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3)《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)
4)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
5)《建筑抗震设计规范》(2008版)(GB50011-2001)
6)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
7)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)
8)《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)
9)《湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程》(JGJ167-2009)
10)《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)
11)《建筑工程地质钻探技术标准》(JGJ87-92)
12)《原状土取样技术标准》(JGJ89-92)
下文引用上述技术标准时均以其编号简称。
1.4勘察方法及完成的工作量
本次勘察工作采用钻探、井探、原位测试及室内土工试验等方法进行。
1)勘探点布置原则:
沿建筑物的角点、边线及中线等布置勘探点16个,间距14.0~35.7m,商业裙楼一般钻孔深度35.0m,控制性钻孔深度45.0m。
住宅楼一般钻孔深度60.0m,控制性钻孔深度80.0m。
其中先井后钻孔4个,探井深度为10.20~10.30m。
2)钻(井)探:
钻探采用DPP100-4型汽车钻机施工,Ф146mm合金钻具开孔,地下水位以上土层用螺纹钻具干式低压回转钻进,水位以下采用管钻泥浆护壁快速低压回转钻进,Ф130mm钻具终孔;
探井采用人工垂直挖掘,开口直径约0.80m。
3)岩土取样:
钻孔采用快速静力连续压入法采取不扰动土样;
地下水位以上采用φ120mm黄土薄壁取土器,地下水位以下采用φ100mm水下薄壁取土器,土样质量等级为Ⅰ~Ⅱ级。
探井人工井壁刻取不扰动土样,取样质量等级为Ⅰ级。
4)标准贯入试验:
在场地控制性钻孔中的砂层进行了标准贯入试验。
标贯锤质量为63.5kg,落距76cm,自动脱钩,记录每贯入30cm的锤击数,试验严格按照《GB50021-2001》规范规定进行。
5)波速测试:
为确定场地土层等效剪切波速,在场地2个钻孔中进行了波速测试。
测试采用单孔检层法,人工水平激振,采集仪为DZQ6A型工程地震仪,井下测试探头采用RSM-JQ型三分量检波器,触发器为SJ-2型。
测试深度20.00m,测点间距1.00m。
6)室内土工试验:
除进行土的一般物理力学性质试验项目外,还进行了黄土湿陷性试验、直剪(固结快剪)试验,筛分试验、粘粒含量分析等,采用的主要仪器有KTG-98型全自动固结仪、DTJ-4型直剪仪、标准筛等。
液限采用76g圆锥液限仪测定。
7)场地土、水腐蚀性分析
为评价场地土、水对建筑材料的腐蚀性,分别在场地不同部位的基础埋深处采取3件土试样进行了土易溶盐含量分析,在钻孔内采取了2件地下水进行了水质简分析。
完成的勘察工作量汇总于表1.4中。
序号
工作项目
单位
工作量
1
勘探点测放
个
16
2
钻探
m/孔
867.30/16
3
探井
m/个
41.00/4
4
标准贯入试验
次/孔
15/3
剪切波速测试
40/2
6
取土试样
不扰动样
件
206
扰动样
104
7
室内土工试验
一般物理力学性质试验
直剪(固结快剪)试验
组
32
湿陷性试验
81
筛分试验
粘粒含量分析
8
水质分析
9
土易溶盐含量分析
勘察工作量汇总表1.4
1.5有关说明
勘探点位置是根据甲方提供的平面图中建筑物与围墙的关系用钢尺量距测放的。
