禹州市老体育场改造及地下停车场设计报告.docx

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禹州市老体育场改造及地下停车场设计报告

1.0前言

1.1拟建工程概况

受禹州市住房和城乡规划建设局的委托，河南大地工程勘察有限公司承担了禹州市老体育场改造及地下停车场设计的岩土工程勘察工作，勘察阶段为详细勘察。

拟建工程位于禹州市老体育场，滨河大道南侧、远航路北侧、颍河大街西侧。

根据委托单位提供的《规划图》和《勘察委托书及岩土工程勘察技术要求》，拟建工程概况详见表1.1。

拟建工程概况一览表

表1.1

项目及子项名称

建筑层数

基础

埋深

（m）

基础类型

柱网间距（m）

单柱

荷载

（kN）

结构类型

自然地面下

正负零下

车库中柱

-2

-10.50

-10.50

独基+抗水板

8.4×8.4

4500

框架

车库边柱

-2

-10.50

-10.50

独基+抗水板

8.4×8.4

3000

框架

1.2勘察任务和依据的主要规范

本次工程勘察根据的规范主要有：

《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2008）

《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

《河南省建筑地基基础勘察设计规范》（DBJ41/138-2014）

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）

《河南省基坑工程技术规范》（DBJ41/139-2014）

《建筑工程地质勘探与取样技术规程》（JGJ/T87-2012）

《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）

《房屋建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深度规定》（2010年版）

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）的规定及《勘察委托书及岩土工程勘察技术要求》，本次岩土工程勘察的主要任务为：

1、查明有无不良地质作用及其危害程度，查明拟建场地范围内的地层岩性、层次、厚度及沿竖向和水平方向的分布。

2、提供地基土承载力特征值、压缩模量、抗剪强度指标及其它指标，提供各土层物理力学指标及建议值并作出评价。

3、查明地下水的埋藏情况，类型和水位变化幅度及规律，提供地下水对建筑材料的腐蚀性及对施工的影响。

4、提供地基变形参数，预测建筑物的沉降、差异沉降及其它指标。

5、判断拟建场地的场地土类型和场地类型，判别地基土有无液化的可能，对场地稳定性进行评价。

6、对地基基础方案进行分析评价，提供经济合理的设计方案建议。

7、如需采用桩基础，提供桩基设计所需技术参数，确定单桩承载力，提供桩型、桩式及布桩方案的建议。

8、提供边坡稳定性计算及支护所需岩土技术参数，并评价基坑开挖、降水对邻近工程的影响。

9、其它：

未尽事宜应符合《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）的有关规定。

1.3勘察工作布置和勘察工作方法

1.3.1勘察工作布置

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）的有关规定，拟建的工程重要性等级为二级，场地等级为二级，地基等级为二级，岩土工程勘察等级为乙级。

本次勘察采用网格式布孔，主要布置在拟建工程周边轴线上及地库范围内，共布置勘探点76个，勘探点间距最大值小于30m。

勘探孔的位置、间距以及数量均符合《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）第4.1.15条～第4.1.17条、第4.9.2条、第4.10.5条等规范条文的要求。

布置控制性勘探孔深为30m，一般性勘探孔深为25m。

勘探孔的深度符合《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）第4.1.8条、第4.10.5条和第4.9.4条的规定。

1.3.2勘察工作方法

为准确查明场地内的地层结构，测定各土层的岩土参数，以针对性、实用性、可靠性为原则，本次勘察采用钻探取样、标准贯入试验、动力触探试验和室内试验等多种勘察方法。

取样工作：

在取样前先进行清孔，保证孔底干净，用静压法、活塞式取土器取原状土样，用密封带进行密封，及时送交实验室进行试验；在整个过程中按规范进行操作，以减小对样品的扰动，保证样品的质量符合规范的有关要求。

标准贯入试验工作：

在进行标准贯入试验前先进行清孔，保证孔底干净，然后进行试验，在试验过程中严格按规范的要求进行操作，钻杆连接牢固、不晃动，标贯锤落距正确、标贯器规格符合规范要求，刃口完好无缺，保证了试验数据的可靠。

