西安咸阳国际机场二期工程急救中心急救中心勘察报告.docx
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西安咸阳国际机场二期工程急救中心急救中心勘察报告
西安咸阳国际机场二期工程急救中心
岩土工程勘察报告
(详勘阶段)
院长:
程方方
总工程师:
董忠级
中国有色金属工业西安勘察设计研究院
二○○九年十月
参加西安咸阳国际机场二期工程急救中心
岩土工程勘察主要负责人及岗位
生产单位负责人:
燕光英
审定人:
林颂恩
*******
工程技术负责人:
晁海东
文字部分
附件1:
岩土工程勘察技术要求
附件2:
参加本工程主要人员一览表
图表部分
序号
图表名称
张数
附录№
1
勘探点主要数据一览表
1
1
2
勘探点平面布置图
1
2
3
工程地质剖面图
6
3-1~3-6
4
土工试验成果报告
8
4-1~4-8
5
水质分析报告
2
5-1~5-2
6
土易溶盐含量分析报告
2
6-1~6-2
1.序言
西安咸阳国际机场二期工程急救中心岩土工程勘察(详勘)工作,是受西部机场集团有限公司机场建设指挥部配套工程处委托,并根据中国建筑西北设计研究院有限公司提出的建(构)筑物总平面布置图及岩土工程勘察技术要求(见附件1),由我院于2009年9~10月完成。
1.1工程概况
拟建工程位于原急救中心西南侧,为原急救中心的扩建部分。
拟建急救中心为3层,高度13.1m,框架结构,十字交叉梁基础,基础埋深3.0m,单柱荷重4600kN。
按《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)划分,拟建建筑物属丙类建筑。
按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年修订)划分,工程重要性等级为三级,场地复杂程度为二级,地基等级为二级。
本工程岩土工程勘察等级为乙级。
1.2勘察技术要求
为获得施工图设计阶段所需岩土工程资料,本次勘察应满足如下技术要求:
1)查明建筑场地内及其附近不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,并提出整治方案建议,评价场地稳定性及建筑适宜性;
2)查明场地地层结构、埋藏条件及其均匀性,提供各层地基土的主要物理力学性质指标及承载力特征值;
3)查明场地黄土的湿陷性,对场地及地基进行湿陷性评价;
4)提供地基变形计算参数;
5)查明地下水类型、埋藏条件和水位变化幅度及规律,评价环境水、土对建筑材料的腐蚀性;
6)划分场地类别,并对场地地震效应进行分析,提供抗震设计所需参数;
7)根据场地岩土工程条件,对可能采用的地基基础设计方案(包括桩基)进行分析论证,评价成桩的可能性;
8)提供基坑开挖和支护方案建议及设计所需岩土技术参数。
1.3勘察工作执行的技术标准
1)《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年修订);
2)《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004);
3)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
4)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002);
5)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)(2008修订版);
6)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008);
7)《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999);
8)《建筑工程地质钻探技术标准》(JGJ87-92)。
9)《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001);
本报告书在引用上述标准时均以其编号简称。
1.4勘察方法及完成工作量
本次勘察拟采用钻探、井探及室内土工试验相结合的方法进行,为施工图设计提供所需的岩土工程资料。
1)钻探
为查明地基土的构成、埋藏条件及采取不扰动土样,共布置钻孔8个,所有钻孔均沿拟建建筑物边线布置。
其中控制性钻孔6个,深度均为50m;一般性钻孔2个,深度均为45m。