勘探点高程是根据本场地东侧铁艺围栏外地面电力井盖顶部高程(H0=359.702m)引测的,为1985国家高程基准。
2场地工程地质条件
2.1位置、地形及地貌
除场地北侧分布有原建筑物一层地下室外,其它部位地形平坦,地面高程介于357.68~360.08m之间。
地貌单元属渭河Ⅰ级阶地。
2.2地层
据勘探揭露,场地地层自上而下依次为:
第四系全新统人工填土(Qml)、冲积(Q41al)黄土状土,上更新统冲积(Q3al)粉质粘土、砂土,中更新统冲积(Q2al)粉质粘土、砂土等组成,各层土的野外特征分述如下:
地层表2.2
地层
编号
地质年代及成因
岩性描述
层厚
(m~m)
层底深度
层底高程
①-1
Qml
杂填土:
主要由砖块、灰碴等组成,含少量粘性土,结构松散
0.90~5.50
354.20~358.88
①-2
素填土:
主要由粘性土组成,局部为灰土,含少量砂粒、砖块、灰碴等,结构疏密不均
0.50~4.30
354.18~359.25
②-1
Q41al
黄土状土:
黄褐色,大孔结构,可见虫孔,含少量钙质结核及蜗牛壳碎片,土质较均,硬塑
4.00~10.50
6.80~11.90
347.26~352.35
②-2
黄褐色,大孔结构,偶见虫孔及蜗牛壳碎片,含少量砂粒,土质较均匀。
可塑状态
2.20~7.00
11.20~15.80
343.62~348.44
③
Q3al
粉质粘土:
灰黄色,含少量蜗牛壳碎片、云母碎片及氧化铁条纹。
局部夹粉土透镜体。
可塑
3.80~12.00
21.00~26.60
332.98~339.08
③-1
粉土:
灰黄色,含少量云母碎片及氧化铁条纹。
及砂粒。
呈透镜体状分布于③层中。
很湿~饱和。
密实状态
1.50~8.00
④
中粗砂:
灰黄色,主要由长石、石英组成,含少量云母碎片及5%的圆砾,混粒结构,局部相变为粉细砂。
饱和。
局部未穿透,最大揭露厚度25.70m
⑤
Q2al
黑灰~浅灰色,含氧化铁斑点、砂粒、云母碎片等,土质较均匀。
局部夹有薄砂层。
21.50~24.60
7.70~76.50
283.20~291.20
⑥
灰黄色,主要由长石、石英组成,含少量云母碎及圆砾,混粒结构。
本层未穿透,最大揭露厚度11.50m
上述各层土的埋藏条件及成层规律详见附录№3~10。
2.3地下水
勘探期间,各勘探点均遇到地下水,量测的地下水稳定水位深度为11.50~13.70m,相应标高为346.01~346.48m,属潜水类型。
据有关资料,地下水位年变化幅度1.00~2.00m。
勘察期间为较高水位期。
2.4不良地质作用
据已有区域资料及本次勘探结果,拟建场地地层分布均匀,层位较稳定,无地裂缝及其它不良地质作用,适宜建筑。
2.5冻结深度
据《GB50007-2002》附录F,拟建场地季节性冻土标准冻结深度小于0.60m。
3地基土工程性能
3.1地基土物理力学性质指标
据室内土工试验(见附录№11~22)及野外试验成果,经统计后,各层地基土物理力学性质指标统计值列于表3.1-1~3.1-3。
直剪(固结快剪)试验成果统计表3.1-2
统计指标
地层编号
统计值
修正系数及标准值
建
议
值
n
min~max
φm
σf
δ
(GB50021-2001)
φk
标准值
①-2层
粘聚力C(kPa)
26
15
内摩擦角φ(°
)
18.5
15.0
层
19
20~52
36.4
10.895
0.299
0.879
32.0
30
17.6~25.2
20.6
2.076
0.101
0.959
19.7
19.5
17~38
27.4
7.458
0.272
0.799
21.9
21
17.9~25.6
22.3
2.954
0.132
0.902
20.1
20.0
③层
20~80
40.4
21.9~25.9
23.8
23.0
备注
n---频数;
min~max---最小~最大值;
φk---平均值;
σf---标准差;
δ---变异系数