在卵石层进行动力触探实验工作。

室内土工试验工作：

实验室接到样品后，应立即进行土工试验，严格根据试验规范，进行操作，保证试验数据的准确和可靠。

土样测试内容主要有以下四项：

一是常规物理力学性质指标测试；二是剪切试验，包括直接剪切试验和不固结不排水三轴剪切试验这2种，测定各个土层的抗剪切强度指标；三是粉土、砂土及卵石扰动样的颗粒分析试验。

四是回弹实验。

钻探取土孔的数量、取土样的间距和数量，以及原位测试的间距和数量均符合《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）第4.1.20条和《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）第4.2.5条等规范条文的要求。

1.4勘察工作完成情况

本次勘察工作投入DPP-100型工勘钻机2台、150型工勘钻机2台，其他设备一批，共完成勘探孔62个，完成工作量详见表1.4。

完成勘察工作量一览表

表1.4

勘探孔（m/个）

主要技术工作

取样孔

780.0/26

取样和试验

原状

土样

直剪

8件

标贯孔

900.0/36

不固结不排水三轴剪

29件

未勘察孔

380.0/16

常规

49件

已勘察孔

1680.0/62

回弹

8件

合计

94件

扰动土样

26件

土样（化学分析）

2件

水样（化学分析）

2件

标准贯入试验

246次

动力触探试验点次

173

2.0场地工程地质条件

2.1地形地貌

拟建场地位于禹州市市区，属黄淮河冲洪积平原区，地貌单一；场地内平坦、开阔，地形起伏很小，最大相对高差约0.4m。

以老体育场大门颍河大街中心路面为115.10m高程计算点（1985高程），各勘探孔的孔口高程均据此点引测。

2.2场地地基土的性质和分布

在钻探揭露深度范围内，拟建场地内地基土均为第四系沉积土层，按照其形成地质时代、成因类型及其工程性质划分5个工程地质单元层，由上至下分述如下：

①素填土（Q4ml）：

以粉土、粘性土为主，夹杂砖渣、灰渣及小砖块；顶部局部地段为杂填土、由混凝土块、砖块组成；褐黄色，稍湿～湿，松散～中密状。

该土层的层位稳定，分布于整个场地；层厚为2.30～5.20m（平均3.14m），层底标高为110.15～113.20m（平均112.27m）。

②粉土（Q4al+pl）:

灰黄、褐黄色，稍湿-湿，密实状，无光泽反应，摇振反应迅速，干强度低，韧性低。

上部含少量钙质结核等包含物，底部钙质结核富集，含约30-60%粒径0.2-3cm的钙质结核等包含物。

该土层的层位稳定，分布于整个场地；层厚为1.80～4.30m（平均3.46m），层底标高为108.35～109.60m（平均108.81m）。

各粒组质量百分比

粒径（㎜）

统计结果

＞0.25

＞0.075

＞0.005

＜0.075

样本数

10

13

13

13

最大值

7.3

16.4

77.1

20.5

最小值

1.7

7.3

65.2

8.7

平均值

4.7

12.2

70.4

13.8

③粉质粘土（Q3al+pl）：

灰黄、褐黄色，可塑-硬塑状，无光泽反应，无摇振反应，干强度高，韧性中等。

含约5-15%粒径0.5-5cm的钙质结核及少量细小铁锰质结核等包含物。

该土层的层位稳定，分布于整个场地；层厚为5.10～9.00m（平均6.82m），层底标高为99.50～103.65m（平均101.99m）。

④细砂（Q3al+pl）:

褐黄色，饱和，中密状；主要由石英和长石颗粒及白色云母碎片组成，分选较好，级配差。

夹有粉质粘土透镜体和条带。

各粒组质量百分比见下表：

各粒组质量百分比

粒径（㎜）

统计结果

＞0.5

＞0.25

＞0.075

＞0.005

样本数

9

13

13

13

最大值

27.1

23.8

81.4

13.7

最小值

2.2

4.9

48.9

3.7

平均值

8.9

16.4

68.2

9.3

⑤卵石（Q3al）:

以灰白色为主、夹杂灰色及其它杂色，饱和，中密～密实状；卵石成份以石英岩、石英砂岩为主，灰岩次之，磨圆度好，呈椭圆-亚圆状，有自上而下卵石含量渐高的趋势，上部含量约50%，下部含量约60％，卵石粒径一般2-6cm，个别达8cm；充填物为中细砂及少量的粘土，无胶结，岩芯呈散粒状。

粒径（㎜）

统计结果

＞60

＞40

＞20

＞10

＞5

样本数

2

13

12

10

10

最大值

40.4

56.6

57.4

19.1

12.2

最小值

21.6

10.3

3.1

4.0

2.2

平均值

31.0

29.8

38.0

10.0

7.6

粒径（㎜）

统计结果

＞2

＞0.5

＞0.25

＞0.75

＞0.005

样本数

13

13

13

13

13

最大值

12.1

9.6

4.8

2.2

10.6

最小值

1.1

0.9

0.3

0.3

0.1

平均值

5.1

5.3

1.8

1.0

3.5

该土层的层位稳定，分布于整个场地，最大揭示厚度17.80m，未揭穿。

各工程地质单元层厚度变化情况详见工程地质剖面图。

2.3地基土的物理和力学性质指标

按照《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）第14.2条的规定，对本次勘察工作取得的土工试验成果和原位测试成果进行统计,结果详见附表。

在统计过程中舍弃了部分异常数据。

2.4场地地下水

在勘察期间，初见水位埋深在5.5m左右，静止水位埋深在5.0m（标高在110.50m左右）左右，本工程区地下水按其赋存条件及水力特征，本场地地下水为第四系松散层孔隙潜水，主要赋存于第②层粉土、第④层细砂和第⑤层卵石中。

地下水补给来源为大气降水入渗补给和地下径流补给，主要排泄方式为地下径流、人工开采和少量的大气蒸发。

地下水的水位埋深主要受大气降水量和开采量的综合影响而变动，若降水量大时，地下水位仍有上升的可能，正常年份的年变幅在2m左右。

地下设施应做防水设计，建议防渗设计水位标高与室外地面齐平，建议抗浮设计水位标高113.5m。

2.5水和土腐蚀性评价

根据水样分析结果，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）的有关规定，对地下水进行腐蚀性评价。

拟建场地的环境类别为Ⅱ类，地下水对混凝土结构有微腐蚀性，对混凝土结构中钢筋有微腐蚀性。

根据土样分析结果，依据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）的有关规定，对场地土进行腐蚀性评价。

拟建场地的环境类别为Ⅱ类，地基土对混凝土结构有微腐蚀性，对混凝土结构中钢筋有微腐蚀性。

2.6不良地质作用和地下埋藏物

拟建场地没有不良地质作用。

沿拟建场地周边分布有老建筑物基础。

2.7场地土的标准冻结深度

场地土的标准冻结深度为30㎝。

3.0场地和地基地震效应评价

3.1抗震设防烈度

依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录A，禹州市的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。

3.2建筑抗震地段

依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.1条（正文和条文说明）的划分标准，结合当地勘察经验综合判别，本场地属建筑抗震一般地段。

3.3饱和砂土和粉土的液化判别

禹州市的抗震设防烈度为6度，依据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.3.3条，可不进行饱和粉土及砂土的液化判别。

3.4拟建工程抗震设防类别

依据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）第1.0.3条、3.0.2条、3.0.3条和6.0.1条、6.0.8条的规定，拟建工程的抗震设防类别为乙类。

4.0岩土工程分析与评价

4.1场地和地基稳定性评价

4.2地基土压缩性评价

依据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第4.2.5条的规定，根据地基土的物理力学性质指标，结合本地区的勘察经验，综合评价地基土的压缩性,结果见表4.2。

地基土压缩性评价表

表4.2

土层号

1

2

3

④

⑤

压缩系数0.1-0.2（MPa-1）

0.378

0.256

0.253

0.12

0.05

压缩性评价

中

中

中

中

低

注：

第④细砂和⑤卵石土层单元的压缩系数是根据原位测试成果估算的

4.3地基土均匀性评价

按自然地面标高115.50m，基础埋深为正负零下-10.5m，建筑物持力层均为第③土层单元粉质黏土，属均匀地基。

4.4地基土承载力特征值

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）和《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）的有关规定，依据地基土的物理力学性质指标，结合本地区的勘察经验，综合确定地基土的承载力特征值，见表4.4。

