊石素混凝土或鑿去石芽尖部，當(dāng)其下部遇有溶洞時(shí)，可采取挖除填充物回填碎石、灌注水泥砂漿，或混凝土以填堵溶洞。

（4）施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)施工驗(yàn)槽工作。

（5）采用人工挖孔樁時(shí)，應(yīng)注意地下水的處理和排放。

8 基坑工程評(píng)價(jià)

8.1 基坑周邊環(huán)境

擬建場(chǎng)地位于武漢工業(yè)大學(xué)附中南側(cè)，南距學(xué)生宿舍（四層建筑物）約28 m，東側(cè)為足球場(chǎng)，北側(cè)距籃球場(chǎng)約5米，西側(cè)為工大路，擬建物邊線距工大路邊線約10 m，沿工大路東側(cè)有一排通訊電纜及臨時(shí)門(mén)面呈南北走向分布，場(chǎng)區(qū)內(nèi)西側(cè)邊緣有自來(lái)水管道呈南北走向分布。

8.2 基坑巖土層分布及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

場(chǎng)地地面以下6 m范圍內(nèi)分布的土層為：①層素填土（其中部分孔下部分布50-20 cm的淤泥）層厚1.0～2.5 m，②層粉質(zhì)粘土，軟—可塑，③層可—硬塑狀粉質(zhì)粘土。

①層素填土結(jié)構(gòu)不均，未經(jīng)壓實(shí)，含上層滯水，其底部部分孔段含少量塘泥，呈軟—流塑狀，穩(wěn)定性差，但其厚度較小，②層粉質(zhì)粘土及③層粉質(zhì)粘土，其中Cu值分別為21.4及19.0kPa，屬中等強(qiáng)度，系老粘土，據(jù)武工大附近已有勘察經(jīng)驗(yàn)，具輕微膨脹性質(zhì)，對(duì)于基坑開(kāi)挖后基坑壁具一定影響，但總體穩(wěn)定性較好，基坑底板以下地層為③層粉質(zhì)粘土及④層含粘性土角礫，其時(shí)代較早，強(qiáng)度較高，不含地下水，透水性極弱或不透水，不會(huì)引起基坑底板隆起等穩(wěn)定性問(wèn)題；經(jīng)過(guò)基坑邊坡穩(wěn)定性估算，5 m深度基坑邊坡是穩(wěn)定的，同時(shí)，不存在周邊環(huán)境影響，因此基坑總體上是穩(wěn)定的。

8.3 基坑設(shè)計(jì)參數(shù)

擬建建筑物有一層地下室，高約5 m，基坑至工大路邊線距離約10 m，工程地質(zhì)、水位地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，開(kāi)挖深度取決于基礎(chǔ)選型。按湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)《深基坑工程技術(shù)規(guī)定》DB42/159-1998 3.2規(guī)定，當(dāng)基坑深小于6 m時(shí)，基坑安全等級(jí)為Ⅲ級(jí)。當(dāng)基坑深度大于6 m時(shí)，視基坑深度確定其對(duì)應(yīng)的安全等級(jí)。但不論其安全等級(jí)如何，基坑工程均應(yīng)在總體基礎(chǔ)方案確定后，對(duì)基坑工程應(yīng)另行設(shè)計(jì)。

根據(jù)本次勘察成果并結(jié)合湖北省《深基坑工程技術(shù)規(guī)定》DB42/159-1998等資料綜合分析，基坑所需的有關(guān)地基土參數(shù)及水文地質(zhì)參數(shù)建議按下表中所列值選用。

有關(guān)基坑內(nèi)各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)前述有關(guān)章節(jié)。