标准贯入试验实测锤击数N(击)统计表3.1-3
统计值
地层
σ
③-1层粉土
12
19~50
30.7
8.004
0.261
④层中粗砂
57
43~51
50.9
1.060
0.021
⑥层中粗砂
13
>
50
3.2地基土工程性能评价
根据表3.1-1~3.1-3统计结果,结合各层地基土野外特征,对其工程性能评价如下:
②-1层黄土状土:
a1-2=0.31MPa-1,IL=0.17,δs=0.015~0.072,中压缩性,硬塑状态,具湿陷性。
②-2层黄土状土:
a1-2=0.27MPa-1,IL=0.61;
中压缩性,可塑状态。
③层粉质粘土:
a1-2=0.27MPa-1,IL=0.49;
中压缩性,可塑状态。
③-1层粉土:
a1-2=0.25MPa-1,e=0.69;
中压缩性,密实状态。
④层中粗砂:
标准贯入的实测锤击数N=50.9击,饱和,密实状态。
⑤层粉质粘土:
a1-2=0.21MPa-1,IL=0.34;
⑥层中粗砂:
标准贯入的实测锤击数N>
50击,饱和,密实状态。
3.3黄土湿陷性评价
据室内土工试验结果,场地②-1层黄土状土大部分土样的自重湿陷系数δzs和湿陷系数δs2.0大于0.015,具湿陷性。
据《GB50025-2005》规范第4.4.4条及第4.4.5条规定对各取样勘探点的自重湿陷量的计算值Δzs和湿陷量的计算值Δs分别进行了计算,计算结果列于附表1、附表2(附正文后)。
计算Δzs值时从地表起算,至非湿陷性土层顶面止;
Δs值计算时假设±
0.00标高为360.20m,基础埋深10.00m,从基底起算。
据附表1结果,拟建场地自重湿陷量的计算值Δzs=23.0~146.5mm,自重湿陷的钻孔比较多,拟建场地可按自重湿陷性黄土场地考虑。
据附表2结果,拟建建筑物地基湿陷量的计算值Δs大多介于5.8~69.0mm,按《GB50025-2005》规范,地基湿陷等级为Ⅱ级(中等)。
须指出的是,当建筑物室内地坪标高、基础埋深与上述计算条件有差异时,设计应对地基湿陷等级重新计算评价。
3.4地基土承载力特征值及变形参数
据表3.1-1~3.1-4统计结果,结合地区建筑经验,综合确定的各层地基土承载力特征值fak及砂土的压缩模量Es列于表3.4,其它各层地基土的压缩模量可按表3.1-1
地基土承载力特征值fak及压缩模量Es 表3.4
地层
②-1层
黄土状土
②-2层
粉质粘土
③-1层
粉土
④层
中粗砂
⑤层
⑥层
fak(KPa)
170
160
180
260
240
300
ES(MPa)
35
40
3.5场地水、土对建材腐蚀性评价
按《GB50021-2001》规范划分,场地环境类型为Ⅱ类。
据水质分析报告(附录№23~24),按上述规范判定,地下水对混凝土结构具微腐蚀性,在干湿交替作用下,对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。
据场地土易溶盐含量分析报告(见附录№25~27),按上述规范判定,该场地土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性。
4.场地地震效应
4.1场地类别及抗震地段
根据场地工程地质条件,按《GB50011-2001》规范划分,拟建场地属可进行建设的一般场地。
根据4#、6#钻孔波速测试成果(附录№28~32),计算得地基土的等效剪切波速
se=285.8~287.7m/s,场地覆盖层厚度大于5m,按《GB50011-2001》规范表4.1.6划分,建筑场地类别为Ⅱ类。
4.2地震动参数
按《GB50011-2001》规范附录A,渭南市抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度值为0.20g;
设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅱ类,设计特征周期值为0.35s。