地基土承载力特征值建议值表

表4.4

土层号

①

②

③

④

⑤

承载力特征值（kpa）

120

140

160

180

350

4.5天然地基可行性分析

4.5.1天然地基可行性分析

以车库中柱为例进行分析

4.5.1-1工程概况

拟建地下2层，框架结构，基础埋深为正负零下-10.50m，柱网间距为8.4m×8.4m，单柱荷载为4500KN。

4.5.1-2持力层承载力特征值

1）持力层承载力特征值深宽修正

按自然地面标高取115.50m，基础埋深为正负零下-10.50m,基础底面标高为105.0m，基础持力层为第③土层单元粉质黏土（承载力特征值160kPa）。

根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）第5.2.4条对基础持力层的承载力特征值进行修正：

（只进行深度修正）

fa=fak+ŋdγm（d-0.5）＝179.2kPa

式中：

fak＝160.0kPa，ŋb＝0.3,ŋd＝1.6，γm＝12.0KN/m3，d=1.5m；（独立基础d值自室内地面标高算起取1.5m）

4.5.-3独立基础底面积估算

拟建车库中柱单柱荷载为4500KN，柱网间距为8.4m×8.4m。

估算独立基础的底面积，

，约相当于边长为5.5m的正方形，小于独立基础的柱网间距，天然地基特征值满足要求。

4.5.1-4天然地基可行性分析

经计算，车库中柱天然地基承载力特征值满足要求。

车库边柱单柱荷载为3000KN，独立基础的底面积8.4m×8.4，故也可采用天然地基，筏板基础加柱墩。

上述分析和计算仅作为参考，以设计单位的计算为准。

5.0基坑降水和开挖方案建议

5.1基坑安全等级

勘察时，拟建基坑工程北距已有6层建筑物11.5m左右，南距已有建筑物6m左右，东距颍河大街14.5m左右，西距住宅区20.0m左右。

拟建场地的基坑工程开挖最大深度10.50m；基坑场地周边已存在的建（构）筑物比较多，建筑环境比较复杂。

基坑工程安全等级为一级。

5.2基坑的整体稳定性和可能的破坏模式

在基坑工程开挖深度范围和基坑底面之下1.5倍基坑深度范围内，地基土为粉土和黏性土（表层分布有杂填土），无软弱土层，无坚硬土层，也无岩层，在基坑工程开挖过程中，最大的安全问题是坑壁失稳。

5.3基坑开挖方案建议

参照经验公式h＝4c/γ和h＝

进行估算，结合地区经验进行综合分析，在坑边无堆载、坡面无冲刷的条件下，本场地最大直立开挖深度约为1.7m左右，而基坑开挖深度为-10.5m，因此，不能直立开挖。

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）和《河南省基坑工程技术规范》（DBJ41/139-2014），结合地区建筑施工经验，进行综合分析，适宜采用复合土钉墙和桩锚进行支护。

坑壁应用混凝土喷浆保护，坡顶应设置防水墙和排水沟，排水沟应作防渗处理。

在基坑内也要设置集水井，以利于排水。

具体的支护方案须由具备资质的单位进行专题设计并经专家论证后方可实施。

基坑工程支护设计参数一览表表5.3

土层号

①

②

③

土类名称

素填土

粉土

粉质黏土

黏聚力Cuu（kPa）

16.4

7.7

30.6

内摩擦角Φuu（度）

6.7

11.3

6.1

重度（kN/m3）

19.4

20.3

20.5

5.4基坑降水、排水、防水方案建议

基坑工程周边环境较复杂，基坑降水会对已有工程造成不利影响，降水井的布置及抽水及监测等项工作应充分考虑降水对周边环境的不利影响。

根据地区建筑施工经验，本场地内地下潜水丰富，降水难度大，另外也要防止因降水深度过大对周边环境造成不利影响的工程事故的发生，因此，要严格控制降水深度，满足施工要求即可。

