李婷婷

（晉城合為規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，山西 晉城 048000）

0 引言

工程建設(shè)施工準(zhǔn)備階段的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)便是地質(zhì)勘察工作，只有全面掌握施工區(qū)的地質(zhì)水文信息和工程地質(zhì)條件，才能合理地選擇地基形式與基礎(chǔ)類型。否則，會對工程建設(shè)造成不可估計(jì)的損失[1]。在判定工程地質(zhì)條件時(shí)，要確定巖土地層的構(gòu)成及特征、地下水的條件，要判斷是否存在不良地質(zhì)作用，要判別地震效應(yīng)、巖土性質(zhì)等。在此基礎(chǔ)上，對地基處理方法和地基基礎(chǔ)形式的設(shè)計(jì)才能做到科學(xué)合理。本文結(jié)合晉城市中南部某自來水加壓泵站廠區(qū)的建設(shè)條件，介紹自來水加壓泵站地基與基礎(chǔ)形式的選擇過程和方法。

1 工程概況

澤州縣位于晉城市中南部，東為陵川縣，西與陽城、沁水縣相鄰，北接高平，南與河南省接壤。澤州縣地形較平緩，海拔高度多在1000m 以下，僅東部、西南部有海拔1000m 以上的中山區(qū)，西北角武神山一帶為本區(qū)最高點(diǎn)，海拔在1300m 以上，南部多為石灰?guī)r出露區(qū)，地形陡峭，以天井關(guān)為代表，具巖溶地貌特征。丹河為貫穿該縣主要河流，由高都向東流向鄰省河南境內(nèi)，其東、西支流為東大河、白水河。沁河的東側(cè)支流長河從本縣西部流過。擬建工程場區(qū)地貌單元屬于丘陵剝蝕地貌，場區(qū)內(nèi)地貌單一。場地地形整體西高東低，南高北低，高差較大，勘探點(diǎn)處地面標(biāo)高最大值為790.09m，最小值為784.37m，相對高差最大值為5.72m。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 巖土地層構(gòu)成及特征

在勘探深度范圍內(nèi)，場地內(nèi)的主要地層為人工堆積層（Q4ml），第四系中更新統(tǒng)(Q2al)的沖積土層，第四系中更新統(tǒng)坡積、殘積土層（Q2dl+el）及石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）的巖石層。在鉆探所達(dá)深度范圍內(nèi)，場地內(nèi)地層分布情況如下。

（1）雜填土（Q4ml）。人工堆積層：黃褐色，松散-稍密，以回填粉質(zhì)黏土為主，見少量植物根莖、磚屑、姜結(jié)石等。場區(qū)普遍分布，厚度：0.50～2.50m，平均0.76m；層底標(biāo)高：782.45～789.39m，平均786.64m；層底埋深：0.50～2.50m，平均0.76m。

（2）粉質(zhì)黏土（Q2a）l。第四系中更新統(tǒng)沖積土層：褐黃色，硬塑-堅(jiān)硬，含少量的鐵錳顆粒及氧化鐵銹等，切面較光滑，稍有光澤，韌性及干強(qiáng)度中等，無搖振反應(yīng)，屬中壓縮性土。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測擊數(shù)范圍值為12.0～17.0，平均擊數(shù)14.7。場區(qū)普遍分布，厚度：3.10～9.00m，平均6.53m；層底標(biāo)高：777.47～781.76m，平均779.97m；層底埋深:5.00～9.70m，平均7.24m。fak=170kPa。

（3）粉質(zhì)黏土（Q2al）。第四系中更新統(tǒng)沖積土層：棕紅色-棕黃色，硬塑-堅(jiān)硬，含少量的鐵錳顆粒及氧化鐵銹等，切面較光滑，稍有光澤，韌性及干強(qiáng)度中等，無搖振反應(yīng)，屬中壓縮性土。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測擊數(shù)范圍值為15.0～21.0，平均擊數(shù)17.4。場區(qū)普遍分布，厚度 ：7.70～13.50m，平 均 11.02m；層 底 標(biāo) 高 ：767.20～771.63m，平均768.95m；層底埋深：16.20～21.50m，平均18.26m。fak=190kPa。