4.3场地震陷与地基液化
勘探揭露,场地地下水位埋深为11.50~13.70m,场地地面下20.0m深度内局部分布有③-1层饱和粉土,③-1层饱和粉土为第四纪晚更新世地层,且根据土工试验成果表(附录№22),该层粉土的黏粒含量百分率均大于13,渭南市抗震设防烈度为8度,按《GB50011-2001》规范4.3.3条判定,不存在液化的可能性。
场地无软弱土层分布,故也不考虑震陷影响。
5地基及基础方案建议
住宅楼及商业裙楼的地基处理或基础方案建议分别论述如下。
5.1住宅楼基础方案
根据设计提供的技术参数,拟建住宅楼基底压力平均值Pk为550kPa,根据场地工程地质条件,天然地基及一般复合地基不能满足设计要求,但采用桩基础则可提供较大的承载力。
根据钻探揭露,本场地基底下②-1层、②-2层黄土状土,③-1层粉土及③层粉质粘土中无坚硬层分布,沉桩比较容易。
桩类型既可采用钻孔灌注桩,也可采用预应力高强混凝土预制管桩(PHC)。
5.1.1桩基持力层选择
本场地④层中粗砂,层位稳定,层厚较大,为密实状态,⑤层粉质粘土层厚较大,为中压缩性,均可作为中长桩较好的桩端持力层。
5.1.2桩基估算参数
据各层地基土的物理力学性质指标,参照《JGJ94-2008》规范确定的桩基础设计参数列于表5.1-1。
桩基设计参数表表5.1-1
地层及编号
桩的极限侧阻力标准值qsik(kPa)
桩的极限端阻力标准值qpk(kPa)
钻孔灌注桩
混凝土预制桩
②-1层黄土状土
-10
-15
②-2层黄土状土
60
62
③层粉质粘土
70
73
75
80
85
1800
6800
⑤层粉质粘土
78
1300
95
105
2500
5.1.3单桩竖向极限承载力标准值估算
钻孔灌注桩估算公式如下(式中符号见规范):
(5.3.5)
预应力高强混凝土预制管桩估算公式如下(式中符号见规范):
(5.3.8-1)
估算时,均按满堂布桩考虑。
钻孔灌注桩桩心距为3d。
Ø
500mm的管桩壁厚0.125m,Ø
600mm的管桩壁厚0.13m。
假设±
0.00标高为360.20m,按任务书中参数,基底埋深为-10.0m,基底荷载550KPa,则桩顶标高为350.20m。
估算结果见附表3、4(正文后)。
由附表3结果可知,当住宅楼采用钻孔灌注桩基础,桩径为0.60m,有效桩长为24.00m时,单桩竖向极限承载力标准值Quk可分别取3500kN;
桩径为0.70m,有效桩长为28.00m时,单桩竖向极限承载力标准值Quk可取4900kN。
由附表4结果可知,当住宅楼采用预应力高强混凝土管桩(PHC),桩径为0.50m、0.60m,桩端置于④层浅部,有效桩长为18.00m时,单桩竖向极限承载力标准值Quk可分别取2950kN、3700kN。
采用钻孔灌注桩基础,应保证孔底沉渣不超过100mm及桩身混凝土的连续完整性。
桩基础正式施工前应进行试桩,以确定桩基施工工艺及参数。
桩基础最终采用的设计参数,应按规范规定进行单桩载荷试验确定,桩基础施工完成后应按有关规定进行桩基检测工作。
5.1.4桩基沉降估算
估算沉降时地基土中黄土状土、粉质粘土不同压力段下的压缩模量Es可参考表3.1-1统计值,④、⑥层中粗砂的压缩模量可分别取35MPa、40MPa。
现以住宅楼为例,按钻孔灌注桩估算桩筏基础沉降量。
计算时假定桩顶标高为350.20m,桩径d=600mm,桩长24.0m,桩中心距按3倍桩径,正方形满堂布桩,采用等效作用分层总和法,等效作用面位于桩端平面。
住宅楼基底附压应力:
P0=Pk×
0.93-γmd=550×
0.93-180=331.5kPa
角点沉降量计算按《JGJ94-2008》规范式5.5.6进行。
式中符号意义见该规范。
角点沉降量计算结果列于表5.1-2,计算点编号采用勘探点编号。
桩基沉降计算结果表5.1-2
勘探点
经验系数ψ
桩基等效
沉降系数ψe
计算值S’(mm)
沉降值S(mm)
倾斜值
1#
0.529
0.533
63.1980