8.4 深基坑支護(hù)方案

鑒于基坑周邊工程環(huán)境較好，西側(cè)工大路邊線距基坑邊緣最小距離為10 m，可考慮放坡開(kāi)挖，即采用邊坡自穩(wěn)的形式，經(jīng)估算坡高5 m邊坡可自穩(wěn)，其坡度按DB42/159-1998中表6取值，對(duì)于坡高5 m以?xún)?nèi)可塑粘性土取1∶1.50，可—硬塑粘性土取1：2.5。由于基坑邊坡為老粘性土邊坡，邊坡坡面保護(hù)可采用抹面、掛網(wǎng)噴漿、砂包反壓等措施，且須及時(shí)進(jìn)行以防土體軟化。如果基坑深度大于5 m，若不能自穩(wěn)，在求出潛在滑動(dòng)面，可采取土釘，或噴錨等措施進(jìn)行支護(hù)基坑。

對(duì)于基坑深度大于6 m或場(chǎng)地不宜進(jìn)行放坡開(kāi)挖時(shí)，支護(hù)方案視基坑深度待定，可選擇噴錨支護(hù)。對(duì)于本場(chǎng)地基坑土層為老粘性土，這種支護(hù)方式較為適用，它的特點(diǎn)是通過(guò)錨桿和坡面土的鋼筋混凝土面板，將滑移土塊的下滑力傳遞至錨桿，又由錨桿傳遞到滑移面以外的穩(wěn)定土體中，達(dá)到保護(hù)邊坡的目的。現(xiàn)將土與錨桿砂漿體的極限摩擦力f值列于下表（據(jù)DB42/159-1998中表4）。endprint

除以上兩種基坑支護(hù)方式外，受基礎(chǔ)選型決定，基坑深度較大（大于6 m）時(shí)，則可考慮采用樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)，樁的型式可選用挖孔樁。這種支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是能適應(yīng)不同的開(kāi)挖深度，不占用坑內(nèi)空間，利用地下室的施工監(jiān)控。但應(yīng)注意施工時(shí)土層必須分層開(kāi)挖，采用信息法進(jìn)行施工監(jiān)控，指導(dǎo)施工。

8.5 地下水處理措施

基坑范圍內(nèi)地下水為①層填土中的上層滯水，由于其富水較豐富，大氣降水及地表水的補(bǔ)給影響明顯，對(duì)于場(chǎng)地基坑干作業(yè)造成較大影響。

地下水的處理應(yīng)與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，對(duì)于邊坡開(kāi)挖時(shí)可采用明溝排水，采用坡面保護(hù)或噴錨支護(hù)也具有隔滲作用，必要時(shí)可在坡面預(yù)留疏水孔，坑內(nèi)集水井排水。

8.6 關(guān)于基坑施工的建議

（1）基坑工程設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮場(chǎng)地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、基坑周邊環(huán)境條件，參考附近已有基坑施工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算，分析論證，對(duì)比確定最佳方案。

（2）基坑施工全過(guò)程應(yīng)在嚴(yán)格的監(jiān)理下進(jìn)行，確保工程質(zhì)量。

（3）采用信息化施工法，并按其要求制定詳細(xì)監(jiān)測(cè)方案。

（4）基坑設(shè)計(jì)及施工可參照湖北省《深基坑工程技術(shù)規(guī)程》DB42/159-1998有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

9 結(jié)論與建議

（1）本次勘察通過(guò)地質(zhì)鉆探、室內(nèi)土工試驗(yàn)、原位測(cè)試等資料經(jīng)綜合分析，根據(jù)GBJ7-89規(guī)范、湖北省《巖土工程勘察規(guī)程》、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》GJG94-94，《工程地質(zhì)手冊(cè)》第三版，提出的各巖土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk，壓縮模量Es，樁的極限側(cè)阻力qsik及樁的極限端限阻力qpk，基坑設(shè)計(jì)指標(biāo)C，φ值等，詳見(jiàn)第六、第七、第八章。

（2）擬建物的基礎(chǔ)采用整板基礎(chǔ)、箱基時(shí)，持力層以④層含粘性土角礫，⑤層殘坡積粘土，⑥-1層為共同持力層，但必須對(duì)基礎(chǔ)下的④、⑤層進(jìn)行變形與強(qiáng)度驗(yàn)算，同時(shí)要考慮場(chǎng)地土層不均引起基礎(chǔ)的不均勻沉降；用樁（短樁）箱基礎(chǔ)，可減少地基不均勻性。此外也可考慮采用人工挖孔樁，采用⑥-1層中風(fēng)化灰?guī)r為持力層，樁端必須嵌入灰?guī)r0.5 m以上。

