軒吉善 XUAN Ji-shan

（中化地質(zhì)河南局集團(tuán)有限公司，鄭州 450000）

1 概述

近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國內(nèi)工業(yè)化速度加快，對工業(yè)建筑的需求迫切，并且建設(shè)的地質(zhì)環(huán)境越來越復(fù)雜。因此，這對工程地質(zhì)勘查的理論和技術(shù)方法的要求也越來越高?；A(chǔ)工程對建筑結(jié)構(gòu)的安全與工程造價都有著至關(guān)重要影響，基礎(chǔ)方案是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)之一。建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式與方案的確定是安全、施工工期、施工技術(shù)難易、工程造價等多因素綜合考慮的結(jié)果，工程中往往存在著單一目標(biāo)的習(xí)慣性做法和規(guī)定性做法，使得建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)方案既不經(jīng)濟(jì)也不科學(xué)合理。隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)重視和提高工程勘察的質(zhì)量，加強(qiáng)對建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)工程的方案控制，達(dá)到最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的合理實(shí)現(xiàn)。本文借鑒了馬雄光[1]與聶維中[2]對住宅樓的工程地質(zhì)條件的分析，對本場地工程地質(zhì)條件進(jìn)行分析。通常工業(yè)建筑應(yīng)用樁基礎(chǔ)，尋求合適的樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)形式和設(shè)計(jì)方法，使得建筑結(jié)構(gòu)中的樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)達(dá)到最佳的效果，本文借鑒文獻(xiàn)[3-7]中的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法，通過進(jìn)行地基基礎(chǔ)方案分析與評價，提出經(jīng)濟(jì)合理的地基基礎(chǔ)方案，為類似地質(zhì)條件下的工程提供參考。

2 工程概況

2.1 工程概況

擬建工程為鄭州（南部）環(huán)保能源工程，工程位于鄭州新鄭市辛店鎮(zhèn)北約3公里賈咀村。本場地地貌單元區(qū)域上屬山前沖洪積平原，場地地形起伏較大，地勢整體南高北低，最大高差約28.5m。鉆孔孔口標(biāo)高140.6-169.1m?，F(xiàn)場地紅線外西側(cè)以及場地內(nèi)北側(cè)存在一沖溝，溝頂?shù)赘卟罴s20m。

2.2 巖土地層及參數(shù)

2.2.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)鄭州市基巖地質(zhì)圖（1∶100000（河南省地礦局，1988年）、鄭州市地震小區(qū)劃研究報告（河南省地震局，1989年）、鄭州市鄭東新區(qū)地震小區(qū)劃報告（中國地震局地質(zhì)研究所，2003年）和豫北地區(qū)新構(gòu)造活動特征及中長期地震預(yù)報研究（劉堯興等，2001年），近場區(qū)范圍內(nèi)的主要斷層有老鴉陳斷裂、上街?jǐn)嗔?、須水?dāng)嗔?、花園口斷裂、中牟北斷裂、中牟斷裂、古滎斷裂、郭小寨斷裂和尖崗斷層等，這些斷裂帶及斷層均距本場地較遠(yuǎn)，且不屬于活動斷層，均為前第四紀(jì)斷裂，可不考慮其對場地穩(wěn)定性的影響。

2.2.2 地層結(jié)構(gòu)

根據(jù)野外靜探、鉆探揭示，場地勘探深度55m范圍內(nèi)，除表層有少量的耕土、素填土及雜填土外，約12.0m以淺為第四紀(jì)上更新統(tǒng)沖洪積形成的粉土、粉質(zhì)黏土，其下約12.0m-55.0m為二疊系上統(tǒng)泥巖、砂巖。勘察深度內(nèi)的土層按其不同的成因、時代及物理力學(xué)性質(zhì)差異劃分為8個工程地質(zhì)單元層。

對場地現(xiàn)場實(shí)施勘察結(jié)果表明，擬建場地地下水水位埋深約10.6~38.6m，屬第四系松散巖類孔隙潛水。地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水。本場地環(huán)境類別屬Ⅱ類，根據(jù)地下水水質(zhì)簡分析報告判定擬建場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。現(xiàn)場勘察勘過程中未發(fā)現(xiàn)對工程安全有影響的諸如巖溶、滑坡、崩塌、塌陷、采空區(qū)、地面沉降、地裂等不良地質(zhì)作用及古河道、溝浜、防空洞、古墓、孤石等對工程不利的埋藏物。場地西側(cè)、北側(cè)存在一沖溝，沖溝臨場地側(cè)邊坡，呈階梯狀，坡度較大，局部呈陡坎狀，基坑開挖應(yīng)注意其對施工安全的影響。