（4）角礫（Q2dl+el）。第四系中更新統(tǒng)坡積、殘積土層：雜色，稍密，以強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)頁巖碎屑為主，粉質(zhì)黏土膠結(jié)。動力觸探試驗(yàn)實(shí)測擊數(shù)范圍值為8.0～10.0，平均擊數(shù) 9.0。厚度：0.90～1.80m，平均 1.30m，層底標(biāo)高：766.37～768.57m，平 均 767.29m；層 底 埋 深 ：18.00～19.70m，平均18.79m。fak=200kPa。

（5）泥巖（C2b）。石炭系中統(tǒng)本溪組巖石層：灰黃色，強(qiáng)風(fēng)化，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，夾碎片狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，層間及節(jié)理面有水流侵蝕痕跡及鐵銹渲染痕跡，巖體較破碎，巖石為極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為 V 級。場區(qū)普遍分布，厚度：1.20～3.80m，平均2.30m；層底標(biāo)高：764.26～768.69m，平均766.32m；層底埋深：20.00～22.00m，平均20.92m。fak=240kPa。

（5）石灰?guī)r（C2b）：石炭系中統(tǒng)本溪組巖石層：青灰色，中等風(fēng)化-微風(fēng)化，巖芯主要呈短柱狀、柱狀，中厚-厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，巖石為較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。該層僅部分鉆孔有揭露，且未穿透，最大揭露深度為6.1m，fak=2000kPa。

2.2 地下水條件

擬建場地水文周期一般在4～6 月份為枯水期，7～9月為豐水期，其余為平水期，本次勘察時(shí)間為豐水期。

本次勘察鉆孔過程中，部分鉆孔在鉆探深度內(nèi)揭露有一層地下水，水位埋深約在現(xiàn)狀地表下7.0m，對應(yīng)于絕對高程779.70m，該層地下水在場地僅局部分布，判斷其屬于上層滯水。在雨季或豐水期時(shí)，地下水位可能會有一定的抬升，建議在基礎(chǔ)及室外管道施工時(shí)做好相應(yīng)的防水及排水措施。

2.3 不良地質(zhì)作用

根據(jù)對周邊環(huán)境的調(diào)查了解，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，擬建工程場地內(nèi)無采空區(qū)分布，場地及其周邊不存在有影響的地面塌陷、沉降、泥石流、地面裂縫等影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用。

2.4 地震效應(yīng)

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2015）[2]，澤州縣金村鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度為6 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組；根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50223-2008）中的相關(guān)規(guī)定[3]，綜合劃分?jǐn)M建各建（構(gòu)）筑物抗震設(shè)防類別均為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類，簡稱丙類；依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50011-2010）（2016 年版）第 4.1.5 條，場地等效剪切波速：Vse=18.2/∑(Di/Vsi)≈230.38m/s；根據(jù)鉆孔揭露情況，場地覆蓋層厚度范圍約為16.2～21.5m，結(jié)合剪切波速，綜合判定場地類別為Ⅱ類。特征周期值為0.45s。

2.5 巖土性質(zhì)的分析

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合室外現(xiàn)場試驗(yàn)的原位測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果、現(xiàn)場勘探的實(shí)際情況以及工程經(jīng)驗(yàn)，各巖土層的主要物理力學(xué)指標(biāo)及原位測試結(jié)果匯總見表1、表2。

表1 各巖土層主要物理力學(xué)指標(biāo)

表2 原位測試結(jié)果

3 地基及基礎(chǔ)類型的選擇

3.1 地基類型及選擇

3.1.1 地基類型

（1）人工地基。人工地基是指經(jīng)過人為的改良或者處理的地基。地質(zhì)狀況不是很好的，比如沙地、淤泥、坡地等，或者地質(zhì)狀況好，但上部荷載太多東西時(shí)，為了讓地基有足夠的承受力，需要用人工去加固地基，稱為人工地基[5]。

（2）天然地基。天然地基是指在自然狀態(tài)下就可以承受基礎(chǔ)荷載，能夠放置基礎(chǔ)的天然土層，不需要用人工去加固地基，節(jié)約工程造價(jià)。