根据本场地的水文地质条件进行分析，可采用管井法进行降水，静止水位达到基坑工程底面以下1.0m左右即可，降水方案设计、施工和管理应符合规范的要求。

基坑内应设置集水井，以利于大气降水量大时排水之需，坡顶应设置防水墙和排水沟，排水沟应作防渗处理。

具体的降水方案应由具备相应资质的单位进行专题设计，并经专家论证后方可实施。

各主要土层渗透系数一览表

表5.4

土层号

①

②

③

④

⑤

土类名称

素填土

粉土

粉质粘土

细砂

卵石

参透系数（㎝/s）

3.0×10-4

1.5×10-4

2.5×10-6

2.0×10-3

1.5×10-1

5.5抗浮设计参数

根据土工试验物理力学指标统计成果和标准贯入试验成果，综合确定抗拔桩（钻孔灌注桩）的极限侧阻力标准值，若需要采用抗拔桩时，桩的极限侧阻力标准值取值如表5.5所示。

钻（冲）孔灌注桩设计参数一览表

表5.5

土层号

③

④

⑤

极限侧阻力标准值（kpa）

60

46

100

极限端阻力标准值（kpa）

1200

抗拔系数

0.7

0.5

0.6

5.6对基坑开挖施工的建议

由于基坑开挖面积和深度均较大，在基坑中作业的时间会较长，为防止坑壁失稳，应进行系统的变形观测。

在雨、雪季节施工时，应设置备用电源以备降、排水之需，基坑内不能积水。

6.0结论和建议

6.1拟建场地位于禹州市市区，属黄淮河冲洪积平原区，地貌单一；场地内平坦、开阔，地形起伏很小，最大相对高差约0.4m。

6.2在钻探揭露深度范围内，拟建场地内地基土均为第四系沉积土层，按照其形成地质时代、成因类型及其工程性质划分5个工程地质单元层。

第①、②层为第四系全新统沉积土层，第③～⑤层为第四系上更新统沉积土层。

6.3在勘察期间，初见水位埋深在5.5m左右，静止水位埋深在5.0m（标高在110.50m左右）左右，本工程区地下水按其赋存条件及水力特征，本场地地下水为第四系松散层孔隙潜水，主要赋存于第②层粉土、第④层细砂和第⑤层卵石中。

地下水补给来源为大气降水入渗补给和地下径流补给，主要排泄方式为地下径流、人工开采和少量的大气蒸发。

地下水的水位埋深主要受大气降水量和开采量的综合影响而变动，若降水量大时，地下水位仍有上升的可能，正常年份的年变幅在2m左右。

地下设施应做防水设计，建议防渗设计水位标高与室外地面齐平，建议抗浮设计水位标高113.5m。

拟建场地的环境类别为Ⅱ类，地下水对混凝土结构有微腐蚀性，对混凝土结构中钢筋有微腐蚀性。

地基土对混凝土结构有微腐蚀性，对混凝土结构中钢筋有微腐蚀性。

6.4拟建场地无不良地质作用。

勘探钻孔中未发现对工程不利的地下埋藏物。

在基坑开挖阶段应进行详细的铲探，以查明本场地是否存在古河道（或古沟浜）及墓穴等地下埋藏物。

6.5禹州市的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组。

本场地的场地土为中软场地土，建筑场地类别为Ⅱ类。

场地特征周期为0.35s。

属可进行建设的一般场地。

本地区的抗震设防烈度为6度，可不进行饱和粉土及砂土的液化判别。

无可震陷土层。

拟建工程的抗震设防类别为乙类。

6.6拟建车库中柱和车库边柱均可采用天然地基，筏板基础加柱墩。

6.7建议采用适当放坡的形式进行基坑开挖，坡比1：

0.3为宜，宜两级放坡，坡与坡之间设置宽约1m的马道；也可采用土钉墙支护（也要放坡，坡比可适当减小）。

坑壁应用混凝土喷浆支护，坡顶应设置防水墙和排水沟，排水沟应作防渗处理。

在基坑内也要设置集水井以利于排水，应有备用电源以供降、排水之需；建议进行坑壁变形观测。

6.8基坑开挖后请及时通知勘察单位进行验槽。

施工中若发现异常请及时通知勘察单位。

6.9建议在施工和使用期间进行系统的地基变形观测。