17.82
2.06×
10-5
1.91×
3#
0.537
64.8801
18.57
5#
0.526
62.5511
17.54
7#
0.540
65.4051
18.83
根据表5.1-2变形计算结果,住宅楼的倾斜值均小于0.0025,满足《JGJ94-2008》规范表5.5.4对高层建筑桩基沉降变形允许值的要求。
5.2商业裙楼基础方案
5.2.1梁筏基础
(1)地基处理
商业裙楼按《GB50025-2004》规范划分为乙类建筑,拟建场地为自重湿陷性黄土场地,地基湿陷等级为Ⅱ级(中等)。
根据该规范6.1.4条规定,自重湿陷性黄土场地的乙类建筑地基处理厚度不应小于湿陷性土层厚度的2/3,且下部未处理土层的剩余湿陷量不应大于150mm。
设计提供的商业裙楼基底平均压力Pk为250KPa,基底下为②-1层,其承载力特征值为170kPa,不能满足设计要求。
建议在基底下设置1.0m厚灰土垫层,垫层可采用3:
7或2:
8灰土。
当垫层的压实系数不小于0.97时,灰土垫层的承载力特征值可达250KPa以上。
经验算垫层厚度为1.0m时,②-1层及②-2层下卧层承载力满足设计要求。
垫层施工过程中应分层取样检验其质量。
垫层完成后应按有关规定进行静载荷试验,并根据静载试验结果最终确定垫层地基承载力特征值以作为设计依据。
(2)梁筏基础
灰土垫层处理地基后,可采用十字交叉梁基础提高基础面积,以满足单柱荷载要求。
经估算,当柱距为8.4m,梁筏基础宽度不小于2.2m时,基础面积约34m2,可满足单柱荷载8000KN要求。
5.2.2桩基础
根据设计提出的单柱荷载8000KN,商业裙楼也可采用承台桩基础。
现按钻孔灌注桩及混凝土预制管桩进行单桩竖向极限承载力标准值Quk估算。
估算时假设±
0.00标高为360.20m,基底埋深为-10.0m,桩顶标高为350.20m。
估算参数见5.1节,估算结果见附表5、6(正文后)。
由附表5结果可知,当商业裙楼采用钻孔灌注桩基础,桩径为0.60m,有效桩长为20.00m、22.00m时,单桩竖向极限承载力标准值Quk可分别取2700kN、3000kN;
桩径为0.70m,有效桩长为20.00m、22.00m时,单桩竖向极限承载力标准值Quk可分别取3300kN、3600kN。
由附表6结果可知,当商业裙楼采用预应力高强混凝土管桩(PHC),桩径为0.50m、0.60m,有效桩长为18.00m时,单桩竖向极限承载力标准值Quk可分别取2800kN、3400kN。
6施工与设计应注意的岩土工程问题
1)当桩基采用钻孔灌注桩时,钻机成孔要穿越③-1层粉土及④层中粗砂,施工时应采取有效的泥浆护壁措施,防止或减少塌孔现象。
在该层中成孔应采取低转速、小压力钻进,减小对地层的扰动,尽量避免塌孔现象。
必要时应采取跳桩施工方法。
2)当桩基采用预制管桩静压法施工时,需充分考虑边桩外桩机必须应有的作业面,一般不应小于4.5m。
若工作面较小,也可采用锤击法送桩,但需考虑振动及噪音对周边建筑物及居民的影响。
3)桩基及基坑开挖图确定,且基坑支护方案经过专家评审通过后,才可开挖基坑。
4)基坑开挖时,应根据基坑支护结构体系的设计及对施工的要求,确定土方开挖方案,且土方开挖时严禁碰撞、破坏支护结构,并应在支护结构有一定强度后再开挖边坡处土方,同时应避免超挖现象。
7基坑开挖与支护
根据基础埋深及地基处理要求,基坑开挖深度约为9.30~10.30m,基坑西侧为已有住宅楼,东、北、南三侧为道路,为保证基坑边坡稳定性,按有关规定必须采取有效的支护措施后,才可安全开挖。
根据四面边坡的不同情况,东侧基坑若有放坡条件,可采用1:
0.35放坡开挖,并采用土钉墙支护方案,其余三侧基坑可采用护坡桩加锚杆联合支护方案。
支护应进行专门设计,支护设计所需参数建议值如下:
①-1层杂填土:
可按外荷载考虑。
①-2层素
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