3.1.2 地基類型的選擇

擬建供水站場地整平標(biāo)高按778.50m考慮，假定擬建運(yùn)管服務(wù)樓、消毒/配電/值班/泵房基礎(chǔ)埋深為1.50m，則其基底標(biāo)高為777.00m，該標(biāo)高處地基土層為第③層粉質(zhì)黏土，該層分布連續(xù)，層厚穩(wěn)定，物理力學(xué)性質(zhì)良好，承載力特征值大于預(yù)估基底壓力，綜合判斷，擬建運(yùn)管服務(wù)樓、消毒/配電/值班/泵房可采用天然地基。

3.2 基礎(chǔ)類型及選擇

3.2.1 基礎(chǔ)類型

（1）獨(dú)立基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗休d能力較大，能夠滿足上部高層建筑的承載力要求，上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件為柱或者墻時(shí)，可采用獨(dú)立基礎(chǔ)。根據(jù)實(shí)際情況可選用階梯型獨(dú)立基礎(chǔ)、錐形獨(dú)立基礎(chǔ)和矩形獨(dú)立基礎(chǔ)。

（2）條形基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較好，上部結(jié)構(gòu)荷載較大，采用獨(dú)立基礎(chǔ)距離太近，或者上部采用剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，可采用條形基礎(chǔ)作為高層建筑的基礎(chǔ)。

（3）十字交叉梁基礎(chǔ)。當(dāng)上部荷載較大，采用條形基礎(chǔ)不能滿足地基承載力要求時(shí)，可采用十字交叉基礎(chǔ)（即雙向條形基礎(chǔ)）。

（4）筏板基礎(chǔ)。若上部荷載較大，地基軟弱或地下防滲需要時(shí)可采用筏板基礎(chǔ)，俗稱滿堂基礎(chǔ)。有平板式筏板基礎(chǔ)和梁板式筏板基礎(chǔ)兩種。

（5）箱型基礎(chǔ)。高層建筑荷載大、高度大，按照地基穩(wěn)定性要求，基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)加深，常采用箱型基礎(chǔ)。滿足承載力、上部結(jié)構(gòu)嵌固要求的同時(shí)，可利用箱型基礎(chǔ)的空間作為人防、文化活動廳及儲藏室、設(shè)備層等。

（6）樁基礎(chǔ)。若天然地基土質(zhì)軟弱，上述幾種淺基礎(chǔ)無法滿足地基承載力或變形的要求，或者在地震區(qū)，基礎(chǔ)埋置深度小于建筑物高度的1/15 時(shí)，可采用樁基礎(chǔ)。根據(jù)施工條件、現(xiàn)場情況選擇旋挖鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、長螺旋鉆孔灌注樁等不同種類的樁基礎(chǔ)[4]。

3.2.2 基礎(chǔ)的選擇

綜合上述各個(gè)類型基礎(chǔ)的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合場地工程地質(zhì)條件及地下水情況，擬建運(yùn)管服務(wù)樓、消毒/配電/值班/泵房建議采用條形基礎(chǔ)或獨(dú)立基礎(chǔ)。

當(dāng)采用條形基礎(chǔ)或獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)，建議以第③層粉質(zhì)黏土作為持力層，該層土在場地內(nèi)分布連續(xù)，且厚度均勻，是良好、穩(wěn)定的天然持力層。

3.2.3 基礎(chǔ)開挖的注意事項(xiàng)

（1）基坑開挖過程中，宜分層均衡開挖，并做好基坑開挖監(jiān)控工作，發(fā)生異常情況時(shí)，應(yīng)立即停止開挖，并立即查清原因，采取除險(xiǎn)措施，確保安全后，方可進(jìn)行下一步的開挖。

（2）基坑開挖后，建議在基坑底面普遍鏟探，如土質(zhì)條件與勘察報(bào)告有較大出入或持力層的土質(zhì)與建議的持力層不符，應(yīng)會同有關(guān)部門研究解決，并妥善處理。

（3）基坑開挖后，應(yīng)通知勘察單位，會同各有關(guān)部門，做好驗(yàn)槽工作。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合實(shí)際工程案例，通過對該工程所在地進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察，從勘察的現(xiàn)場地質(zhì)水文條件、現(xiàn)場原位測試與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)合的形式全面分析自來水加壓泵站廠區(qū)的建設(shè)條件，根據(jù)勘察結(jié)果選擇出最優(yōu)的地基處理方案與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式，為工程建設(shè)起到一定的指導(dǎo)作用。