勘探点间距16.5~26.2m。
详见勘探点平面布置图(附录№2)。
钻探采用DPP-100型汽车钻机,水位以上采用螺纹钻具干钻,水位以下采用岩芯钻具泥浆护壁钻进,静压法采取不扰动土样。
地下水位以上采用φ120薄壁黄土取土器;地下水位以下采用φ110水下薄壁取土器。
土试样质量等级为Ⅰ~Ⅱ级。
2)探井
为采取高质量的不扰动土样,准确查明黄土的湿陷性,及查明场地管道分布以指导钻探安全作业之需要,所有勘探点均采用先井后钻。
取样探井深度为15.0m,为探明管道分布而布设的探井深度为3.0m。
探井内采用人工井壁刻槽法采取不扰动土样,土试样质量等级为Ⅰ级。
3)室内土工试验
本次勘察室内土工试验项目除常规土分析(含水量、孔隙比、密度及压缩性等)外,还进行了湿陷性试验及直剪试验(固结快剪)。
试验仪器采用KTG-98全自动固结仪、JE60-L电子天平、比重计及76g圆锥液限仪等。
本次勘察完成的工作量列于表1.4。
勘察工作量汇总表1.4
序号
工作内容
单位
工作量
1
测放勘探点
个
8
2
钻孔(泥浆护壁)
m/孔
390/8
3
探井
m/个
96/8
4
取不扰动土试样
件
213
5
室内土工试验
常规项目
件(组)
213
湿陷性
213
直剪(固结快剪)
10
6
水质分析
件
2
7
土易溶盐含量分析
件
2
1.5有关说明
勘探点平面位置及高程是依据业主提供的测量控制点资料,采用Topcon全站仪测放的。
坐标系统为机场场道坐标系;高程系统为1956年黄海高程系。
业主提供的测量控制点资料如下:
I20:
X=10616.390Y=22942.981H=474.740
I22:
X=10616.439Y=22690.150H=474.907
勘探点坐标系统为机场场道坐标系,高程系统为1956年黄海高程系。
2场地工程地质条件
2.1位置、地形及地貌
拟建场地位于西安咸阳国际机场原急救中心西南侧,机场货运部东北部。
场地地形平坦,勘探点地面标高介于475.53~476.00m之间。
地貌单元属黄土塬。
2.2地层
根据钻探结果,拟建场地在勘探深度内,地层自上而下依次由杂填土(Qml)、第四系全新统黑垆土(Q
)、第四系晚更新统风成黄土(Q
)、残积古土壤(Q31el)、中更新统风成黄土(Q
)残积古土壤(Q
)以及下中更新统风成黄土(Q
)。
按其野外特征及成因将其划分为9层,各层土的野外特征如下:
①层杂填土(Qml):
主由粘性土组成,混少量砖块等建筑垃圾。
层厚0.50~1.50m,层底埋深0.50~1.50m,层底标高474.15~475.50m。
②层黑垆土(Q
):
灰褐色,碎块状结构,具钙质条纹。
该层局部缺失,硬塑。
层厚0.60m~1.00m,层底埋深1.40~2.20m,层底标高473.79~474.50m。
③-1层黄土(Q
):
褐黄色,具大孔隙,有钙质条纹,可塑。
层厚8.10~9.70m,层底埋深10.00~11.20m,层底标高464.80~465.69m。
③-2层黄土(Q
):
褐黄色,具大孔隙,有钙质条纹,流塑。
仅见于勘探点№2。
层厚8.60m,层底埋深10.00m,层底标高465.53m。
④层古土壤(Q
):
红褐色,具大孔隙,含钙质薄膜和少量钙质结核,碎块状结构。
可塑状态。
层厚2.80~3.00m,层底埋深12.90~14.00m,层底标高462.00~462.73m。
⑤-1层黄土(Q
):
黄褐色,具针状小孔,含少量钙质结核及零星蜗牛壳,可塑状态。
层厚4.20~5.00m,层底埋深17.60~18.20m,层底标高457.67~457.99m。
⑤-2层黄土(Q
):
黄褐色,具针状小孔,含少量钙质薄膜及结核、零星蜗牛壳,软塑状态。
层厚2.80~3.80m,层底埋深21.00~21.50m,层底标高454.15~455.00m。
⑥层古土壤(Q
):
红褐色,块状结构,具针状孔隙,含少量钙质结核,该层俗称“红二条”,层中夹有约1.5m左右的黄土。
可塑~软塑状态。
层厚3.50~4.00m,层底埋深24.80~25.10m,层底标高介于450.55~451.00m。
⑦层黄土(Q
):
褐黄色,含少量钙质结核及零星蜗牛壳,该层中夹二层,厚度约为2.0m左右的古土壤。
软塑状态。
该层厚16.20~16.60m,层底埋深41.20~41.50m,层底标高介于434.13~434.80m。
⑧层古土壤(Q
):
红褐色,碎块状结构,具针状孔隙,含少量钙质结核,该层俗称“红三条”,由三层古土壤夹两层黄土层叠加而成,可塑。