2.2.3 地下水條件

本場地勘察期間地下水水位埋深約10.6~38.6m（標(biāo)高約130.5m），屬第四系松散巖類孔隙潛水。地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水。據(jù)調(diào)查，本場地地下水位年變幅1.0-2.0m，近3-5年最高地下水位埋深約5.0m（標(biāo)高約136.00m）?？紤]到本場地西側(cè)及北側(cè)為沖溝，預(yù)計(jì)溝底水位較高。預(yù)估設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期最高水位埋深0.0m（標(biāo)高約142.00m），抗浮水位可按埋深0.0m（標(biāo)高約142.00m）考慮。

“最主要的是你這個當(dāng)?shù)淖龊檬痉?，不要動不動就跟人吵架，說話也不要這么大聲，做好榜樣比什么都強(qiáng)?！背艚o周暄下了指令，“以后你要是沖動想干啥事，想想兒子，再權(quán)衡怎么做?！?/p>

2.2.4 地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

為了較準(zhǔn)確地獲得各土層的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，本次勘察采用鉆探、探井取原狀樣、室內(nèi)土工試驗(yàn)和標(biāo)貫、重型動力觸探、靜探、波速等測試方法對場地進(jìn)行綜合評價。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘探資料，各土層的物理力學(xué)性能指標(biāo)見表1。

表1 場地主要土層的物理力學(xué)指標(biāo)

3 基礎(chǔ)方案評價分析

3.1 地基土均勻性評價分析

根據(jù)設(shè)計(jì)方提供的擬建建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)埋深及±0標(biāo)高，結(jié)合場地地層條件，對擬建建（構(gòu)）筑物地基土均勻性評價，各建（構(gòu)）筑物地基土都不均勻。

3.2 人工換填地基強(qiáng)度驗(yàn)算

由于擬建主控樓、門衛(wèi)、滲瀝液處理站、工業(yè)消防水池、冷卻塔及綜合水泵房、地磅及地磅房、凈水站及旁濾車間、工業(yè)廢水處理站局部懸空，擬建管理用房及綜合樓整體懸空，且基礎(chǔ)底部局部為第（1）層耕土、第（1）-1素填土及第（1）-2層雜填土，需采用灰土或素土進(jìn)行回（換）填處理至設(shè)計(jì)標(biāo)高?；兀〒Q）填土壓實(shí)度滿足規(guī)范、設(shè)計(jì)要求，回（換）填土地基承載力通過地基檢測確定。

根據(jù)擬建建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)埋深及場地地層條件，使用公式（1）計(jì)算進(jìn)行地基承載力修正。

式中，fak為承載力特征值，kPa；ηb和ηd為基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)；γ為基礎(chǔ)底面以下土的重度（或浮重度），kN/m3；γm為基底以上土的加權(quán)平均重度（或浮重度），kN/m3；b為基礎(chǔ)底面寬度，m；d為基礎(chǔ)埋置深度，m。

對擬建門衛(wèi)、管理用房及綜合樓、地磅及地磅房、凈水站及旁濾車間、飛灰暫存間、工業(yè)廢水處理站、油庫油泵房及倉庫采用人工換填地基獨(dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行驗(yàn)算；對擬建工業(yè)消防水池、冷卻塔及綜合水泵房、滲瀝液處理站采用人工換填地基筏板基礎(chǔ)方案進(jìn)行驗(yàn)算。對于回（換）填后土體地基承載力計(jì)算按照130kPa進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際地基承載力以現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)為準(zhǔn)，場地內(nèi)擬建建（構(gòu)）筑物進(jìn)行人工換填地基評價見表2和表3，下臥層強(qiáng)度和人工換填地基強(qiáng)度均滿足要求。