（3）場(chǎng)地分布有溶溝、溶槽、漏斗、溶蝕裂隙等古地表巖溶，局部見(jiàn)有溶洞發(fā)育，場(chǎng)地整體尚屬穩(wěn)定，巖溶分布引起地基分布不均勻。在施工中結(jié)合實(shí)情以處理加固地基。

（4）單樁極限承載力應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)靜載試樁確定，試樁數(shù)量應(yīng)不少于總樁數(shù)的1%，且不能少于3根，堅(jiān)持先試樁后施工工程樁。

（5）場(chǎng)地地震烈度為6度，擬建物應(yīng)按7度地震烈度進(jìn)行設(shè)防，可不考慮場(chǎng)地地震液化問(wèn)題。

（6）本場(chǎng)地上部為第四系覆蓋層平均剪切波速為229 m/s，場(chǎng)地平均卓越周期為2.61 s。

（7）場(chǎng)地土的類(lèi)型為中軟場(chǎng)地土，建筑物場(chǎng)地類(lèi)別屬Ⅱ類(lèi)。

（8）場(chǎng)地地下水為上層滯水，基巖淺部（⑥-1）僅含極少基巖裂隙水，地下水對(duì)建筑材料無(wú)腐蝕性，施工中應(yīng)加強(qiáng)排水措施。

（9）巖溶為本場(chǎng)地不良地質(zhì)現(xiàn)象，當(dāng)采用人工挖孔樁時(shí)，應(yīng)確保樁端嵌入⑥-1層0.5m以上，同時(shí)應(yīng)采用風(fēng)鎬等手段，探明樁端底部基巖5m的完整性，當(dāng)樁端下部發(fā)育巖溶時(shí)應(yīng)采取挖除填充物，回填塊石及砼等措施。

（10）當(dāng)采用整板基礎(chǔ)，可采用加大板的厚度，增大鋼筋配比等加大整板強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)于場(chǎng)地局部基巖面埋深較大處可采用短樁處理，樁端置于⑥-1層灰?guī)r上。

（11）基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)施工驗(yàn)槽工作。

（12）基坑支護(hù)可采用放坡及噴錨支護(hù)相結(jié)合。當(dāng)基坑深度因基礎(chǔ)選型較大時(shí)，也可考慮孔樁及錨桿支護(hù)。地下水可采用明溝排水，對(duì)于局部滲水區(qū)可采用集水井排水。

（13）基坑開(kāi)挖應(yīng)采用信息施工法，同時(shí)建議制定詳細(xì)的監(jiān)測(cè)方案，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作。

（14）本場(chǎng)地雖有巖溶，但不存在場(chǎng)地穩(wěn)定性問(wèn)題。基坑邊坡以老粘性土為主，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，當(dāng)基坑深度不超過(guò)6米時(shí)，邊坡穩(wěn)定安全。如能用箱基可充分發(fā)揮土層的地基潛力。如用樁基則對(duì)基巖巖溶充填物應(yīng)在施工時(shí)進(jìn)行處理，確保樁端全部坐落在基巖上。

（15）本工程基礎(chǔ)方案確定后，再確實(shí)基坑的設(shè)計(jì)和施工，有條件可基礎(chǔ)方案與基坑方案同時(shí)考慮。

（16）設(shè)計(jì)及施工中若遇有關(guān)巖土工程問(wèn)題可再商討。通過(guò)此次工程地質(zhì)詳勘，我們提供了在灰?guī)r地區(qū)樁基、基坑及邊坡的施工方法。為設(shè)計(jì)提供了有力的根據(jù)，為國(guó)家節(jié)約了能源，為業(yè)主節(jié)省大量的財(cái)力是值得可喜的。endprint