层厚5.80~6.40m,层底埋深47.00~47.90m,层底标高428.03~429.00mm。
⑨层黄土(Q
):
黄褐色,含少量钙质结核及零星蜗牛壳,可塑状态。
该层未穿透,最大揭露厚度3.00m。
上述各层土的埋藏条件及层位组合关系详见工程地质剖面图(附录№3-1~№3-6。
)
2.3地下水
勘察期间,各勘探点在勘探深度内均遇见了地下水,实测的地下水稳定水位埋深介于19.70~20.85m之间,稳定水位标高介于455.14~455.85m之间。
该地下水属赋存于黄土层中的上层滞水,储水量不丰,含水层给水度较低。
其水位升降主要受大气降水补给影响。
2.4不良地质作用
经调查,拟建场地及其附近未发现不良地质作用迹象,场地适宜工程建设。
3地基土的工程特性评价
3.1地基土的物理力学性质指标
根据室内土工试验结果(附录№4-1~№4-8),对各层地基土的主要物理力学性质指标进行统计,结果列于表3.1-1。
直剪(固结快剪)试验结果统计结果列于表3.1-2。
直剪(固结快剪)试验指标统计表3.1-2
地层
指标
统计值
修正系数及标准值
建议值
n
范围值
fm
σ
δ
ψc、ψφ
标准值
②
粘聚力C(kPa)
8
23~30
27.1
2.167
0.080
0.946
25.7
25.0
内摩擦角φ(°)
8
18.3~22.4
20.3
1.396
0.069
0.953
19.3
19.0
注:
n—频数;fm—平均值;
—标准差;
—变异系数。
3.2地基土的工程特性评价
根据表3.1-1~3.1-2统计数据,结合野外特征,对各层地基土的工程特性评价如下:
①层杂填土:
成分杂乱,结构疏密不均。
②黑垆土:
=1.01MPa-1,属高压缩性,具湿陷性。
③-1层黄土:
=0.93MPa-1,属高压缩性,具湿陷性。
③-2层黄土:
=0.76MPa-1,属高压缩性,不具湿陷性。
④层古土壤:
=0.38MPa-1,属中等压缩性,局部具湿陷性。
⑤-1层黄土:
=0.26MPa-1,属中等压缩性,不具湿陷性。
⑤-2层黄土:
=0.33MPa-1,属中等压缩性。
⑥层古土壤:
=0.35MPa-1,属中等压缩性。
⑦层黄土:
=0.33MPa-1,属中等压缩性。
⑧层古土壤:
=0.31MPa-1,属中等压缩性。
⑨层黄土:
=0.33MPa-1,属中等压缩性。
3.3地基均匀性评价
根据野外勘探结果,场地地层分布连续,层面起伏较小,层位稳定,成层规律性较好,各层物理力学指标变异性中等。
综合评价,地基均匀性较好。
3.4湿陷性评价
根据室内土工试验成果报告(附录№4-1~№4-8),②黑垆土及③-1层黄土具湿陷性,④层古土壤局部具湿陷性。
按照按《GB50025-2004》规范第4.4.4条计算自重湿陷量△zs列入表3.4-1。
自重湿陷量计算值△zs表3.4-1
勘探点编号
起止深度
(m~m)
计算厚度
h
(mm)
湿陷系数
zs
修正系数
分层自重湿陷量计算值
△zsi′(mm)
自重湿陷量计算值
△zs(mm)
场地湿陷类型
1
1.30~2.50
1200
0.018
0.9
19.4
269.4
自重
2.50~3.50
1000
0.044
39.6
3.50~4.50
1000
0.052
46.8
4.50~5.50
1000
0.057
51.3
6.50~7.50
1000
0.023
20.7
7.50~8.50
1000
0.051
45.9
8.50~9.50
1000
0.037
33.3
9.50~10.10
600
0.023
12.4
4
4.50~5.50
1000
0.045
0.9
40.5
189.8
自重
5.50~6.50
1000
0.038
34.2
7.50~8.50
1000
0.032
28.8
8.50~9.50
1000
0.036
32.4
9.50~10.20
700
0.025
15.7
13.10~15.75
2650
0.016
38.2
5
3.50~4.50
1000
0.038
0.9
34.2
317.9
自重
5.50~6.50
1000
0.035
31.5
7.50~8.50
1000
0.020
18.0
8.50~9.50
1000
0.049
44.1
9.50~10.50
1000
0.144
129.6
10.50~11.20
700
0.031
19.5
14.00~15.75
1750
0.026
41.0
6