表2 擬建建（構(gòu)）筑物人工換填地基獨(dú)立基礎(chǔ)評價表

表3 擬建建（構(gòu)）筑物人工換填地基筏板基礎(chǔ)評價表

3.3 天然地基強(qiáng)度驗(yàn)算

根據(jù)擬建建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)埋深及場地地層條件，使用公式（1）進(jìn)行地基承載力修正。對擬建綜合主廠房（垃圾池）、綜合主廠房（滲瀝液池）以及初期雨水池采用天然地基筏板基礎(chǔ)方案進(jìn)行驗(yàn)算，場地內(nèi)擬建建（構(gòu)）筑物進(jìn)行天然地基評價見表4，下臥層強(qiáng)度和人工換填地基強(qiáng)度均滿足要求。擬建綜合主廠房（垃圾池）、綜合主廠房（滲瀝液池）、初期雨水池可采用采用天然地基筏板基礎(chǔ)方案。注：1:如建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)位于不同土層，則地基持力層取承載力較低的土層進(jìn)行評價；2:對于第（2）層粉土為濕陷性黃土，ηb=0.2，ηd=1.25.

表4 擬建建（構(gòu)）筑物天然地基筏板基礎(chǔ)評價表

3.4 后注漿鉆孔灌注樁基礎(chǔ)評價

3.4.1 樁端持力層的選擇

根據(jù)擬建綜合主廠房、汽機(jī)間（含主變）、主控樓荷載特征及場地地層條件，可采用樁端后注漿鉆孔灌注樁獨(dú)立基礎(chǔ)方案，第（5）層及其以下地層均可作為樁端持力層，樁徑可取600mm~800mm。

3.4.2 樁基參數(shù)

根據(jù)場地各層土的物理、力學(xué)參數(shù)，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[8]確定鉆孔灌注樁的樁側(cè)土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值qsik和樁端土的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值qpk，如表5和表6所示。

表5 后注漿鉆孔灌注樁樁基參數(shù)表

表6 側(cè)阻力增強(qiáng)系數(shù)βsi及端阻力增強(qiáng)系數(shù)βp參數(shù)表

3.4.3 承載力估算

按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[8]中的規(guī)范公式（2）~（4）：

單樁豎向承載力特征值：

采用基礎(chǔ)承臺下布樁，樁徑取800mm，采用樁端后注漿方式，按不同樁間距、不同的布樁形式進(jìn)行估算。具體設(shè)計(jì)時可根據(jù)上部實(shí)際荷載，據(jù)所提樁基參數(shù)，選用合適的樁長、樁徑、布樁方法。若采用后注漿鉆孔灌注樁獨(dú)立基礎(chǔ)方案，應(yīng)在施工前進(jìn)行試樁，單樁承載力均應(yīng)以靜載荷試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)。樁基施工應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范進(jìn)行，并做好施工監(jiān)測和質(zhì)量檢驗(yàn)工作。

3.4.4 變形驗(yàn)算

按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[8]式5.5.7沉降計(jì)算方法，估算各建（構(gòu)）筑物沉降量見表7。

表7 綜合主廠房、汽機(jī)間（含主變）、主控樓、煙囪、上料坡道基礎(chǔ)沉降量估算表

4 結(jié)論

針對本項(xiàng)目的重難點(diǎn)，本次勘察工作取得的成果主要包括以下幾個方面：①針對不同功能區(qū)塊、不同的工藝流程、荷載組合，建議了具有工程針對性、適宜性的地基基礎(chǔ)方案，包括天然地基、人工換填地基、樁基礎(chǔ)等。既保證了工程建設(shè)安全進(jìn)行，又最大限度的降低了工程造價。②注意調(diào)整泥漿比重，以保證泥皮厚度及樁底沉渣滿足規(guī)范要求。灌注樁施工過程中產(chǎn)生的泥漿，可能會對環(huán)境造成污染，要做好泥漿外運(yùn)工作。③本場地第（7）、（7）-1層泥巖及第（8）、（8）-1層砂巖層頂起伏較大，若采用嵌巖樁，施工須安排合適采取適宜的施工工藝、合理安排施工工序，確保樁端進(jìn)入設(shè)計(jì)巖層。④從場地的地層結(jié)構(gòu)來看，對成樁影響較大的為鈣質(zhì)結(jié)核層，第（6）層及以下土層鈣質(zhì)結(jié)核含量較多，且局部富集成層；本場地存在第（7）、（7）-1層泥巖、第（8）、（8）-1層砂巖，均對鉆孔灌注樁施工影響較大。施工時應(yīng)注意采取適當(dāng)?shù)你@進(jìn)方法，保證達(dá)到設(shè)計(jì)樁長。應(yīng)注意樁底沉渣過多的問題，應(yīng)增加比重計(jì)、沉渣儀的監(jiān)測次數(shù)，并應(yīng)及時清理。