3.50~4.50
1000
0.015
0.9
13.5
215.1
自重
4.50~5.50
1000
0.039
35.1
6.50~7.50
1000
0.032
28.8
7.50~8.50
1000
0.069
62.1
8.50~10.00
1500
0.056
75.6
8
3.50~4.50
1000
0.025
0.9
22.5
190.6
自重
4.50~5.50
1000
0.038
34.2
5.50~6.50
1000
0.026
23.4
6.50~7.50
1000
0.043
38.7
7.50~8.50
1000
0.036
32.4
8.50~9.50
1000
0.015
13.5
9.50~10.30
800
0.036
25.9
表3.4-1计算结果表明,各勘探点自重湿陷量计算值△zs均大于70mm,按《GB50025-2004》规范第4.4.3条判定,场地为自重湿陷性黄土场地。
按《GB50025-2004》规范第4.4.5条计算的总湿陷量△s列于表3.4-2。
计算总湿陷量时假定场地地坪标高为475.50m,起算标高为472.50m。
总湿陷量计算值△s表3.4-2
勘探点编号
起止深度
(m~m)
计算厚度
h
(mm)
湿陷系数
s
修正系数
分层湿陷量计算值
△s
(mm)
总湿陷量
计算值
△s(mm)
地基湿陷等级
1
3.23~3.50
270
0.079
1.5
32.0
428.4
Ⅱ级(中等)
3.50~4.50
1000
0.054
81.0
4.50~5.50
1000
0.043
64.5
5.50~6.50
1000
0.025
37.5
6.50~7.50
1000
0.053
79.5
7.50~8.23
730
0.054
59.1
8.23~8.50
270
0.054
1.0
14.6
8.50~9.50
1000
0.044
44.0
9.50~10.10
600
0.027
16.2
4
3.27~3.50
230
0.015
1.5
5.2
370.8
Ⅱ级(中等)
3.50~4.50
1000
0.026
39.0
4.50~5.50
1000
0.033
49.5
5.50~6.50
1000
0.038
57.0
6.50~7.50
1000
0.031
46.5
7.50~8.27
770
0.027
31.2
8.27~8.50
230
0.027
1.0
6.2
8.50~9.50
1000
0.044
44.0
9.50~10.20
700
0.025
17.5
10.20~12.25
2050
0.019
39.0
13.27~15.75
2480
0.016
0.9
35.7
总湿陷量计算值△s续表3.4-2
勘探点编号
起止深度
(m~m)
计算厚度
h
(mm)
湿陷系数
s
修正系数
分层湿陷量计算值
△s
(mm)
总湿陷量
计算值
△s(mm)
地基湿陷等级
5
3.50~4.50
1000
0.042
1.5
63.0
705.7
Ⅲ级(严重)
4.50~5.50
1000
0.049
73.5
5.50~6.50
1000
0.065
97.5
6.50~7.50
1000
0.051
76.5
7.50~8.50
1000
0.064
96.0
8.50~9.50
1000
0.056
1.0
56.0
9.50~10.50
1000
0.146
146.0
10.50~11.20
700
0.031
21.7
11.20~13.50
2300
0.015
34.5
14.00~15.75
1750
0.026
0.9
41.0
6
3.14~3.50
360
0.050
1.5
27.0
676.4
Ⅱ级(中等)
3.50~4.50
1000
0.059
88.5
4.50~5.50
1000
0.082
123.0
5.50~6.50
1000
0.056
84.0
6.50~7.50
1000
0.051
76.5
7.50~8.14
640
0.075
72.0
8.14~8.50
360
0.075
1.0
27.0
8.50~10.00
1500
0.056
84.0
10.00~10.80
800
0.030
24.0
10.80~13.00
2200
0.032
70.4
8
3.49~3.50
10
0.047
1.5
0.7
495.8
Ⅱ级(中等)
3.50~4.50
1000
0.057
85.5
4.50~5.50
1000
0.046
69.0
5.50~6.50
1000
0.056
84.0
6.50~7.50
1000
0.056
84.0
7.50~8.49
990
0.057
84.6
8.49~8.50
10
0.057
1.0
0.6
8.50~9.50
1000
0.049
49.0
9.50~10.30
800
0.048
38.4
由表3.4-2可知,拟建建筑物地基湿陷等级为Ⅱ级(中等)~Ⅲ级(严重)。
综合考虑,地基湿陷等级为Ⅱ级(中等)。
拟建场地北侧勘探点№2揭露上部黑垆土和上更新世黄土由于附近曾有大量侵水,土的含水量偏高,湿陷性消失。
考虑到日后浸水的停止,湿陷性将会恢复,因此,勘探点№2附近亦应按自重湿陷性黄土场地,湿陷性等级Ⅱ级(中等)处置。
3.5地基土承载力特征值
根据上述统计数据,结合关中地区工程经验确定的地基土承载力特征值fak列于表3.5。
地基土承载力特征值fak表3.5
地层
②
③-1
③-2
④
⑤-1
⑤-2
⑥
⑦
⑧
⑨
fak(kPa)
130
120
100
160
170
160
170
160
200
180
3.6水、土腐蚀性评价
根据本地区气候和环境条件,按《GB50021-2001》规范附录G判定,场地环境类别为Ⅲ类。
根据水质分析报告(附录№5-1~№5-2),场地地下水对混凝土结构具微腐蚀性,在干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性。
根据场地土试样易溶盐含量分析报告(附录№6-1~№6-2),按该规范12.2节标准判定,对混凝土结构和钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。
4场地地震效应
4.1抗震地段划分
拟建场地地形较平坦开阔,地层分布均匀,且为中硬土,按《GB50011-2001》规范划分,拟建场地属抗震有利地段。
4.2地震动参数
根据《GB18306-2001》区划图,场地地震动峰值加速度为0.15g,据此由该区划图附录D查得的相应的地震基本烈度为Ⅶ度,地震动反应谱特征周期为0.35s。
4.3场地类别
据我院在西安咸阳国际机场完成的大量的钻孔剪切波速测试成果,场地地面下20.0m深度内土层等效剪切波速Vse均大于250m/s,小于500m/s,场地覆盖层厚度大于5.0m,按《GB50011-2001》规范第4.1.6条划分,场地类别为
类。
4.4地震液化评价
本场地20m深度范围内均为粘性土,不存在液化土层,因此可不考虑地震液化问题。
5地基基础方案分析
本场地属自重湿陷性黄土场地,地基湿陷等级为Ⅱ级(中等)。
根据《GB50025-2004》规范6.1.1条规定,对丙类建筑,应进行地基处理,以消除地基部分湿陷量,因而,拟建建筑物不能采用天然地基。
5.1挤密桩复合地基
当十字梁下基底压力控制在200kPa以内时,本工程可采用灰土挤密桩复合地基。
其桩间距应根据3孔间土的平均挤密系数不小于0.93确定;其处理深度不应小于8m。
在采用灰土挤密桩处理时,对勘探点№2附近应采用其它适宜的方法如:
生石灰桩、CFG桩等进行处理。
生石灰桩复合地基的承载力不易满足本工程要求,CFG桩复合地基应考虑桩间土减湿后恢复自重湿陷性的可能。
另外,在两个地基条件过渡地段如何处理也需进一步探讨。
因此采用复合地基处理对本工程有一定难度,宜斟酌。
5.2桩基础
根据本场地工程地质条件、拟建建筑物的荷载及结构特点,建议采用柱下或梁下钻孔灌注桩基础。
估算灌注桩单桩竖向极限承载力所需参数见表5.2-1。
单桩竖向极限承载力估算用参数表5.2-1
地层
②
③-1
③-2
④
⑤-1
⑤-2
⑥
⑦
⑧
⑨
极限侧阻力
标准值qsik(kPa)
-15
-15
20
80
75
40
55
50
65
55
极限端阻力
标准值qpk(kPa)
780
760
当桩径d为700mm、800mm,桩长为40m,假定桩顶标高为472.50m时,按《JGJ94-2008》规范式5.3.5及式5.3.6分别估算单桩竖向极限承载力标准值列入表5.2-2。
单桩竖向极限承载力标准值Quk估算表5.2-2
桩长l(m)
40.0
桩径d(mm)
700
800
各
勘
探
点
Quk
(kN)
1#
4200.09
4849.11
2#
4702.48
5423.27
4#
4208.23
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